«Основы проектирования электрической централизации промежуточных станций Рекомендовано Департаментом кадров и учебных заведений МПС России в качестве учебного пособия для студентов вузов железнодорожного транспорта ...»

ЭЦ-МПК строится по трехуровневой структуре (рис.7.5), где верхний уровень устройств представляют автоматизированные рабочие места дежурного по станции (АРМ ДСП) и электромеханика поста централизации (АРМ ШНЦ). Ко второму уровню относится комплекс технических средств управления и контроля (КТС УК). Третий уровень включает исполнительные схемы релейной централизации, при этом выполнение функций, обеспечивающих безопасность движения, возлагается на минимальное число реле I класса надежности.

АРМ ДСП реализован на резервированных РС компьютерах (комплекты «А» и «Б»), промышленного исполнения стандартной конфигурации с процессором типа Pentium.

Органами управления в системе являются манипуляторы типа «мышь» и клавиатуры. Выдача команд возможна только с одного комплекта – активного, второй компьютер находится в горячем резерве и может быть использован только как средство визуализации для отображения общего плана станции или нормативно-справочной информации. Система может дополняться пультом резервного управления с упрощенной индикацией и пломбируемыми кнопками вспомогательных режимов. Для варианта, когда эта функция реализуется программно-аппаратными средствами ЭЦ-МПК, у дежурного устанавливается модуль, где монтируются групповая пломбируемая кнопка ответственных команд и ключи жезлы примыкающих перегонов.

В качестве средства отображения используются 17-21” мониторы в зависимости от размеров станции. С помощью акустических колонок в системе обеспечивается возможность выдачи речевых сообщений об отказах устройств, задержках открытия сигналов и др.

Компьютеры АРМ ДСП объединены в локальную вычислительную сеть (ЛВС). В эту сеть включен АРМ ШНЦ, а также при необходимости могут быть включены другие пользователи информации о передвижении поездов. За счет использования локальной сети АРМы (в том числе ДСП) могут быть территориально рассредоточены на станции в наиболее предпочтительных с точки зрения контроля технологического процесса местах размещения оперативного и обслуживающего персонала.

Второй уровень системы – оборудование КТС УК – также имеет 100% резерв и основывается на двух РС-совместимых промышленных контроллерах и периферийных платах сопряжения с электрическими схемами ЭЦ.

Внутри корпуса контроллера размещена несущая пассивная плата расширения BP-8S, которая имеет восемь равнозначных между собой слотов (разъемов) ISA и служит для обмена информацией между компонентами контроллера. Вертикально в плату расширения устанавливаются одноплатный компьютер и платы дискретного ввода-вывода ACL-7122, необходимое число которых определяется количеством объектов управления и контроля на станции (рис.7.6 ).

Основу одноплатного компьютера составляют центральный процессор марки AMD 486-DX/2 или аналогичный; энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) Flash емкостью 16 МВ; оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) емкостью до 64МВ. Кроме того, на материнской плате компьютера располагается видеоадаптер, контроллер клавиатуры, система портов, обеспечивающих подключение внешних устройств (мыши, жесткого диска, накопителя на гибких дисках, сети Ethernet и др.). Это позволяет значительно упростить отладку системы и диагностирование в процессе эксплуатации.

Плата ACL-7122 является цифровым 144-х битным модулем ввода/вывода дискретных сигналов для компьютеров с ISA-шиной. На плате расположены шесть 50-ти контактных разъемов для подключения посредством полосового кабеля внешних устройств – интерфейсных плат сопряжения.

Сбоку, на корпусе контроллера, находится винтовая клеммная панель, через которую на контроллер подается питание от источника. Рядом с клеммным терминалом находятся четыре светодиода, сигнализирующие о наличие питания 12В, -12В, +5В и -5В соответственно. Сверху компоненты контроллера закрыты металлической крышкой с перфорацией. Питание контроллеров осуществляется от импульсных источников.

Номенклатура периферийного оборудования включает:

- платы сопряжения для контроля состояния объектов - устройство матричного ввода УМВ-56/8;

- модули вывода по управлению – устройство управления УДО-48Р - релейные платы вывода TB-24R или DB-24R - модули аналогового ввода RIO- 7017.

Устройство матричного ввода обеспечивает съем информации о состоянии 56 двухпозиционных объектов электрической централизации.

Контакты контролируемых объектов подключаются к электронной схеме, в которой для обеспечения гальванической развязки по питанию между контроллерами КТС УК и поста ЭЦ используются оптроны (рис. 7.7,а).

Оптронами называются оптоэлектронные приборы, в которых используются излучатели и фотоприемники, оптически и конструктивно связанные друг с другом (фотопары Дарлингтона). Принцип действия оптрона основывается на двойном преобразовании энергии. При включенном состоянии контакта контролируемого реле во входной цепи через излучатель в прямом направлении протекает ток и энергия электрического сигнала преобразуется в оптическое излучение. Внутри оптрона связь входа и выхода осуществляется с помощью оптического сигнала. Световой сигнал, попадая на фотоприемник, на базу транзистора приемной части оптрона, вызывает ионизацию в кремнии и образование зарядов в открытой базовой области, что вызывает протекание коллекторного тока теперь уже от источника питания контроллера через резистор R3 (так же, как от внешнего базового тока). Включение резистора R2 в цепь базы оптрона повышает быстродействие схемы и обеспечивает пороговый эффект, поскольку фототранзистор не переходит в состояние проводимости до тех пор, пока ток фотодиода не превысит величины, достаточной для получения разности потенциалов база-эмиттер на резисторе R2. При обработке сигнала контроллером низкому потенциалу на коллекторе транзистора оптрона соответствует логическая единица (реле включено). Использование оптронов в электрической схеме считывания состояния контролируемых объектов ЭЦ обеспечивает высокую электрическую изоляцию (гальваническую развязку питания контролируемых объектов от питания контроллера ) входа и выхода (более 1000В), однонаправленность потока информации – отсутствие обратной связи с выхода на вход, невосприимчивость оптического канала к воздействию электромагнитных полей. Во входной цепи оптрона включен ограничивающий резистор R1 тока через излучатель. Универсальным излучателем для оптронов является инжекционный диод. Наиболее распространенными типами фотоприемников в современных оптронах являются фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры. Конструктивно пары излучатель-фотоприемник располагаются в одном корпусе.

Платы формирования управляющих воздействий TB-24R (DB-24R) (отличаются коммутационными характеристиками) взаимодействуют с одноплатным компьютером через плату ACL-7122 по параллельному интерфейсу 8255. Коммутационными элементами на этих платах являются малогабаритных электромеханических реле, благодаря чему обеспечивается гальваническая развязка сигналов управления контроллера и выходных цепей. Для управления исполнительным объектом (например, реле ЭЦ) контроллер формирует команду в соответствующий порт вывода платы ACL-7122 и через параллельный интерфейс осуществляется включение электронного ключа на плате управления (рис.7.7,б). Вследствие протекания тока через обмотку выходного реле последнее включается и, в зависимости от использования фронтового или тылового контакта, замыкает или размыкает цепь управления исполнительным реле ЭЦ.

В отличие от рассмотренных устройств сопряжения для управления в платах UDO-48Р и UDO-24R используется последовательный интерфейс RS-485, а также микропроцессор.

Устройство управляющих выходов (окончаний) предназначено для подключения к контроллеру соответственно 48 и 24 внешних объектов управления и обеспечения гальванической развязки между источником питания КТС УК и источником питания объектов. В качестве релейных окончаний в модуле UDO-24R используются малогабаритные электромеханические реле (аналогичные как и на плате TB-24R). Отличие составляет то, что сигнал управления на обмотку реле формируется не от контроллера КТС УК, а от собственного микропроцессора платы, получающего команды от КТС УК по последовательному интерфейсу RS-485, чем достигается малопроводность монтажа (применяется двухпроводная линия). В платах UDO-48Р выходными элементами являются оптоэлектронные приборы твердотельные реле (рис.7.7,в). Поступившая команда от контроллера обрабатывается микропроцессором платы, а последний формирует управляющее слово на микросхему дешифратора. Вследствие этого через соответствующий излучающий диод оптопары протекает электрический ток, образующийся световой поток открывает силовой полупроводниковый ключ в выходной цепи (например, сильноточный семистор), где включено исполнительное реле.

При включении питания программа управления микропроцессором считывает 8-битный адрес платы UDO и переходит в режим ожидания команд от контроллера комплекта.

При обмене информацией с UDO48Р используется блочный циклический код. Байт адреса, определяющий конкретную плату UDO, входит в состав кодируемой информации с кодовым расстоянием настройки d=3.

При получении команды, адресная часть которой совпадает с собственным адресом, микропроцессор проверяет правильность приема (отсутствие ошибок при приеме) и, если команда принята верно, переключает соответствующие объекты, после чего передает в линию сигнал квитирования о реализации команды. Если при приеме возникли ошибки, то принятая команда аннулируется, и микропроцессор опять переходит в режим ожидания команд.

Установленные на плате светодиоды индицируют состояние каждого выходного ключа: горящему светодиоду соответствует замкнутое состояние, а погасшему – разомкнутое. Варисторы предназначены для защиты твердотельных реле от перенапряжений.

КТС УК состоит из двух параллельно и независимо функционирующих комплектов - «основного » и «резервного», включенных в ЛВС. Один из них является активным, он осуществляет реализацию управляющего воздействия на объекты и передачу информации о состоянии контролируемых объектов по каналу связи АРМам. Другой комплект при этом является пассивными и находится в "горячем" резерве. Оба комплекта в процессе работы обмениваются информацией между собой по ЛВС. Схема переключения комплектов обеспечивает переход управления с одного комплекта на другой • автоматически при нарушениях работы активного комплекта на основе диагностической информации, которой обмениваются комплекты по ЛВС;

• автоматически для обеспечения периодической проверки исправности пассивного комплекта;

• дистанционно из АРМ ДСП при систематических сбоях индикации или затруднениях в реализации команд управления;

• вручную электромехаником с помощью кнопок переключения комплектов на панели управления КТС УК для ремонта или профилактического обслуживания КТС УК.

При этом осуществляются переключения шин питания плат управления объектами, а также индикация активного и пассивного состояний комплектов на панели управления и мониторах АРМов. Благодаря информационному обмену между комплектами по ЛВС, а также непрерывному контроля устройств пассивным комплектом исключаются в процессе переключений нарушения в работе исполнительных схем (перекрытия сигналов, сброс искусственной разделки, нештатные переключения режимов «День/ночь» и др.).

Схема переключения комплектов представлена на рис.7.8 и включает реле ГРУ и его повторитель ПГРУ. В схеме переключения комплектов обмотки реле ГРУ включены встречно-параллельно. Положение контактов реле и кнопок соответствуют активному состоянию основного комплекта КТС УК.

При необходимости передачи функций управления резервному комплекту, от АРМ ДСП передается соответствующая команда, адресованная резервному комплекту. Контроллер этого комплекта кратковременно включает твердотельное реле Р и создается цепь питания обмотки 1-3 реле ГРУ. Реле ГРУ, включившись, встает на самоблокировку через контакты 41-42 своего повторителя ПГРУ, а все полюса питания цепей управления переключаются на аппаратуру резервного комплекта.

Для того чтобы вернуть функции управления основному комплекту, по соответствующей команде с АРМ ДСП включается твердотельное реле О основного комплекта и замыкает цепь питания встречно включенной обмотки 4-2 реле ГРУ. Магнитные потоки обоих обмоток будут компенсировать друг друга и реле ГРУ выключится, выключив затем свой повторитель ПГРУ. Схема придет в исходное состояние.

Аналогично передача управления основному или резервному комплекту может осуществляться также нажатием соответствующих кнопок на панели управления.

7.4. Алгоритмы функционирования и программное обеспечения ЭЦ-МПК 7.4.1. Структура программного обеспечения Программное обеспечение (ПО) ЭЦ-МПК состоит из ПО АРМов и ПО контроллера КТС УК.

ПО АРМ включает исполняемый модуль, и файлы баз данных для конкретной станции с описанием: объектов плана станции, таблиц занятия канала контролируемых объектов (ТЗК ТС), таблицы распределения команд объектов управления (ТЗК ТУ), алгоритмов формирования управляющих приказов. Формирование баз данных осуществляется модулем инициализации, обеспечивающим преобразование записей из текстового в двоичный вид, с выполнением тестирования на этапе адаптации ПО к условиям станции.

Основное назначение программы АРМ – предоставление ДСП интерфейса для контроля и управления стрелками и сигналами на станции.

Оперативная информация о состоянии объектов контроля отображается на экране монитора в виде плана (схемы) станции с индикацией состояния объектов – стрелок, сигналов и другой информации. С учетом текущей поездной обстановки путем задания в системе меню соответствующего режима дежурным формируются команды оперативного управления движением поездов на станции. Выбор в верхней части экрана других окон позволяет предоставить пользователю диагностическую и нормативносправочную информацию из технико-распорядительного акта (ТРА) станции. Для оперативного контроля информационного обмена в системе на экран монитора могут выдаваться сведения о пакетах ЛВС, а также ТЗК канала ТС в виде матрицы импульсов или текстовой таблицы.

В процессе работы системы на обоих комплектах АРМ ДСП автоматически протоколируются двоичный файл поездной обстановки и текстовый протокол результатов диагностики и действий дежурного по станции.

Эти данные недоступны для корректировки и сохраняются в течении одного месяца, при необходимости могут быть перенесены на дискеты. Данные мероприятия позволяют отказаться от традиционного использования пломбируемых кнопок для формирования ответственных команд во вспомогательном режиме. Каждый файл записывается в течение часа, после чего создается новый файл с новым именем по моменту создания.

ПО контроллера КТС УК состоит из исполняемого модуля и баз данных:

• объектов ТС (адрес расположения в ТЗК, адреса подключений к устройствам сопряжения (УСО), вид контролируемого сигнала);

• объектов ТУ (адрес расположения в ТЗК, адрес подключения к УСО, вид управляющего сигнала);

• маршрутов (тип маршрута – поездной или маневровый, названия точек начала и конца маршрута, требуемое положение стрелок по трассе, включаемые реле исполнительной группы ЭЦ (Н, НМ, КМ, КС, С, ОТ), относящиеся к данному маршруту).

Основными функциями ПО контроллера КТС УК являются:

• получение информации о состоянии контролируемых объектов с • обработка информации о контролируемых объектах и формирование сообщений для передачи по ЛВС в АРМ;

• поддержка интерфейса с ЛВС;

• прием и дешифрация команд управления от АРМ;

• формирование и реализация требуемых управляющих воздействий в соответствии с принятой командой;

• прием и реализация ответственных команд управления;

• получение измеряемых величин аналоговых сигналов;

• обработка информации об измерениях и формирование сообщений для передачи по ЛВС в АРМ.

• диагностика работоспособности парного комплекта КТС УК.

На обоих комплектах инсталлируется одинаковые исполняемые модули ПО, отличие составляют только поля адресов привязки к объектам в базе данных каждого контроллера.

При запуске ПО осуществляется инициализация баз данных из файла ПЗУ, принудительный сброс управления с плат ТУ, инициализация ЛВС, программирование работы таймера компьютера.

Известительная информация ТС от контроллера КТС УК на АРМ передается пакетами циклически, каждый пакет содержит имя канала ТС и все группы двухпозиционных объектов ТС (ТЗК ТС). Приказ ТУ передается спорадически от АРМа на контроллер КТС УК одним пакетом и содержит имя канала ТУ, номер станции в канале (для случая управления примыканиями или парками) и местоположение объекта в ТЗК ТУ, т.е. номер группы в канале ТУ, номер импульса в группе и номер признака.

7.4.2 Алгоритмическое обеспечение КТС УК Контроль состояния объектов ТС Опрос состояния контролируемых объектов осуществляется с плат УМВ. Конструктивно на плате входы ТС сгруппированы по 8, из которых один является диагностическим. Общее число групп равно 8. Таким образом, каждая плата УМВ обеспечивает подключения до 56 сигналов ТС.

Для определения состояния группы объектов необходимо выдать на плату соответствующую маску, затем считать байт состояния 8 входов. Эта процедура выполняется по прерыванию от таймера с периодом 0.2 мс последовательно по всем восьми группам. Опрос всех объектов на плате осуществляется в течение 1.6 мс. Сигналы состояния контролируемых объектов физически представлены потенциалом. Логически объект считается активным в том случае, если на входе платы УМВ есть постоянное напряжение, пассивным, если напряжение отсутствует. Определение логического состояния объекта осуществляется за период времени 0.2 секунды методом накопления. Байты состояния объектов, считанные с периодом 0.2 мс, заносятся в буфер накопления по условию конъюнкции. Если в течение 0. секунд на соответствующем входе платы УМВ обнаружен высокий потенциал, объект ТС считается активным.

С целью минимизации увязки на вход платы УМВ может подаваться не только постоянный потенциал, но и импульсный сигнал. Для определения этого режима используется следующий алгоритм обработки: известно максимальное время нахождения объекта в активном и пассивном состоянии, если объект три раза изменил свое состояние и не находился в активном или пассивном состоянии больше максимального времени, то объект считается работающим в импульсном режиме. Для кодирования таких объектов в ТЗК ТС используется два бита информации – включен/выключен и импульсный режим.

• В ТЗК также указываются и переменные, не имеющие физических входов (виртуальные объекты), представляющие собой сервисные данные для АРМ, например, диагностическая информация о комплектах, логическая блокировка стрелок и др. Состояния виртуальных объектов ТС изменяются на основе логики вычислений.

Обработка команд ТУ При приеме команд ТУ коды дешифрируются, анализируются на корректность формата данных и записываются в буферы команд ТУ, один из которых организован по принципу "первый пришел – первый вышел" и второй одиночной ответственной команды ТУ. В основном цикле ПО осуществляется идентификация команд ТУ, выбор объектов управления и формируются управляющие воздействия (УВ) согласно типов команд.

Различают следующие типы команд ТУ:

• простые команды воздействия на одиночный объект;

• команды установки и отмены маршрутов;

• команды перевода стрелок;

• множественные команды, т.е. при поступлении одной команды ТУ осуществляется одновременное формирование управляющих воздействия несколькими объектами;

• команда на переключение комплектов (обрабатывается только пассивным комплектом);

• виртуальные команды, т.е. команды, не управляющие реле, а воздействующие только на состояние переменной (виртуального При управлении стрелкой осуществляется контроль ее текущего положения, т.е. если пришла команда перевести стрелку в плюсовое положение и стрелка имеет плюсовой контроль, то УВ в схему стрелки не будет сформировано. УВ осуществляется только для перевода стрелки в крайнее положение, противоположное имеющемуся контролю, а также при его отсутствии для реверсирования стрелки.

Каждая стрелка может быть логически заблокирована для управления. В этом случае команды индивидуального или маршрутного управления не будет реализованы до тех пор, пока не будет снята блокировка.

Блокировка и снятие блокировки стрелки реализуется простыми командами ТУ без подачи УВ в управляющую цепь стрелки.

Для задания маршрута от АРМ ДСП в КТС УК должны прийти две команды, из которых первая – начало, вторая – конец маршрута. Эти команды связаны с идентификаторами светофоров, по которым задается маршрут. Согласно принятых команд идентифицируется задаваемый маршрут и его тип (поездной или маневровый). Идентификатор маршрута заносится в список маршрутов принятых к реализации. Последующие процедуры задания маршрута описываются алгоритмом, представленным на рис.7.9.

Перед началом реализации задания определяются стрелки маршрута, положение которых не соответствует требуемому, после чего выдаются команды на их перевод. По истечении времени, отведенного на перевод стрелок, выполняется проверка соответствия положения стрелок (программный аналог схемы соответствия). Если полученный контроль стрелок соответствует выданному управляющему воздействию (УВ) на их перевод, то реализация задания продолжается, иначе маршрут не задается, а его идентификатор удаляется из буфера.

Далее в зависимости от вида маршрута для маневровых выдается УВ на включение конечно-маневрового реле КМ в блоке конца маршрута, а затем в блоке начала маршрута последовательно на начальное реле (Н или НМ), в цепи контрольно-секционных реле (КС), и сигнального (С или МС).

Для поездных маршрутов УВ формируется только в блоке начала маршрута на включение начального реле Н, контрольно-секционных КС и сигнального С.

Включение реле КС приводит к выключению маршрутных реле 1М и 2М, а затем реле З. С проверкой релейной схемой всех условий безопасности подается команда на включение сигнального реле.

При получении контроля фактического открытия светофора на разрешающее показание питание сигнального реле переходит на цепь самоблокировки, маршрут задан. Если время ожидания открытия сигнала превысит допустимое, то идентификатор маршрута удаляется.

При перекрытии сигнала во время движения поезда по маршруту после перекрытия сигнала происходит сброс цепи самоблокировки сигнального реле и удаление идентификатора маршрута из списка реализуемых.

При отмене маршрута от АРМ поступает две команды: первая идентификатор процедуры отмены, вторая код начала маршрута. Затем выполняется определение маршрута в списке принятых на реализацию, если таковой не найден, то поиск производится по буферу данных всех маршрутов. После этого такой маршрут заносится в список маршрутов принятых на реализацию. Далее осуществляется сброс УВ в цепи самоблокировки сигнального реле и контролируется перекрытие сигнала. При получении контроля перекрытия сигнала выдается УВ на включение реле ОТ блока соответствующего светофора и реле групповой отмены (ВОГ1), после чего идентификатор маршрута удаляется из списка маршрутов.

После того, как включится и перейдет на цепь самоблокировки реле ОТ, алгоритм последующей отмены реализуется исполнительной группой.

7.5 Особенности организации пользовательского интерфейса. Условные графические изображения и индикация Выполнение всех функций в системе электрической централизации, возлагаемых на человека, возможно при обеспечении соответствующих условий – наличие информации об управляемых объектах станции и возможность реализации управления в соответствии с выбранным типом модели. Сложные системы при проектировании рассматриваются как композиции подсистем, между которыми должны быть определены правила и средства взаимодействия. Граница, через которую осуществляется взаимодействие, называют интерфейсом. Границу взаимодействия в композиции технической части и оперативного персонала системы называют пользовательским интерфейсом (или интерфейсом «человек-компьютер»), который представляет собой совокупность аппаратно-программных средств и протоколов обмена.

Техническими средствами интерфейса взаимодействия являются (рис.7.10):

• программно-аппаратные средства увязки (АПК-И) с комплексом АСУ, включающие платы видеоадаптера, аппаратные стыки подключения органов управления, драйверы и т.п.;

• средства отображения информации (СОИ), которыми могут быть мониторы, видеопроекционные устройства, жидкокристаллические экраны, специализированные табло;

• средства ведения диалога (СВД) – алфавитно-цифровая клавиатура, манипуляторы типа «мышь», дигитайзеры, специализированные пульты и т.п.

Наиболее удобным видом связи как между людьми, также и между техническими средствами и оперативным персоналом является двусторонний обмен – диалог. Поэтому в основу закладывается формальный протокол этого взаимодействия, что по аналогии соответствует понятию «язык общения», но в виде конвенциональной знаковой системы. На этапе разработки АСУ она создается в виде соглашений, в которых знаки и сигналы (символы, графические изображения, речевые сообщения) обеспечивают диалоговый режим.

Аппарат управления при компьютерном управлении ЭЦ базируется на технических средствах АРМ, где органами управления являются манипулятор типа «мышь» и/или клавиатура (стандартная или специализированная). Система может дополняться пультом резервного управления с упрощенной индикацией и пломбируемыми кнопками вспомогательных режимов. Для варианта, когда эта функция реализуется програмноаппаратными средствами, у дежурного устанавливается модуль, где монтируются групповая пломбируемая кнопка (или со счетчиком числа нажатий) для ответственных команд, стрелочный коммутатор установки стрелок на макет, а также ключи-жезлы примыкающих перегонов.

В качестве средства отображения используются 17-21 мониторы в зависимости от размеров станции. На крупных станциях могут использоваться видеопроекционные табло на просвет или отражения также управляемые с компьютера.

Многообразие данных для индикации и ограниченные возможности экранов для размещения их условных изображений, определяют особенности проектирования аппарата управления и отображения в компьютерных системах. Основными принципами, которыми руководствуются при этом, являются:

• Использование многооконного интерфейса;

• Формирование вложенной системы меню;

• Разработка отдельных подменю для редких команд управления;

• Вызов дополнительной информации через горячие клавиши (номера и подсветка положения стрелок, наименования рельсовых цепей, длина путей в условных вагонах и т.п.).

• Индикация вспомогательной и диагностической информации только в случаях нарушений;

• Совмещение, как правило, объекта управления и объекта контроля с привязкой к топологии станции.

Каждое окно формируется выделением на экране монитора трех основных функциональных зон, представленных на рис. 7.11.

Базовая зона содержит главное меню окон, индикацию режима управления, текущие дату и время, кнопку отключения звуковой сигнализации. Базовая зона является неизменной для всех спроектированных в системе окон.

В основной зоне отображается информация, для визуализации которой предназначено окно.

Диалоговая зона представляет собой меню задач и обеспечивает взаимодействие пользователя по выбору подрежимов и функций текущего окна (вызов дополнительных меню, масштабирование, переключение режимов управления, отказ от незавершенных действий и т.п.).

Для систем оперативного управления на железнодорожном транспорте эта задача решена по заданию Министерства путей сообщения учеными и специалистами кафедры «Автоматика и телемеханика на ж.д.»

ПГУ ПС в конце 90-х годов. На основе обобщения мирового и отечественного опыта создания компьютерных систем управления были разработаны нормативные документы отрасли: стандарт ОСТ 32.111-98 «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Условные графические изображения и индикация» и руководящий технический материал РТМ 32ЦШ III5842.04-97 «Рекомендации по учету влияния человеческого фактора на безопасность при разработке и проектировании систем железнодорожной автоматики и телемеханики». В указанных документах определены основные требования для инженерно-психологического проектирования пользовательского интерфейса систем диспетчерского управления, диспетчерского контроля и компьютерных (микропроцессорных и релейнопроцессорных) электрических централизаций.

Глава 7. КОМПЬЮТЕРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ЦЕНТРАЛИЗАЦИЕЙ

7.1 Кибернетическая модель управления и автоматизация технологических процессов станции

7.2 Режимы управления и информационная структура управления работой станции

7.3. Техническая и функциональная структуры релейнопроцессорной централизации

7.3.1. Общие сведения

7.3.2 Функциональная структура

7.3.3. Техническая структура системы и аппаратные средства ЭЦ-МПК.

7.4. Алгоритмы функционирования и программное обеспечения ЭЦ-МПК

7.4.1. Структура программного обеспечения

7.4.2 Алгоритмическое обеспечение КТС УК

7.5 Особенности организации пользовательского интерфейса.

Условные графические изображения и индикация

Рис.7.1.Структурная схема системы управления Рис.7.2.Уровни автоматизации управления Поездная • Пункт технического осмотра;

• Эксплуатационно-технический персонал;

• Подсистемы диагностики (ДИСК,ПОНАБ, КТСМ и др.).

Рис.7.3.Информационная модель управления станцией информации, сигналов протоколирование Двукратный перевод стрелок Последовательотмена маршрута;

ный пуск стрелок Контроль времени перевода Фиксация неисправностей Измерение сигналов Диагностика устройств Рис.7.4. Функциональная структураЭЦ-МПК UDO- ТВ-24R Рис.7.6.Техническая структура КТС УК Рис.7.7.Схемы устройств сопряжения Рис.7.8.Схема переключения комплектов КТС УК Определение начала нет закончилось?

Самоблокировка Рис.7.9. Алгоритм установки мрашрута

АПК АСУ

Рис.7.10. Структурная схема пользовательского интерфейса Рис.7.11. Структура окна отображения на экране монитора

АРМ ДСП

Электрические схемы исполнительной группы Рис.7.5.Структурная схема релейно-процессорной централизации ЭЦ-МПК Глава 8.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНО-ПРОЦЕССОРНОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

8.1 Проектирование принципиальных электрических схем ЭЦ 8.1.1 Общие сведения и принципы увязки с исполнительными схемами Принципы построения релейных схем релейно-процессорных централизаций (РПЦ) основывается на использовании существующих подходов проектирования исполнительной части релейных систем. Поэтому при модернизации устройств ЭЦ, а также новом строительстве принимается решение о выборе базового варианта для исполнительных схем. В РПЦ ЭЦ-МПК могут быть применены схемные решения систем ТР-47, ТР-67, МРЦ-13, (МРЦ-9), ЭЦ-К, ЭЦ-12ЭЦ-12-2000 и др. Кроме того, применение вычислительной техники за счет реализации более сложных алгоритмов функционирования позволяет дополнительно упростить построение логических схем обеспечения безопасности, изменив традиционные подходы в схемотехнике исполнительной части. Этим достигается сокращение в РПЦ числа реле (до 28-30), приходящихся на одну централизуемую стрелку.

Тем не менее актуальными являются вопросы интеграции РПЦ с типовыми ЭЦ релейного типа, эксплуатирующимися на сети. Это обусловлено рядом факторов, одним из которых, экономически важным, является использование ресурса эксплуатируемых систем. Обеспечивая высокие показатели безопасности, релейные системы не удовлетворяют современным требованиям по функциям автоматизации и трудно интегрируются в структуру управления из региональных диспетчерских центров. Применение на таких станциях РПЦ обеспечивает получение всех функциональных преимуществ МПЦ при минимальных затратах и безусловном соблюдении требований безопасности традиционным путем на реле первого класса.

В общем случае схемы исполнительной группы состоят из:

1) типовых схемных узлов, соединенных по плану станции;

2) схем общего комплекта, назначением которого является получение необходимых выдержек времени при отмене маршрутов, искусственном размыкании стрелочных секций, для обеспечения мигающей индикации, реализации ответственных команд вспомогательного режима и т.п. Смонтированные приборы схем общего комплекта располагаются на релейных стативах и увязываются со схемами установки и размыкания маршрутов посредством шин питания;

3) других схем увязки с устройствами локальной автоматики и повторителей, располагающихся также на релейных стативах.

Увязка средств КТС УК с электрическими схемами ЭЦ базируется на следующих подходах:

1) подключения УСО к исполнительным схемам установки и размыкания маршрутов осуществляются к клеммам, куда традиционно включались выходы наборной группы. Поскольку к схемам маршрутного набора ЭЦ не предъявляются требования безопасности, дополнительные мероприятия по исключению опасных отказов УСО в КТС УК не предусматриваются.

2) увязка УСО и исполнительных схем ЭЦ выполняется в точках подключения кнопок, не связанных с реализацией вспомогательных режимов управления. Учитывая то обстоятельство, что кнопка не является элементом первого класса, принцип увязки реализуется аналогично предыдущему пункту.

Увязка КТС УК с исполнительными схемами по управлению обеспечивается с помощью:

- а) плат сопряжения ТВ-24R и UDO-24R на малогабаритных электромеханических реле в цепях переключений с контактами «тройник»;

- б) плат сопряжения UDO-48P на основе твердотельных реле для управления включением цепей.

Привязка КТС УК к контролируемым объектам ЭЦ осуществляется путем подключения к цепям управления индикацией на выходах блоков. Съем информации о состоянии объектов осуществляется с помощью УСО матричного ввода УМВ 56/8, обеспечивающих обработку сигналов как по переменному, так и по постоянному току. Примеры обозначений УСО, используемые на принципиальных электрических схемах РПЦ, указаны в табл.8. № Условное графическое п./п. изображение ОС времени при отмене маршрута со свободным участком приближения (аналогично ОП и ОМ для поездной и маневровой выдержек времени).

2 УСО по управлению 8.1.2 Проектирование и алгоритмы функционирования релейных схем В качестве примера проектирования РПЦ рассмотрим вариант увязки с блочной системой маршрутно-релейной централизации, получившей на сети наибольшее распространение. Схемные узлы объектов (стрелок, сигналов, секций, пути и т.п.) выполнены в виде физических блоков, которые монтируются на релейных стативах. Соединение блоков между собой выполняется по географическому принципу. Освоение производства новых реле IV поколения типа РЭЛ позволило провести модернизацию релейных блоков исполнительной части, выпускаемых с 1959г. и в которых применялись реле типа НМ. Во всех модернизированных блоках, кроме ПС110/ПС220М и МПУ-69, вместо реле НМ установлены реле типа РЭЛ. Во всех сигнальных блоках исключены конденсаторы и резисторы в цепи заряда., введены индивидуальные реле СО контроля переключения с зеленой лампы при ее перегорании на желтую для каждого поездного светофора. Наличие конденсаторов внутри старых блоков требовало периодической их замены, после чего необходима была полная проверка блоков.

Кроме того, реле РЭЛ имеют меньшую материалоемкость и их коммутационный ресурс у в 1,5 раза больше, чем у реле НМШ(НМ). Конструктивно релейный модернизированный блок представляет шасси, на котором с лицевой стороны размещены вертикальные ряды реле (рис.8.1).

Проектирование релейной части РПЦ сводится к тому, что электрическую схему блокировочных зависимостей получают путем набора и соединения типовых схемных блоков объектов станции. Сначала для определения типов и количества необходимых блоков на основе схематического плана в упрощенном виде изображается топология станции, на которой размещают блоки и показывают границы групп блоков с учетом компоновки каждой из них на одном стативе (рис.8.2,а). После чего проектируются принципиальные электрические схемы исполнительной группы.

В схемах установки и размыкания маршрутов (рис.8.2,б) релейные блоки соединяют между собой шестью электрическими цепями: 1- контрольносекционных реле КС; 2- сигнальных реле поездных и маневровых светофоров С, МС; 3,4,5-маршрутных реле 1М и 2М, струна 5 дополнительно используется для включения линейно-сигнальных реле ЛС и 2ЗС, предназначенных для выбора разрешающих сигнальных показаний выходных светофоров; 6- включения реле разделки Р при отмене маршрутов. Затем выполняется увязка с КТС УК и в соответствии с принятыми обозначениями (см. табл.8.1) указывают управляющие выходы УСО (рис.8.3).

В отличие от традиционной системы БМРЦ в РПЦ не строятся струны для индикации табло (7 и 8). К этим выводам блоков подключаются входы съема информации – УСО УМВ56/8 – и далее на основе программной логики формируется изображение на экранах мониторов.

Установка и размыкание маршрута При установке маршрута реализуется следующий алгоритм работы реле исполнительной группы. В соответствии с трассой задаваемого в АРМ маршрута на уровне КТС УК определяются стрелки, входящие в маршрут. Для стрелок, положение которых не соответствует требуемому, выдаются команды для перевода (аналогично включению реле ПУ и МУ). После установки стрелок по трассе маршрута программными средствами КТС УК выполняется проверка соответствия положений стрелок требуемому заданию, после чего формируются управляющие воздействия на релейные схемы.

В зависимости от вида маршрута в исполнительные блоки от КТС УК поступают команды на включение начального Н для поездного маршрута, а для маневрового сначала конечно-маневрового КМ и затем начально-маневрового НМ реле. Включение этих реле обеспечивает подготовку цепи включения контрольно-секционных реле КС.

В цепи КС обеспечиваются традиционные зависимости условий безопасности БМРЦ. Кроме того, при включении реле КС его тыловыми контактами в блоках рельсовых участков выключаются маршрутные реле 1М и 2М, а затем реле З, чем обеспечивается замыкание маршрута. В последующем цепь реле КС получает питание по цепи самоблокировки в сигнальном блоке открываемого светофора. Выключаются реле КС после вступления подвижного состава на первую секцию маршрута или при отмене контактом реле Р.

С проверкой фактического замыкания стрелок в маршруте осуществляется управление сигнальным реле С (подается питание по цепи его включения от КТС УК). Цепь поездных и основная цепь маневровых сигнальных реле совмещены (цепь 2) и разделяются контактами начальных и конечно-маневровых реле. Для исключения ложного включения поездных сигнальных реле по цепи маневровых при отказах УСО как и в БМРЦ со стороны начала маршрута для поездных сигнальных реле подается полюс питания П, а маневровых – М.

После открытия сигнала создается цепь самоблокировки сигнального реле с проверкой фактического разрешающего показания на светофоре и соблюдения условий безопасности.

Дополнительно для исключения перекрытия поездных сигналов при переключениях фидеров питания, кратковременной потере контроля положения стрелок или выключениях путевых реле из-за неустойчивой работы рельсовых цепей предусматривается подключение сигнального реле к шине замедления ПВЗ.

Указанные события вызывают выключение контрольно-секционных реле. При замыкании тылового контакта реле КС и последовательно включенные фронтовые контакты реле Н и Г в сигнальном блоке (рис.8.4) формируется потенциал на выходе вкз. Это вызывает включение одноименного реле ВКЗ группового комплекта шины замедления (одна на станцию). Через фронтовые контакты реле ВКЗ и ОС, которое остается под током на время разряда блока конденсаторов (5с.), в цепь сигнальных реле открытых светофоров подается полюс ПВЗ, обеспечивая замедление на их выключение.

В блоках поездных светофоров в схеме блокировки сигнального реле параллельно контакту огневого реле О включен контакт реле выбора зеленого огня ЛС, исключающий при перегорании лампы зеленого огня выключение реле С до момента повторного включения огневого реле.

Благодаря включению медленнодействующего повторителя контрольносекционных реле КСМ исключены электролитические конденсаторы в схемах маневровых сигнальных реле и реле отмены.

Маневровое сигнальное реле после выхода состава на маршрут продолжает получать питание через контакт КСМ во время подготовки второй цепи подпитки (включение маршрутного реле первой секции). После переключения контакта КСМ сигнальное реле продолжает получать питание до момента освобождения предмаршрутного участка, либо первой секции за сигналом, если участок перед светофором остался занятым (оставлены вагоны).

При использовании маршрута подвижным составом происходит его размыкание по алгоритму БМРЦ.

Отмена маршрутов Для того чтобы отменить заданный маршрут, на уровне АРМ ДСП выбирается режим «Отмены» и сигнал, по которому задан маршрут. В КТС УК передаются команды на включение реле ВОГ1, управляющего комплектами выдержки времени, и выключения данного сигнала (снятие питания с цепи самоблокировки сигнального реле С), а после перекрытия сигнала – команда для включения реле ОТ (рис.8.5). После того, как включится реле ОТ и перейдет на цепь самоблокировки, работа схем по отмене маршрута будет происходить также как и в системе БМРЦ.

Замедление на выключение реле ОТ, ранее обеспечиваемое конденсатором, необходимо в блоках ВД-М на момент подачи питания в цепь реле Р после срабатывания комплектов выдержки времени (ПОВ – 5с., ПМВ – 1мин., ППВ – мин.). После подачи питания и включении реле Р размыкаются их тыловые контакты в цепи К, но реле ОТ остается под током на время замедления реле КСМ, обеспечивая необходимое время включенного состояния Р для срабатывания маршрутных реле.

Алгоритм размыкания неиспользованной части маршрута при угловых заездах также не изменяется.

Схема искусственной разделки секций.

Искусственное размыкание является ответственной командой и реализуется во вспомогательном режиме управления на АРМ ДСП, применяется для секций маршрута, которые по каким-либо причинам остались не разомкнутыми при проследовании поезда по маршруту (при потере контроля положения стрелок, ложной занятости и т.п.). На уровне АРМ ДСП в режиме искусственного размыкания выбираются последовательно не разомкнувшиеся секции. После каждого указания номеров секций в КТС УК направляется команда для включения реле РИ в путевых блоках неразомкнутых секций. После того, когда все реле требуемых секций включатся и перейдут на цепь самоблокировки, из АРМ ДСП подается групповая команда искусственной разделки ГРИ. Это обеспечивает снятие шины питания МИВ, от которой первоначально включаются реле РИ. Именно такая последовательность команд исключает возможность включения на размыкание дополнительных секций при начавшемся искусственном размыкании. Иначе стало бы возможно их размыкание с меньшей выдержкой времени, чем предусмотрено схемой.

Схема управления стрелками.

После действий дежурного по заданию маршрута или индивидуальному управлению в КТС УК передается команда для перевода стрелок. Эта команда реализуется УСО, с помощью которых подается питание в пусковые цепи стрелок (рис.8.6).

Ответственные команды в РПЦ Дополнительные мероприятия при увязке КТС УК обеспечиваются для электрических схем вспомогательного режима управления. Особенностью привязки КТС УК для указанных схем состоит в исключении несанкционированных управляющих воздействий. Это обеспечивается следующими мероприятиями:

а) случайное (ошибочное) пользование указанными командами исключается особым построением интерфейса АРМ ДСП, где посылка таких приказов возможна только после выбора соответствующего режима ответственных команд;

б) формированием последовательности команд из подготовительной (адресной) и рабочих серий;

в) последовательной во времени работой в двух вычислительных комплексах (в АРМ ДСП и КТС УК) двух программ;

г) квитированием прохождения подготовительной команды и проверкой соответствия выбранного объекта управления при формировании рабочей команды;

д) динамическим режимом работы УСО с аппаратным контролем (конденсаторный дешифратор) соблюдения временного регламента;

е) применением в схеме реле I класса, и включение его контактов по требованиям построения безопасных схем;

ж) организационно-техническими мероприятиями, предполагающими использование пломбируемой кнопки (или со счетчиком) для формирования рабочих команд вспомогательного режима. Дополнительно контролируется программным путем отжатое и нажатое положение кнопки в соответствующие моменты выполнения алгоритма.

Реализация ответственных приказов возможна только при совместной работе двух комплектов КТС УК. Во время выполнения ответственной команды в КТС УК постоянно осуществляется контрольное суммирование кодового сегмента и сравнение контрольной суммы с эталонным значением. В случае не совпадения реализация ответственных приказов запрещается.

Процесс реализации ОП состоит в следующем.

1. На подготовительном этапе проверяется отсутствие активного уровня на выходах плат управления, связанных с ответственными командами (исправность ключей контролируется по обратной связи входными устройствами плат УМВ 56/8). После получения в КТС УК адресной подготовительной команды ОП, выдается команда на соответствующий выход. После проверка наличия только одного активного уровня на выходе из перечня ответственных команд, в ТЗК ТС выдается сигнал квитирования и инициализируется счетчик времени на интервал времени 20с. для ожидания поступления исполнительной команды.

2. Получив по индикации правильность выбора объекта управления и, с программной проверкой единственности из перечня ответственных, ДСП формирует вторую часть приказа – исполнительную. При ее получении в каждом из комплектов КТС УК через конденсаторный дешифратор включаются реле ответственных приказов (рис.8.7), а также по схеме «и» их повторитель. В ТЗК ТС выдается сигнал квитирования, инициализируется счетчик времени. Для команд, требующих кратковременного воздействия на релейную схему ЭЦ (вспомогательный перевод стрелок, аварийная схема смены направления и т.п.) после истечения время счетчика и сбрасываются УВ с реле ПОПО и ПОПР и устройства приходят в исходное состояние. Для формирования длительных УВ на исполнительные схемы, например, включение пригласительного огня, на АРМ при непрерывном удержании нажатой «кнопки мыши» формируется серия исполнительных команд ОП. Благодаря динамической работе выходов на время поступления ответственного приказа создается цепь удержания исполнительного реле во включенном состоянии. Если время ожидание прихода ОП ТУ истекло, то прекращается работа выходов КТС УК и реализация ответственных приказов прекращается.

На рис.8.3 представлены технические решения по включению пригласительного сигнала. В случае ложной занятости вспомогательный перевод стрелки обеспечивается шунтированием контакта путевого реле стрелочно-путевой секции фронтовым контактом реле ОП (см. рис.8.6). В этих схемах с проверкой отсутствия других команд управления, получив подготовительную адресную команду, в КТС УК формируется управляющее воздействие на твердотельного реле, а его фактическое включение контролируется соответствующим модулем УСО и индицируется на мониторах АРМ. В соответствии с выше изложенным временным регламентом ДСП, убедившись в правильном выборе объекта управления, формирует исполнительную команду для включения реле ОП, после чего команда реализуется.

8.2 Увязка РПЦ с системами кодового управления Реализация кодового управления в системе ЭЦ-МПК обеспечивается увязкой с каналом передачи данных технических средств КТС УК, который выполняет одновременно функции контролируемого пункта (КП) ДЦ. Для включения КП в канал (кабельную, воздушную линию связи или тональный канал) в слоты каждого из контроллеров устанавливаются платы модемов, выходы которых включены в блок согласования (БСМ) (рис.8.8). Включение КП МПК в волоконно-оптическую линию связи (ВОЛС) осуществляется подключением коммутатора ЛВС к аппаратуре выделения и маршрутизации каналов ВОЛС.

Для перехода на кодовое управление дежурный по станции на АРМ формирует команду переключения. Возможность переключения на диспетчерское управление проверяется программными средствами, куда включены зависимости:

• отсутствие постановки стрелки на макет;

• отсутствие искусственной разделки секций;

• отсутствие хозяйственных поездов на перегоне.

При условии их соблюдения на экране монитора прямоугольник индикации режима управления с желтого окрашивается в зеленый цвет – станция переведена на диспетчерское управление и исключена возможность управления станцией с АРМ ДСП, но сохраняется возможность контроля. В соответствии с существующим порядком питание АРМа ДСП выключатся.

Обратно перевод станции на резервное управление используется:

- при выходе из строя канала связи или аппаратуры ДЦ;

- при проведении на станции ремонтных работ (замена стрелочных электроприводов с необходимостью пользования макетом стрелки, ремонт верхнего строения пути и т.п.);

- при переходе станции на сезонное управление из-за увеличения объемов местной работы.

Процедура переключения может выполняться либо после получения команды ТУ от диспетчера на переход станции на резервное управление (сезонное управление), либо от ДСП. При нерегулярной работе дежурного АРМ ДСП может комплектоваться ноутбуком, в случаях необходимости резервного управления подключаемым к ЛВС.

Смена режимов управления станцией не требует установки дополнительных реле и увязок в принципиальных электрических схемах. Кроме того, такой подход позволяет увеличить функции диспетчерского управления без дополнительных затрат, расширив их при необходимости до объема задач ДСП, что особенно актуально при управлении с опорной станции.

8.3 Проектирование увязки со вспомогательными и обеспечивающими системами и подсистемами ЭЦ Применение программируемой элементной базы открывает перспективу реализации ряда новых функций электрической централизации, а также традиционных ранее требовавших дополнительных реле и стативов. Так, например, задача двукратного перевода стрелок решается на программном уровне. Эта подпрограмма обеспечивает автоматический возврат стрелки в исходное положение при длительной работе двигателя на фрикцию, автоматическое включение для повторного перевода и автоматическое реверсирование, если невозможно завершить повторный перевод. Реализация этой задачи обеспечивается формированием соответствующих управляющих воздействий в пусковой цепи с контролем продолжительностей перевода и реверсирования стрелки без дополнительных аппаратных затрат.

При недостаточной мощности источников питания на промежуточных станциях, а также для минимизации питающей поста ЭЦ может применяться последовательный перевод стрелок. В этом случае в алгоритме установки маршрута дополнительно при выдаче команды на перевод стрелки проверяется установка предыдущей стрелки в требуемое положение.

Функция автовозврата стрелки в плюсовое положение также выполнена на программном уровне. Если стрелка с автовозвратом участвовала в каком-либо маршруте в минусовом положении, то по истечении 15, 2 сек после размыкания секции в пусковую цепь стрелки подается управляющее воздействие для перевода стрелки в плюсовое положение с сохранением в пусковой цепи стрелки контакта реле МСП. Указанный алгоритм реализуется автоматически и не требует участия ДСП. При не установке автовозвратной стрелки в охранное положение на мониторе индицируются красным мигающим цветом литеры АВ, а также формируется речевое сообщение.

При затянувшемся переводе стрелки автоматически обеспечивается отключение двигателя, работающего на фрикцию, путем снятия питающего напряжения рабочей цепи стрелки контактами реле КВС в секции ПСТН питающей установки.

Исключает необходимость установки дополнительного оборудования и задача автоматической установки маршрутов.

Режим автодействия сигналов реализуется в системе использованием реле ЧАС и НАС и соответствующих противоповторных реле. Для задания режим автодействия ДСП открывает входной и выходной светофор по одному из главных путей станции и подает команду включения автодействия (четного или нечетного). С программной проверкой фактического открытия сигналов и положения стрелок для движения по главному пути включается реле НАС, которое затем самоблокируется до отмены режима автодействия (ОТНА) (рис.8.3). Для исключения размыкания стрелок по трассе маршрутов в режиме автодействия в цепь включения маршрутного реле включен контакт реле НАС. Открытие сигналов при этом обеспечивается противоповторным реле, контакты которого включены в схемы управления цепями контрольно-секционных и сигнальных реле.

Одной из важных задач, обеспечивающее значительное сокращение реле и реализуемых программно в КТС УК, является автоматическая очистка стрелок.

Функционально оборудование устройств очитки стрелок обеспечивает удаление снега из зоны стрелочного перевода посредством сжатого воздуха. Технически это требует:

а) строительства компрессорной;

б) прокладка по станции трубопровода;

в) установка на стрелочном переводе электропневматических клапанов (ЭПК) для управления подачей сжатого воздуха;

г) схемы управления ЭПК.

Подача воздуха осуществляется индивидуально на выбранную стрелку или циклически в облегченном, нормальном или усиленном режимах. Собственно обеспечение циклического обдува стрелок в указанных режимах в существующих схемах ЭЦ потребовала создания релейного распределителя, последовательно управляющего ЭПК, а временной регламент, определяющий режимы, формируется конденсаторной схемой. Низкая надежность электролитических конденсаторов служит причиной нарушений нормальной эксплуатации, а также большое количество реле схемы управления затрудняет поиск отказов.

К числу других недостатков существующей схемы можно также отнести высокую материало- и энергоемкость (например, на станции в 1518 стрелок, оборудование схемы очистки занимает отдельный статив реле I класса).

Алгоритм управления устройствами очистки стрелок реализован в КТС УК и предусматривает реализацию двух программ:

1. циклическая, последовательная очистка всех стрелок станции;

2. выборочная очистка любой стрелки на станции.

При циклической очистке контроллер КТС УК выполняет поочередное включение выходов КТС УК в цепях управления ЭПК (рис.8.9), реализуя тем самым функцию релейного распределителя. Дополнительно для изменения полярности питания в цепях ЭПК используются 2 выхода УСО.

В системе обеспечиваются нормальный, усиленный и облегченный режимы очистки с обеспечением требуемых временных интервалов (табл. 8.2).

Временные характеристики режимов очистки Для любой из стрелок в АРМ ДСП также может быть установлен выборочный режим обдувки, а временной регламент реализуется программным путем в КТС УК (при выборочной очистке стрелка очищается один раз в течении 6-8 сек.).

Подключение ЭПК стрелок осуществляется с помощью коммутаторов ПИО и контактов реле ПП или ПМ. Коммутаторы ПИО коммутируют цепи прямых проводов, а контактами реле ПМ и ПП осуществляется изменение полярности напряжения, подаваемого к ЭПК стрелок.

С целью контроля очитки стрелок в цепь питания ЭПК включено реле КО.

Управление очисткой стрелок ДСП осуществляет путем выбора в меню соответствующего пункта: циклическая очистка стрелок или выборочная очистка стрелок. При циклической очистке стрелок дежурный выбирает еще и режим очистки стрелок: нормальный, усиленный или облегченный, а при выборочной – номер стрелки. Выключение очистки производиться путем выбора в меню пункта – выключение очистки стрелок.

Выбор номера стрелки для выборочной очитки возможен и в циклическом режиме.

Обдувка пологих, перекрестных и стрелок с подвижным сердечником осуществляется одновременным включением двух ЭПК и приводит к повышенному расходу воздуха. Для восстановления давления в магистрали после обдувки таких стрелок производится либо пропуск шага обдувки, либо удлинение интервала программным путем при известной схеме подключения ЭПК стрелок к управляющим цепям.

Для двухпрограммной очистки стрелок применяется электропневматический клапан ЭПК-84 с высокоомным соленоидным электромагнитом на 160В ЭСсопротивление обмотки катушки 3600 Ом.

ЭПК для пневмоочистки стрелок поставляются с выполненным на заводе монтажом соленоидов и диодных столбов типа КД105Б. Диодные столбы служат для исключения обходных цепей и гашения противоЭДС, возникающей в обмотке соленоида.

Таким образом, реализация функции автоматической очистки стрелок средствами КТС УК на посту ЭЦ исключает необходимость традиционной релейной схемы, а временной регламент обдувки формируется программным путем. Используемая элементная база для реализации этой задачи не требует профилактического регламентного обслуживания устройств.

К перечню автоматизируемых функций, решаемых программными средствами ЭЦ-МПК, также относится оповещение монтеров пути, работающих на станции, управление ДГА, компрессорной, управление освещением на станции и др.

8.4. Принципы и обоснование комплектации аппаратного обеспечения ЭЦ-МПК После составления всех электрических схем нумеруют контакты УСО, определяется их потребное количество с учетом 10% запаса на перспективу развития.

Оборудование КТС УК размещается в электротехническом шкафу пыле- и влагозащитного исполнения с двусторонним обслуживанием. Размеры основания составляют 800*400, что позволяют располагать шкаф в одном ряду с релейными стативами, а высота может выбираться от 1000 до 2200мм. с шагом 200 мм.

Она определяется по количеству плат УСО для проектируемой станции путем составления чертежей размещения приборов и плат с учетом возможности двухсторонней компоновки. Для шкафа наибольшей высоты максимальная емкость составляет до 576 объектов по управлению и до 672 по контролю, что соответствует станции 35-40 стрелок. Конструктивно допускается нижний или верхний ввод в шкаф КТС УК кабелей увязки с исполнительными схемами ЭЦ.

На рис. 8.10 представлен пример размещения оборудования внутри шкафа КТС УК, которое условно разделено на одиннадцать полок (пять с лицевой и шесть с тыльной стороны шкафа).

При компоновке плат следует руководствоваться исходными данными, указанными табл. 8.3.

1. Кросс-плата УМВ-56/8 (основного Устанавливается до трех 3. Полка для размещения предохра- Устанавливается 4 реле и 5. Полка с клеммной панелью и устройствами аналогового измерения.

7. Промышленный контроллер в Для лицевой стороны используется остекление двери, поэтому для проверок работы устройств по контролю и управлению схемами установки и размыкания маршрутов предпочтительнее платы, выполняющие эти функции размещать на этой стороне шкафа (полки 1,2,4,5). Средняя полка (3) отводится для размещения панели управления. Панель управления обеспечивает включением тумблеров подачу питания на источники питания (ИП) и переключение комплектов КТС УК. Включение комплектов контролируется на панели управления горением красных лампочек. Переключение комплекта в активное состояние обеспечивается нажатием соответствующих кнопок "О" для основного и "Р" для резервного комплектов, а работа активного комплекта контролируется горением зеленой лампочки.

В нижней части с тыльной стороны шкафа расположены полка с предохранителями, конструктивно допускающая установку реле типа РЭЛ (2 реле переключения комплектов и 2 реле реализации ответственных приказов, при необходимости большего количества реле ОП, последние размещаются на стативах ЭЦ). На седьмой полке размещаются модули обработки аналоговых сигналов (измерительный модуль и устройство нормализации входных сигналов), а также клеммная панель, где подключаются напряжения цепей питания, управления и контроля. Для удобства тестирования, подключения периферийного оборудования (дисплея, клавиатуры, манипулятора «мышь» и т.п.) на восьмой полке размещаются контроллеры основного и резервного комплектов и коммутатор (Switch) или концентратор (HUB) локальной сети. Питание этих устройств осуществляется от импульсных источников, расположенных на следующей (9) полке, причем они должны располагаться по возможности ближе к контроллерам с целью уменьшения падения напряжения в соединительных проводах, что критично для устойчивой работы процессора. На следующих полках (10) располагаются платы контроля объектов, например для диагностики или платы управления ТВ-24R или кросс-платы сопряжения с объектами, на которые устанавливаются микроэлектронные платы типа UDO-48Р (слева - основного комплекта, справа – резервного). Проектирование компоновки КТС УК при большем числе плат выполняется путем увеличения числа полок соответствующих УСО, располагающихся выше или ниже относительно средней полки – панели управления – на лицевой стороне и вверх на тыльной стороне шкафа.

Следует стремиться располагать УМВ-56/8 ближе к контроллеру для сокращения длины полосового кабеля параллельного интерфейса, подводимого к платам как на лицевую, так и на тыльную сторону шкафа.

Снизу и сверху в шкафу до крайних полок предусматривается промежуток 150-200 мм для удобства обслуживания и ввода кабелей. Кроме того, между полками проектируется промежуток, высотой 60 мм для расположения кабельканалов. Введенные в шкаф кабели разделываются, раскладываются в кабельканал и в соответствии с проектом расшиваются и подключаются к клеммам кросс-плат.

Аппаратные средства АРМов ДСП и ШН унифицированы и комплектуются в соответствии с номенклатурой, представленной на развернутой структурной схеме (рис. 8.11). Все компьютеры АРМов, а также одноплатные компьютеры КТС УК через коммутатор (или концентратор) объединяются в технологическую локальную вычислительную сеть (ЛВС). При проектировании трассы прокладки ЛВС проверяется условие не превышения 100м. длины каждого из кабелей ЛВС от КТС УК, где расположен коммутатор (или концентратор), до места установки соответствующего АРМ. Иначе должны предусматриваться дополнительные мероприятия для обеспечения устойчивой работы ЛВС (установка репитеров-усилителей или организация ЛВС по волоконнооптическому кабелю). Подключение компьютеров к ЛВС выполняется через специальные розетки, монтируемые в непосредственной близости с рабочим местом пользователя (ДСП или ШН), причем у ДСП предусматривается дополнительная розетка для возможности подключения ноутбука для тестирования устройств без перерывов в работе системы управления.

8.5. Проектирование пользовательского интерфейса компьютерных ЭЦ.

В системе компьютерного управления системы ЭЦ-МПК проектируется пять окон визуализации:

• общий план станции;

• главное окно управления объектами ЭЦ • вспомогательные устройства и диагностическая информация;

• информационный обмен в системе ( таблица занятия каналов сигналов телеконтроля и телеизмерения, передачи пакетов по ЛВС и т.п.);

• нормативно-справочная информация (схематический план станции, профили по путям, информация из ТРА и др.).

Окно «Общий план станции представляет дежурному обзор поездной ситуации на станции вцелом, повторяет отображение из «Главного окно управления объектами ЭЦ». Оно не используется для формирования управляющих воздействий, а только для контрольных функций. В практической работе ДСП его рекомендуется отображать на резервном комплекте АРМ.

Главное окно управления объектами ЭЦ собственно определяет основную часть пользовательского интерфейса системы. Вверху, по центру основной зоны литерами желтого цвета указывается название станции. Ниже располагаются ячейки индикации, так называемого, общего комплекта –групповой искусственной разделки секций, индикаторы (нормально отсутствуют и окрашены цветом фона) тока перевода стрелок, отмены маршрутов – поездной, маневровой и со свободным участком приближения. С помощью редакторов системы автоматизированного проектирования (САПР) для основной зоны формируется схема станции.

Ее построение начинается с отображения блок-участков приближения и удаления примыкающего перегона. Как правило, на станциях, оборудуемых ЭЦ, контролируется по два участка приближения (удаления) и по три, если станция может быть включена на диспетчерское управление.

На участках с двухсторонней автоблокировкой дежурные при отправлении поездов управляют сменой направления. Для этой цели на мнемосхеме, в зоне перегона проектируется стрелка направления, которая ориентируется в зависимости от установленного на перегоне направления. Ее закраска в зеленый цвет соответствует свободности всего перегона и красный – при занятии. Смена направления на перегоне осуществляется автоматически при установке маршрутов отправления или индивидуальными командами, в том числе и для аварийной схемы, формируемыми путем позиционирования курсора на объект «стрелка» и нажатия клавиши манипулятора «мышь».

На границе станции устанавливается графическое изображение входного светофора, имеющие две ячейки у повторителя. Нижняя ячейка используется для индикации запрещающего сигнального показания и контроля дежурным фактического ограждения станции со стороны перегона. Вторая ячейка обеспечивает индикацию зеленым цветом при разрешающих показаниях или белым мигающим цветом при пользовании пригласительным сигналом. В нормальном положении кроме красной индикации на повторителе входного светофора вся другая индикация (неисправности нитей) отсутствует и ее элементы окрашены цветом фона.

Для задания и контроля режимов автодействия сигналов в горловинах станции у входного светофора каждого направления устанавливаются ячейки «НАС» и «ЧАС», которые имеют индикацию зеленым цветом при пользовании режимом автодействия.

С целью сокращения информационной загрузки дежурного и рационального использования ограниченного пространства экрана монитора другие светофоры, кроме входных, традиционно не имеют индикации запрещающего сигнального показания. Поэтому маневровые сигналы контролируются повторителем с одной ячейкой белого цвета при разрешающем показании, а цвету фона соответствует синий (запрещающий) огонь светофора. При совмещении на одном светофоре поездных и маневровых показаний, используется две ячейки у повторителя – белая и зеленая, нормально окрашенные цветом фона. Причем возможно их одновременное использование в индикации отправления поезда по неправильному пути. При выборе мышью ячейки служат для формирования команд управления по установке и отмене маршрутов в соответствующих режимах – аналог кнопок светофоров манипуляторов релейных ЭЦ.

Элементы путевого развития станции (стрелки, пути, участки пути, тупики, переезды и др.) формируются в соответствии с топологией станции и соблюдением их взаимного расположения. Для стрелок горизонтальной чертой указывается их нормальное (плюсовое) положение. Дополнительно у автовозвратных стрелок проектируется индикация о непереводе стрелки в охранное положение (красные литеры «АВ» с соответствующим номером стрелки, нормально индикация на мониторе отсутствует).

Диалоговая зона главного окна управления содержит систему меню для задания режимов управления:

• поездными маршрутами;

• маневровыми маршрутами;

• индивидуального перевода стрелок;

• пользования ответственными командами;

• замыканием стрелок без открытия сигналов.

Каждый из указанных выборов содержит соответствующий перечень подпунктов вложенных меню. Например, управление поездными маршрутов (маневровыми) маршрутами имеет две опции – установки и отмены соответствующей категории, а режим пользования ответственными командами содержит выбор пользования пригласительными сигналами, вспомогательного перевода стрелок, аварийной смены направления на примыкающих перегонах двухсторонней автоблокировки, скусственного размыкания секций и вспомогательного открытия переезда.

Кроме этого, в диалоговой зоне располагаются кнопки масштабирования и скроллинга (прокрутки) видеокадра основной зоны, а также две панели дополнительных (редких) команд управления и служебных мнемонических знаков – панели «ТУ» и «СЛ». К числу редких относятся команды двойного снижения напряжения, переключения режимов сигналов «День/Ночь», ограждения составов, переключение комплектов компьютерного управления – основного и резервного, отключение двигателя стрелки, работающего на фрикцию, включение электрообогрева стрелок, ревунов в горловинах станции, зон для оповещения монтеров пути.

Панель «СЛ» содержит набор условных знаков, которые дежурный может устанавливать на плане станции с целью исключений пользования в командах управления, например, для установки маршрутов, пользования сигналами и перевода стрелок (аналог колпачков на стрелочные коммутаторы ).

При этом установкой этапа «Ремонтные работы» исключается открытие соответствующего светофора или установка маршрута через зону ограничения. Знак «Запрещение движения» не допускает задания маршрутов через элемент путевого развития станции, на котором он установлен. Для стрелок и секций отдельно предусмотрены знаки выключения из зависимостей с правом пользования сигналами и без. При установке на путях ограничения «Снятия напряжения с контактного провода» исключается возможность установки маршрута обычным образом. Для обеспечения въезда подвижной единицы с автономной тягой дежурному потребуется выполнения дополнительного действия по снятию блокировки. Установка на путях знака «Закрепление состава» исключает маршруты отправления до снятия блокировки.

Кроме знаков ограничения управления блокированием элементов путевого плана, в панели предусмотрены информационные знаки - аналог табличек, навешиваемых ДСП на табло. Например, при пометке дежурного не только о факте закрепления состава на путях, есть возможность указания количества башмаков, тип подвижного состава и др.

Окно вспомогательных устройств и диагностической информации обеспечивает управление и контроль работы дизель-генератора, компрессорной, вентиляционной установки, отопления, систем автоматической очистки стрелок, электрообогрева приводов.

Диагностическая индикация включает контроль перегорания предохранителей, включения резервного комплекта кодирования, работы полупроводникового преобразователя в питающей установке при пропадании фидеров, отключения батареи, срабатывания сигнализатора заземления, понижения напряжения на батарее, исправности комплекта мигания, несанкционированного прохода в служебное помещение поста ЭЦ и проникновения в шкаф КТС УК.

Как уже отмечалось, нормально у ДСП отображается «Главное окно управления», поэтому для сообщения о возникновении перечисленных нарушениях формируется рядом с названием станции надпись «Внимание». После этого дежурным может быть вызвана детальная диагностическая информация и приняты соответствующие меры (вызов обслуживающего персонала, переключение на резервный комплект и т.п.).

Глава 8. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНО-ПРОЦЕССОРНОЙ

ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

8.1 Проектирование принципиальных электрических схем ЭЦ

8.1.1 Общие сведения и принципы увязки с исполнительными схемами..... 8.1.2 Проектирование и алгоритмы функционирования релейных схем...... 8.2 Увязка РПЦ с системами кодового управления

8.3 Проектирование увязки со вспомогательными и обеспечивающими системами и подсистемами ЭЦ

8.4. Принципы и обоснование комплектации аппаратного обеспечения ЭЦМПК

8.5. Проектирование пользовательского интерфейса компьютерных ЭЦ...... Рис.8.1. Внешний вид блоков на базе реле РЭЛ Одноплатный компьютер Одноплатный компьютер основного комплекта резервного комплекта Рис.8.8. Структурная схема увязки ЭЦ-МПК с ДЦ

ПГРУ ГРУ ПОП

бесперебойного питания Гарантированное питание ~220 В Рис.8.11. Технические средства комплекта АРМ Глава 9.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

9.1. Проектирование кабельных сетей Все напольные объекты ЭЦ: стрелочные электроприводы, светофоры, рельсовые цепи и т. д. соединяются с управляющей и контролирующей аппаратурой кабельной сетью. Кабели применяются также и для соединения между собой внутрипостовой аппаратуры: релейных стативов, аппарата управления, питающих установок и т. д.

Проектирование кабельных сетей подразумевает составление трассы кабеля, расстановку разветвительных и конечных муфт, расчет длин и числа жил кабеля для управления напольными объектами.

Кабельные линии проектируются на основе однониточного (рис.

9.1.) и двухниточного (рис. 9.2.) планов станции, на которых указаны ординаты всех напольных объектов.

Экономически нецелесообразно прокладывать отдельные кабели от поста централизации до каждого напольного объекта. Поэтому от поста до горловины станции прокладывают групповые кабели, в которых собираются провода от различных объектов.

Вся кабельная сеть централизации разбивается на четыре основные группы: стрелочных электроприводов, светофоров, релейных и питающих трансформаторов рельсовых цепей. Провода от этих объектов группируются в разных кабелях; объединение в одном кабеле проводов различных групп, допускается в тех случаях, когда достигается большой экономический эффект. Объединение в одном кабеле проводов от релейных трансформаторов с другими цепями не допускается.

Групповые кабели, как правило, прокладывают по обочине крайнего пути или в наиболее широком и длинном междупутье, свободном от линий электроснабжения, воздухопроводов для пневматической очистки стрелок, водоотводов и других устройств с учетом возможности применения машин и механизмов при кабельных работах. Обычно кабели прокладываются в вырытых в грунте траншеях. При этом глубина траншей, расположенных параллельно путям или в междупутье, должна составлять не менее 0,8 м, а расстояние от ближайшего рельса не менее 1,6 м. При высоком уровне подземных вод (выше 0,8 м от поверхности земли) кабели на участке от поста ЭЦ до групповых муфт прокладываются в железобетонных желобах.

Под железнодорожными путями, шоссейными и грунтовыми дорогами кабели прокладываются в асбоцементных трубах. Глубина траншеи в этом случае составляет 1,05 м.

На участках с электротягой трасса кабельной линии прокладывается по возможности на наибольшем расстоянии от электрифицированных путей с минимальным числом их пересечений. При монтаже кабелей для исключения попадания обратного тягового тока в броню и оболочку кабеля последние изолируются от конструкций, заземленных на рельсы (светофорных мачт, релейных шкафов и т. д.), в соответствии с правилами защиты обслуживающего персонала от поражений электрическим током.

При электротяге постоянного тока для защиты металлической оболочки и брони кабеля от коррозии блуждающими токами кабели под электрифицированными путями прокладывают только в изолирующей канализации из асбоцементных труб.

При электротяге переменного тока, во избежание появления в кабельных жилах напряжений выше допустимых, вследствие влияний контактной сети, длину магистральных кабелей ограничивают. Магистрали противоположных горловин станции, имеющие гальваническую связь через источники питания на посту ЭЦ, необходимо считать за одну магистраль суммарной длины. Чтобы устранить эту связь, устанавливают изолирующие трансформаторы.

Кабели с металлической и пластмассовой оболочкой имеют разные нормы для магистрали. Это объясняется защитным действием металлической оболочки, заключающемся в том, что в ней от обратных токов контактной сети наводится э. д. с. того же направления, что и в жилах кабеля.

Вызванный же этой э. д. с. ток наводит, в свою очередь, в жилах кабеля э.

д. с. противоположную той, которая наводится в них от влияния контактной сети. Таким образом, э. д. с. взаимокомпенсируются.

Пластмассовая оболочка кабелей не обладает защитными свойствами. Поэтому нормы допустимых длин кабелей с пластмассовой оболочкой в два раза меньше норм кабелей с металлической оболочкой (табл. 9.1.).

Предельная длина Расстояние от тяговой подстанции до ближайшего к ней конца ралей при кабелях, оболочкой оболочкой На станции, где расположена тяговая подстанция, место подключения к контактной сети питающих фидеров является пунктом раздела магистралей. Длина магистралей от этого раздела не должна превышать для кабелей с металлической оболочкой 4 км. Если тяговая подстанция не расположена на станции, но расстояние от нее до ближайшего конца кабельной магистрали менее 2,5 км, длина последней также не должна превышать км.

В кабельных сетях для разделки кабеля применяют конечные и промежуточные муфты УКМ-12, УПМ-24 и трансформаторные ящики (ТЯ). В местах сосредоточения напольных объектов для устройства ответвления от группового кабеля устанавливаются разветвительные муфты (РМ). В зависимости от назначения кабельной сети разветвительным муфтам присваиваются буквенные обозначения с порядковой четной или нечетной цифрой (в зависимости от горловины). Например СТ1 – стрелочная, С1 – сигнальная, П1 – питающих трансформаторов, Р1 – релейных трансформаторов.

Муфты и ТЯ различаются по количеству кабельных вводов (направлений) и клемм для разделки кабеля. При проектировании необходимо учитывать их количество. Основные данные муфт и ТЯ приведены в табл.

9.2. – 9.4.

Основные данные универсальных промежуточных и конечных муфт Примечание: в муфте РМУ7-84 применены 12-штырные клеммные колодки, в остальных – 7-штырные.

Напольная и внутрипостовая кабельные сети выполняются сигнально-блокировочными кабелями, имеющими медные токопроводящие жилы диаметром 0,9 мм, сечением 0,636 мм2, сопротивлением 28,8 Ом/км при 20О С. Изоляция жил изготовлена из полиэтилена. Для внутрипостовой кабельной сети могут применяться кабели с жилами диаметром 0,8 мм2, сечением 0,503 мм2, сопротивлением 36,6 Ом/км. Ранее применялись кабели с жилами диаметром 1 мм, сечением 0,785 мм2, сопротивлением 23, Ом/км. В настоящее время их производство прекращается.

Сигнально-блокировочные кабели различаются скруткой жил (простая и парная) и количеством жил в кабеле (емкостью кабеля). Кабели с простой скруткой изготавливаются емкостью 3, 4, 5, 12, 16, 30, 33 и 42 жилы (по согласованию с предприятием-изготовителем допускается изготовление кабелей с числом жил 7, 9, 19, 21, 24, 27, 37, 48, 61); с парной скруткой – 12 (2), 32 (6), 42 (8), 72 (10), 102 (20), 122 (24), 142 (28), (38), 242 (48), 272 (54), 302 (60) жил. При проектировании необходимо учитывать эксплуатационный запас жил: для кабеля емкостью до 10 жил предусматривают одну запасную жилу, от 10 до 20 – две и свыше 20 – три.

Для увеличения механической прочности и защиты от вредных воздействий электрических токов и агрессивных грунтов кабели изготавливаются в оболочках из различных материалов. Оболочек может быть несколько.

В марках кабелей используются буквенные обозначения, где первые две буквы обозначают область применения (СБ – сигнальноблокировочный). Далее следуют буквы, обозначающие материалы и количество защитных оболочек, после которых указывается емкость кабеля и диаметр жил. Например, кабель СБПБГ-12х2х0,9 – кабель марки СБПБГ с числом пар 12, с токопроводящими жилами диаметром 0,9 мм.

Марки и назначение кабелей, применяемых в железнодорожной автоматике приведены в табл. 9.5.

СБВГ Кабель сигнально-блокировоч- Для одиночной прокладки в поменый с медными жилами, с изоля- щениях, в сухих каналах и туннелях, цией из полиэтилена (ПЭ), в обо- в условиях агрессивной среды, при лочке из поливинилхлоридного отсутствии механических воздейстПВХ) пластиката вий на кабель СБВГнг То же, в оболочке из ПВХ пла- То же, для прокладки в пучках стиката пониженной горючести СБВБГ То же, в оболочке из ПВХ пла- Для одиночной прокладки в сухих стиката, с броней из двух сталь- каналах кабельной канализации, в СБВБГнг То же, в оболочке из ПВХ пла- То же, для прокладки в пучках стиката пониженной горючести СБВБбШвнг То же, в оболочке из ПВХ пла- То же, в условиях агрессивной среды стиката пониженной горючести, в шланге из ПВХ пластиката пониженной горючести СБПБбШв Кабель сигнально-блокировоч- Для прокладки в каналах, в тунненый с медными жилами, с изоля- лях, коллекторах, в пластмассовых цией из ПЭ, в оболочке из ПЭ, с трубопроводах, в земле, в условиях броней из двух стальных лент, в агрессивной среды, если кабель не шланге из ПВХ пластиката подвергается значительным растягивающим усилиям СБЗПБбШв То же, с гидрофобным заполне- То же, в условиях повышенной СБПБбШп То же, в оболочке из ПЭ, с бро- Для прокладки в пластмассовых труней из двух стальных лент, в бопроводах, в земле, в условиях агшланге из ПЭ рессивной среды, если кабель не СБЗПБбШп То же, с гидрофобным заполне- То же, в условиях повышенной СБПБГ Кабель сигнально-блокировоч- Для прокладки в каналах, в местах, ный с медными жилами, с изоля- где возможны механические воздейцией из ПЭ, в оболочке из ПЭ, с ствия на кабель, если кабель не подброней из двух стальных лент вергается значительным растягивающим усилиям СБЗПБГ То же, с гидрофобным заполне- То же, в условиях повышенной СБПБ Кабель сигнально-блокировоч- Для прокладки в земле, в условиях ный с медными жилами, с изоля- агрессивной среды, если кабель не цией из ПЭ, в оболочке из ПЭ, с подвергается значительным растягиброней из двух стальных лент, с вающим усилиям СБЗПБ То же, с гидрофобным заполне- То же, в условиях повышенной СБПу Кабель сигнально-блокировоч- Для прокладки в пластмассовых труный с медными жилами, с изоля- бопроводах, в земле, в условиях агцией из ПЭ, в утолщенной обо- рессивной среды, при отсутствии СБЗПу То же, с гидрофобным заполне- То же, в условиях повышенной 9.2. Расчет кабельных сетей На разных участках кабельной сети необходимы кабели разной емкости, а иногда и разных типов.

Сигнально-блокировочные кабели изготавливаются с одинаковым сечением всех жил. Однако, учитывая падение напряжения в жилах, для нормальной работы напольных устройств иногда требуется большее сечение. С этой целью две или несколько кабельных жил соединяются параллельно (дублируются).

Расчет кабельных сетей заключается в определении типов и длин используемых кабелей и в определении количества жил необходимых для нормальной работы напольных устройств.

После выбора трассы прокладки групповых кабелей производится расстановка разветвительных муфт с указанием типа, номера муфты и ее ординаты. Затем определяется трасса прокладки индивидуальных кабелей.

Длина кабеля от поста ЭЦ до разветвительной муфты рассчитывается по формуле где 1,03 – коэффициент, учитывающий увеличение на 3% длины кабеля на изгибы в траншее и просадки грунта;

L0 – расстояние от оси поста ЭЦ до РМ по ординатам, указанным на 6n – переход под путями (6 м – путь и междупутье, n – число пересекаемых путей), м;

LП – расстояние от поста ЭЦ до кабельной трассы (определяется по LВ – расстояние от оси поста ЭЦ до места ввода кабеля (для разных горловин станции и в зависимости от типа поста ЭЦ длина кабеля от оси поста до места ввода при кроссовой системе монтажа равна от +25 м до –19 м), м;

LС – длина кабеля, идущая на подъем кабеля на пост централизации (15 м при кроссовой системе монтажа), м;

LР – длина кабеля, предусматриваемая для его разделки у прибора;

при расчетах принимается: 1,5 м – на подъем со дна траншеи до муфты, 1 м – запас на случай перезаделки (при длине кабеля 50 м Длину кабеля между муфтами, а также от разветвительной муфты до напольного объекта или между объектами определяют по формуле где L0 – разность ординат между разветвительными муфтами, разветвительной муфтой и напольным объектом или между напольными объектами.

Полученные результаты расчетов округляются до числа, кратного пяти.

Сечение питающих проводов в кабеле определяют по допускаемому падению напряжения в цепи питания в зависимости от расстояния до поста ЭЦ.

Максимально допустимую длину кабеля при заданном числе жил в прямом и обратном проводах питания объекта определяют по формуле где U K – допустимое падение напряжения в кабеле, В;

r – сопротивление 1 м медной жилы кабеля диаметром 0,9 мм, равное 0,029 Ом;

I Р – расчетный ток в проводе, А;

n П, nО – число жил в прямом и обратном проводах.

Максимально допустимая длина кабеля без дублирования жил в проводах питания объекта определяют по формуле Необходимое сечение проводов питания объекта определяется по формуле где 54 – удельная проводимость медной жилы кабеля, м/(Ом·мм2).

Число жил прямого и обратного проводов где S – сечение жилы кабеля.

Падение напряжения в кабеле Для стрелочных электроприводов число проводов находится по типовым схемам их включения, а число жил в проводах зависит от схемы включения, системы питания, типа электродвигателя и длины кабеля.

Для облегчения нахождения числа жил кабеля в проводах управления стрелками разработаны таблицы зависимости числа жил в линейных проводах схемы управления стрелочным электроприводом от максимально допустимой длины кабеля. Данные расчетов учитывают усилия перевода остряков (Р, Н), потребляемый электроприводом ток (I, А), время перевода стрелки (t, с) и сопротивление линейных проводов (R, Ом). Для пятипроводной схемы управления стрелочным электроприводом СП-6 с электродвигателем переменного тока МСТ-0,3-190/110 при центральном питании напряжением 230 В такая зависимость приведена в табл. 9.6. Последовательность определения числа жил кабеля состоит в том, что сначала необходимо по формулам (9.1.) и (9.2.) определить общую длину кабеля от источника питания к приводу стрелки, а затем по табл. 9.6. найти ближайшее большее значение максимально допустимой длины и распределение жил по проводам схемы.

В случае спаренных стрелок при определении количества жил расстояние рассчитывают до наиболее удаленной от поста ЭЦ стрелки. При пятипроводной схеме управления стрелочным электроприводом между спаренными стрелками прокладывается столько же жил, сколько и от поста до первой стрелки.

Все значения в таблицах приведены для кабеля с диаметром жил 0, мм. При использовании кабеля с диаметром жил 1,0 мм все значения необходимо пересчитать. Коэффициент пересчета можно получить из соотношения сечений или величин, обратных удельным сопротивлениям жил кабеля Р50 (1/9, 1/11); Р65 (1/9, 1/11), Р50 (1/18), Р65 (1/18), Р=110; I=1,4; поворотный Р65 (1/11), перекрестные t=4,15; R=28 сердечник Р65 гибкие остря- Р65 (1/9), гибгибкий ки, перекре- кий сердечник Электрический обогрев стрелочных электроприводов производится резисторами (Р=25 Вт, U=26 В), включенными во вторичную обмотку трансформатора ПОБС-5А. Первичная обмотка этого трансформатора получает с поста ЭЦ питание переменным током напряжением 220 или 237 В (с вольтодобавочным трансформатором).

Расчетные токи, потребляемые первичной обмоткой трансформатора ПОБС-5А в зависимости от числа включенных электроприводов, приведены в табл. 9.7.

с обогревателем ной обмотки ПОБС-5А, При включенной нагрузке максимальное падение напряжения в первичной обмотке трансформатора ПОБС-5А должно быть не более 70 В, если напряжение, подводимое к ней, 220 В, или 87 В, при напряжении 237 В.

Длины кабеля между трансформатором ПОБС-5А и приводом стрелки, в которых падение напряжения остается в пределах допустимого без дублирования жил приведены в табл. 9.8.

Стрелка Длина кабеля, м, между трансформатором ПОБС-5А и приводом стрелки без дублирования жил и при напряжении на первичной обмотке трансформатора ПОБС-5, В Одиночная Спаренные (до первой стрелки / между спаренными стрелками) Одиночная и спаренная Резисторы спаренных или двух одиночных стрелок, включенных по одному кабелю, при напряжении в первичной обмотке трансформатора ПОБС-5А от 220 до 190 В включаются во вторичную обмотку параллельно, а при напряжении от 180 до 150 В – по отдельно проложенным жилам.

На крупных станциях применяется автоматическая очистка стрелок от снега. Очистка производится сжатым воздухом, подаваемым по специальной магистрали. При этом сжатый воздух может подаваться как последовательно во все стрелочные переводы станции (циклическая очистка), так и выборочно в любую стрелку (выборочная очистка). Для открытия подачи сжатого воздуха в стрелочный перевод устанавливаются электропневматические клапаны (ЭПК), управляющий приказ к которым подается по кабелю. Дальность управления ЭПК без дублирования жил кабеля где U K =60 В – допустимое падение напряжения в кабеле;

R=28,8 Ом – сопротивление 1 км медной жилы кабеля диаметром 0, мм;

I =0,055 А – ток срабатывания ЭПК.

В современных системах ЭЦ имеется возможность передавать отдельные стрелки на местное управление, производимое с маневровых колонок. Число жил для двойного управления стрелками находят по номенклатуре проводов принятой схемы двойного управления.

В кабельную сеть светофоров включаются цепи выходных, маршрутных, маневровых светофоров; релейных шкафов входных светофоров и переездной сигнализации; световых маршрутных указателей. В релейный шкаф входного светофора входят цепи управления и контроля входными светофорами, питания шкафа, увязки устройств ЭЦ с перегонной системой интервального регулирования движения поездов (ИРДП), питания рельсовых цепей участка приближения и первых станционных, граничащих с перегоном рельсовых цепей, разъединителя высоковольтносигнальной линии системы ИРДП.

Дальность управления огнями выходных, маршрутных и маневровых светофоров с лампами ЖС12-15 (напряжение питания 12 В, мощность Вт) с понижающими трансформаторами СТ-4 при питании с поста ЭЦ без дублирования жил составляет 3 км. Число проводов к светофорам определяется по схемам их включения.

Число жил кабеля к релейному шкафу входного светофора определяется схемами включения входных светофоров и увязки устройств ЭЦ с системами ИРДП. Дальность управления огнями входного светофора практически не ограничена, так как лампы получают центральное питание и резервирование переменного тока от батареи поста централизации через полупроводниковые преобразователи.

На участках с электротягой переменного тока линейные цепи систем ИРДП, как правило, проходят в магистральном кабеле связи.

Световые маршрутные указатели питаются, как правило, с поста ЭЦ напряжением 220 В (мощность ламп 25 Вт). Число проводов к указателям определяется набором ламп для соответствующего показания. Число жил рассчитывается по специальным номограммам.

При составлении кабельных сетей релейных трансформаторов руководствуются тем, что предельная длина кабеля без дублирования жил в проводе между путевым реле (пост ЭЦ) и релейным трансформатором или дроссель-трансформатором при любом виде тяги составляет 3 км. При большем удалении жилы кабеля дублируют, определяя количество жил по падению напряжения на путевых реле.

При составлении кабельных сетей питающих трансформаторов учитывается, что питающие трансформаторы рельсовых цепей группируются в отдельные лучи питания так, чтобы нарушение питания одного луча выводило из действия, по возможности, меньшее число маршрутов. Питающие трансформаторы главных и кодируемых путей группируют в отдельные лучи питания. По расчетам ток одного луча рельсовых цепей переменного тока частотой 25 Гц может быть не более 0,68 А. Тогда к одному преобразователю частоты ПЧ50/25-300 можно подключить два луча с суммарной нагрузкой не более 1,36 А.

Предельная длина кабеля без дублирования жил в проводах между питающим трансформатором и постом ЭЦ при электротяге постоянного тока равна 1,5 км, при электротяге переменного тока – 3 км.

9.3. Пример проектирования и расчета кабельных сетей станции Проектирование кабельных сетей начинается с прокладки на двухниточном плане станции кабельной магистрали, на которой затем отмечаются места установки разветвительных муфт кабельных сетей (рис. 9.2.).

Под условным обозначением муфты пишется ордината, на которой она установлена. С учетом местных особенностей определяется марка кабеля.

Далее составляются кабельные планы. На чертеж наносятся пост ЭЦ, разветвительные муфты, напольные объекты (рис. 9.3.). По формулам (9.1.), (9.2.) вычисляются длины кабеля: от поста ЭЦ до разветвительных муфт; между муфтами; от муфт до напольных объектов. Например, расстояние от поста ЭЦ до разветвительной муфты П1 (ордината 400) равно L = 1,03 (L0 + 6n + LП ± LВ + LС + LР) = 1,03 (400+6·0+10+0+15+2,5)= = 440,325 440 м, а длина между разветвительными муфтами С3 (35) и С1 (300) равна L = 1,03 (L0 + 6n + 2 LР) = 1,03 ((300 – 35) + 6·0 + 2·2,5) = 278,1 280 м.

Полученное значение, округленное до числа, кратного пяти, записывается над кабелем.