8.6 Мікропроцесорні системи ЕЦ

Існуючі релейні системи ЕЦ мають суттєві недоліки: значний обсяг релейної апаратури, що вимагає великих приміщень і різноманітних робіт при обслуговуванні; низька інформативність пультів-табло; використання тільки ручного встановлення маршрутів; відсутність засобів діагностики роботи систем і її технічного обслуговування.

Окрім функцій, виконуваних релейними системами ЕЦ, в мікропроцесорних системах забезпечується виконання ряду нових функцій, отримуваних завдяки використанню мікропроцесорної програмованої елементної бази: накопичення маршрутів, які задаються, і автоматичний вибір траси маршруту; автоматичне встановлення маршрутів у відповідності з поточним часом і графіком руху поїздів; автоматичне протоколювання дій персоналу, роботи системи і пристроїв (функції "чорного ящика"); оперативне надання нормативно-довідкової літератури і даних ТРА станції; реалізація функцій лінійного пункту ДЦ для кодового управління станцією без додаткових капітальних витрат; автоматична реєстрація дій оператора і зберігання їх в пам'яті ЕВМ; зберігання, перегляд і статична обробка відмов в ЕЦ; підтримка оперативного персоналу в позаштатних ситуаціях (виключення неправильних дій користувача, режим підказок); використання в режимі радника для чергового по станції; сумісність з інформаційними системами автоматичного управління перевезеннями (АСОУП, АСУ СС тощо).

В теперішній час розроблені і впроваджуються на станціях ряд мікропроцесорних систем централізації стрілок і сигналів.

Релейно-процесорна централізація ЕЦ МПК

У релейно-процесорної централізації (РПЦ) ЕЦ МПК функції, що забезпечують безпеку руху (робота колійного реле, керування світлофором, переведення стрілки тощо), виконують реле I класу надійності, а функції ЕЦ з автоматизації маршрутів та інші, не пов'язані із забезпеченням безпеки руху, регулюють засоби обчислювальної техніки. Таким чином, ЕЦ МПК інтегрується з виконавчими схемами традиційних релейних систем ЕЦ. Крім того, технічні засоби ЕЦ МПК реалізують функції лінійного пункту ДЦ без додаткових витрат. В ЕЦ МПК використовуються центральні залежності та центральне живлення.

Система ЕЦ МПК будується за трирівневою структурою, представленою на рисунку нижче. Верхнім рівнем є автоматизовані робочі місця чергового по станції (АРМ ДСП) на базі резервованих ЕОМ і АРМ чергового електромеханіка. До другого рівня належить комплекс технічних засобів управління і контролю (КТС УК). Комплекс складається з джерел живлення, контролерів, плат контролю і керування. Третій рівень включає виконавчі схеми релейної централізації.

Основою комплексу КТС УК є два промислові контролери. Кожен контролер містить у собі комп'ютер і різні плати для введення-виведення інформації. КТС УК забезпечує такі функції: збирання, оброблення та зберігання інформації про стан об'єктів ЕЦ (положення стрілок, сигналів та інших колійних об'єктів); передавання цієї інформації на автоматизоване робоче місце ДСП та інші АРМи локальною обчислювальною мережею (ЛОМ); приймання від АРМ ДСП та подальшу реалізацію команд із установлення, скасування й штучного поділу маршрутів, переведення стрілок тощо; сполучення із системами ДЦ.

Апаратура КТС УК має два комплекти: основний і резервний. Дублюючий комплект (основний або резервний) працює в режимі «гарячого резерву». Комплект, який у цей момент здійснює обмін даними з АРМ ДСП і реалізує команди управління, вважається «активним». Другий комплект - «пасивний» - увімкнений, збирає й обробляє інформацію. Він готовий у будь-який момент перейти в активний стан.

АРМ ДСП виконано на основі двох ПЕОМ з моніторами, об'єднаних локальною мережею, до якої включено АРМ електромеханіка та за потреби інші користувачі інформації про пересування поїздів на станції. Завдяки використанню локальної мережі АРМи (зокрема ДСП) можуть бути територіально розосереджені на залізничній станції в місцях розміщення оперативного та обслуговуючого персоналу.

В якості апарату управління використовується стандартна клавіатура ПЕОМ і маніпулятор типу «миша». Інформацію відображають на моніторах, плазмовому табло або відеопроєкційному табло на просвіт або відображення.

На засоби обчислювальної техніки покладаються такі завдання: виконання функцій маршрутного набору; реалізація режиму автодії світлофорів; дворазове переведення стрілки; послідовний пуск стрілок; фіксація несправностей; сповіщення монтерів колії; обдування стрілок. Завдяки використанню програмованої елементної бази виконуються такі додаткові функції: автоматичне протоколювання дій персоналу, роботи системи та пристрою (функція «чорної скриньки»); оперативне надання нормативно-довідкової інформації та даних технічно-розпорядчого акта (ТРА) залізничної станції; реалізація функцій лінійного пункту ДЦ для кодового керування станцією без додаткових капітальних витрат; автоматизація керування шляхом формування маршрутних завдань на майбутній період (без обмеження місткості); накопичення маршрутів як за принципом черги, так і за часом виконання (без обмеження місткості); зберігання, перегляд і статистичне опрацювання відмов в ЕЦ; підтримка оперативного персоналу в позаштатних ситуаціях (виключення некоректних дій користувача, режим підказки); сполучення з інформаційними системами вищого рівня (АСОУП, АСУСС та ін.).

Система ЕЦ МПК реалізує програмне, маршрутне та індивідуальне керування стрілками, забезпечує можливість автоматичного встановлення маршрутів на майбутній період із видаванням мовних повідомлень у випадках неприпустимих відхилень і порушень роботи пристроїв. Для роботи чергового по станції з ЕЦ МПК є два режими: основний і допоміжний. В основному режимі реалізуються функції контролю стану станційних пристроїв і керування об'єктами (стрілками, світлофорами та ін.) із забезпеченням усіх умов безпеки руху поїздів схемними рішеннями традиційних релейних систем ЕЦ. У допоміжному режимі можна керувати пристроями СЦБ у разі порушень їхнього нормального функціонування. Це стосується використання запрошувальних сигналів, допоміжного переведення стрілок, аварійної зміни напрямку на одноколійному перегоні, штучного розмикання секцій маршруту, допоміжного режиму відкриття переїзду.

Мікропроцесорна система централізації ЕЦ-ЕМ

Ця система централізації є системою нового покоління, що використовує передові комп'ютерні технології. Система ЕЦ-ЕМ призначена для управління технологічним процесом на станції засобами обчислювальної техніки та забезпечує поєднання високої пропускної здатності з необхідним ступенем безпеки руху поїздів.

У системі ЕЦ-ЕМ використовуються центральні залежності, маршрутний набір, мікропроцесорна і релейна апаратура. Структурна схема представлена на рисунку нижче.

Основою обчислювального центру системи є керуючий обчислювальний комплекс УВК РА-01. УВК забезпечує контроль і керування стрілками та сигналами, взаємодію з черговим по станції, а також зв'язок ЕЦ-ЕМ із вищими за рівнем системами залізничної автоматики (ЗА) та діагностику справного стану блоків УВК, виявлення відмов і вимкнення несправної апаратури.

Управління об'єктами централізації здійснюється з робочого місця чергового по станції (РМ ДСП), обладнаного трьома ПЕОМ і спрощеним пультом-табло для контролю та управління. У процесі функціонування системи дві ПЕОМ перебувають у робочому режимі, одна - у холодному резерві. Кожна ПЕОМ фізично пов'язана з двома різними обчислювальними каналами УВК. Пульт-табло контролю і керування використовується в системі для виконання деяких спеціальних функцій керування (режим горіння сигналів «день/ніч», рукоятка для встановлення макета стрілки, ключ-жезл тощо), а також для аварійного керування стрілками і запрошувальними сигналами.

Використання засобів обчислювальної техніки дало змогу доповнити систему ЕЦ-ЕМ низкою нових функцій як технологічного, так і інформаційно-сервісного характеру. 

До додаткових технологічних функцій належать: контроль логічної зайнятості колій і ділянок колії під час зайняття їх поїздом у заданому маршруті (з контролем їхнього подальшого звільнення за маршрутом для захисту від втрати шунта); перевірка умов безпеки під час задавання маршруту, у разі відкриття та горіння запрошувального сигналу (окрім умов, взятих черговим під свою відповідальність); припинення кодування маршрутів до голови поїзда в разі несанкціонованого виїзду рухомої одиниці на маршрут; перевірка вільності всіх секцій у маневровому маршруті при русі вагонами уперед після вступу рухомої одиниці на маршрут (окрім першої секції, прилеглої до зайнятої); виключення посекційного розмикання маршруту при проїзді рухомої одиниці перекритого світлофора; можливість завдання автодії в будь-якому поїзному маршруті; індивідуальна витримка часу для кожного маршруту, що відміняється, секції, що розмикається, тощо.

До інформаційно-сервісних функцій відносяться: можливість накопичення маршрутів як по часу, так і по черзі, формування на екрані РМ ДСП різних повідомлень про хід технологічного процесу, зручність введення керуючих команд тощо. Важливою новою функцією є протоколювання перебігу технологічного процесу (керуючих дій ДСП, реакції на них системи, стану постового і напільного обладнання). Перераховані відомості фіксуються і зберігаються в архіві РМ ДСП, захищеному від несанкціонованого доступу. Ці відомості можуть бути в будь-який момент витягнуті та проаналізовані. На підставі аналізу записів архіву про роботу напільного обладнання (рейкових кіл, світлофорів, стрілок та ін.) можуть виявляти переміжні несправності напільних пристроїв, що дає можливість використання цієї інформації в АРМ електромеханіка.

Впровадження ЕЦ-ЕМ призводить до скорочення виробничих площ, зниження витрат на проєктування, оснащення станції технічними засобами сполучення з вищими за рівнем системами, на експлуатацію системи за безумовного забезпечення необхідного рівня безпеки руху поїздів.

Мікропроцесорна система централізації МПЦ Ebilock-950

Ця система належить до другого покоління комп'ютерних централізацій стрілок і сигналів і може застосовуватися на малих, середніх і великих станціях. Система є комбінованою, в якій мікропроцесорні пристрої забезпечують виконання і контроль взаємозалежностей стрілок і сигналів на станції, тестування пристроїв і забезпечення безпеки руху поїздів, а релейна апаратура здійснює безпосереднє керування напільними пристроями. Система має центральні залежності та маршрутне керування стрілками.

На рисунку нижче наведено структурну схему такої системи МПЦ. МПЦ Ebilock-950 складається з центрального комп'ютера, який має два процесори (основний і резервний). Один із цих процесорів працює в реальному часі, інший перебуває в робочому стані і є гарячим резервом, готовим замінити перший у разі виникнення в ньому несправності. Центральний комп'ютер Ebilock-950 забезпечує безпеку руху поїздів на станції та виконує команди чергового по станції.

До центрального комп'ютера під'єднано робочі місця чергового по станції (АРМ ДСП) і електромеханіка (АРМ ШН). Від чергового по станції в систему за допомогою клавіатури або «миші» надходять команди, пов'язані з поїзною роботою, а із системи на АРМ надходить індикація про події, що відбуваються на станції. Для цього використовується монітор, на якому відображено план станції. Системний блок і монітор АРМ ДСП резервуються на випадок несправності основного. Усі дії ДСП фіксуються і запам'ятовуються комп'ютером. Через досить великий час можна відтворити будь-яку поїзну ситуацію. З АРМ ШН можна контролювати стан підлогових об'єктів, під'єднаних систем (АРМ ДСП, об'єктних контролерів тощо), переглянути електронну версію журналів подій, а також виводити на друк інформацію про збої та несправності.

Для безпосереднього керування станційними об'єктами служать об'єктні контролери ОК, які підключаються до центрального комп'ютера через петлі зв'язку і концентратори КС.

Об'єктний контролер приймає наказ від центрального комп'ютера, перетворює його на електричні сигнали для керування напільними пристроями. Сигнали, прийняті від напільного обладнання, також перетворюються на сигнали контролю його стану і через концентратори передаються в центральний комп'ютер. Об'єктні контролери бувають різного призначення. Наприклад, сигнальний контролер керує сигнальними показаннями і контролює стан світлофорних ламп, стрілочний - визначає стан стрілки і керує електродвигуном тощо. Така комп'ютерна централізація МПЦ виконує всі вимоги ПТЕ щодо забезпечення взаємозалежностей стрілок і сигналів і здійснює обробку даних, не допускаючи виконання небезпечних команд, які надходять від системи керування та відображення. Тільки коректні команди від системи керування та відображення перетворюються на накази і передаються на об'єкти керування (стрілки, сигнали, переїзне обладнання, перегінні пристрої та ін.).

Автоматизоване робоче місце чергового по станції (АРМ ДСП)

АРМ ДСП є промисловим комп'ютером із клавіатурою, маніпулятором типу «миша», двома кольоровими моніторами і друкувальним пристроєм. З автоматизованого робочого місця безпосередньо черговий по станції здійснює керування стрілками, світлофорами та іншими пристроями на станції. Установлення маршрутів, положення стрілок, показання світлофорів, стан ізольованих ділянок колії, стрілочних секцій, приймально-відправних колій, ділянок наближення і віддалення, а також інших об'єктів контролюється на екрані монітора АРМ ДСП. На екрані монітора зображується схематичний план станції з усіма об'єктами керування та контролю. Стан об'єкта змінюється подачею відповідної команди за допомогою «миші» або клавіатури з урахуванням поїзної обстановки і стану контрольованих об'єктів.

Установлення маршруту прийому може бути здійснене за допомогою команди УПМ (установлення поїзного маршруту) або маніпулятора «миша». Послідовність дій чергового під час установлення маршруту прийому за допомогою «миші» така:

- підвести курсор «миша» на точку початку маршруту (світлофор) і натиснути ліву кнопку «миші». Якщо ДСП потрапив в об'єкт, то навколо об'єкта відобразиться зелений прямокутник. Курсор змінюється на значок, який показує, що програма зараз перебуває в режимі встановлення маршруту;

- вибрати кінцеву точку маршруту за допомогою правої кнопки «миші». Якщо ДСП правильно вибрав кінець маршруту, то на всіх обраних об'єктах відобразяться зелені прямокутники. При виборі кінця маршруту з'явиться меню, що відображає тільки можливі маршрутні команди.

Наприклад, під час встановлення маршруту приймання від сигналу ЧД до сигналу Н2 ДСП лівою кнопкою миші «клацає» на стик біля світлофора ЧД і потім правою кнопкою миші «клацає» на стик біля світлофора Н2. Після появи в командному полі команди УПМ активізується кнопка «Виконати» (з жовтою стрілкою) на командній панелі. Біля ізолювального стику з'являється зелений кружок, що відображає позначення початку маршруту. Відбувається автоматичне переведення стрілок. Після переведення стрілок за маршрутом відбувається замикання поїзного маршруту. Секції, замкнуті в маршруті, загоряються зеленим кольором. Відбувається відкриття світлофора, і на символі світлофора загоряється відповідне сигнальне показання.

Під час вступу поїзда на ділянку наближення символ цієї ділянки змінюється на червоний колір, а під час зайняття поїздом ділянки наближення до станції ще короткочасно буде подано звуковий сигнал. Під час вступу поїзда за світлофор зелена смуга цієї ділянки зміниться на червону, дозвільне показання на світлофорі, що огороджує цей маршрут, зміниться на заборонне.

По мірі подальшого проходження поїзда за маршрутом і зайняття ним ізольованих секцій зелена смуга кожної зайнятої поїздом секції змінюватиметься на червону, а в міру звільнення поїздом секцій червона смуга кожної такої секції гаснутиме, тобто відбувається розмикання маршруту (посекційне).

Порядок приготування маршруту відправлення та індикація на екрані монітора аналогічні порядку встановлення маршруту приймання та його індикації.

Під час встановлення маневрового маршруту, наприклад від М40 до М34, ДСП натискає лівою кнопкою «миші» на зображення світлофора М40, а потім правою кнопкою «миші» - на зображення світлофора М34. У командному полі командної панелі з'являється команда УММ (установка маневрового маршруту). Після цього натискається кнопка «Виконати» на командній панелі (жовта стрілка) і біля ізолювального стику з'являється жовтий кружок, що відображає позначення початку маршруту. Відбувається автоматичне переведення стрілок і після цього замикання маршруту. Секції, замкнуті в маршруті, загоряються жовтим кольором і відбувається відкриття світлофора. На символі світлофора загоряється дозвільне сигнальне показання. У разі звільнення рухомим складом ізольованої ділянки перед світлофором і перекриття місячно-білого вогню на заборонне показання гасне повторювач світлофора на екрані монітора. По мірі проходження поїзда за маршрутом і заняття ним ізольованих ділянок жовта смуга кожної зайнятої поїздами секції змінюватиметься на червону, а після звільнення звільнення поїздами ізольованих ділянок червона смуга кожної такої секції гасне, тобто відбувається посекційне розмикання використаного маршруту.

Скасування встановленого маршруту виконується тільки ДСП за командою ОМ «найменування <сигнал>». При надходженні цієї команди перекривається світлофор, що огороджує маршрут. Скасування встановленого маршруту здійснюється при виконанні таких умов: замкнутий стан маршруту; вільність усіх стрілочних і колійних ділянок за маршрутом.

Скасування маршруту здійснюється з витримкою часу:

- поїзного і маневрового маршруту при вільній ділянці наближення - не менше 5 с;

- поїзного маршруту при зайнятій ділянці наближення і в разі, коли маршрут був замкнутий командою УПБ, - не менше 3 хв;

- маневрового маршруту при зайнятій ділянці наближення і в разі, коли маршрут був замкнутий командою УМБ, - не менше 1 хв;

- якщо до поїзного світлофора було встановлено маневровий маршрут, а далі - поїзний, то скасування поїзного маршруту при зайнятій ділянці наближення відбувається з витримкою часу не менше ніж 3 хв.

Послідовність дій чергового по станції під час скасування поїзного маршруту, наприклад поїзного маршруту Ч2-Н, така: ДСП правою кнопкою «миші» «клацає» по зображенню світлофора Ч2 і в меню команд, що з'явилося, вибирає команду ОМ (відміна маршруту). У командному полі з'являється відповідний скасуванню маршруту запис. Черговий натискає кнопку «Виконати» (жовта стрілка). У результаті виконання команди світлофор Ч2 перекривається, стик біля світлофора Ч2 блимає червоним кольором (червоний прямокутник), доки триває витримка скасування маршруту (3 хв за зайнятої ділянки наближення і 5 с за вільної). Після цього відбувається розмикання маршруту, і секції, які були задіяні в маршруті та зображувалися зеленим кольором, відображаються білим кольором.

У разі скасування встановленого маневрового маршруту, наприклад, УММ М40-М34, дії чергового аналогічні. Витримка скасування маршруту становить 1 хв при зайнятій ділянці наближення. Після цього відбувається розмикання маршруту, і секції, що були задіяні в маршруті і були показані жовтим кольором, зображуються білим кольором.

У разі скасування встановленого маршруту черговий може «клацнути» лівою кнопкою «миші» на екрані монітора на кнопку «Очистити». Такі дії виконуються, коли черговий випадково задав неточний маршрут або є необхідність його змінити. У цьому випадку черговий встановив маршрут на екрані АРМ ДСП, але при цьому ще не встиг «клацнути» кнопку «Виконати». У результаті таких дій чергового встановлений, але невикористаний маршрут буде скасовано.