МПЦ-2

Описание

НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ

Система микропроцессорной централизации МПЦ-2 на базе УВК ЭЦМ предназначена для централизованного управления средствами управляющей вычислительной техники объектами низовой и локальной автоматики — стрелками, сигналами, переездами и т.д. — на железнодорожных станциях с учетом выполнения всех требований, предъявляемых ПТЭ к устройствам электрической централизации стрелок и сигналов, в условиях высокой степени безопасности (SIL4 по международной классификации).

Система МПЦ-2 может применяться на всех малых, средних и крупных станциях (узлах, раздельных пунктах и разъездах) с поездными и маневровыми передвижениями магистрального и внутризаводского железнодорожного транспорта России и стран ближнего зарубежья.

Система МПЦ-2 является современной системой микропроцессорной централизации, выполняющей все необходимые требования по безопасности, функциональности и экономичности, предъявляемых к системам такого класса.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Система МПЦ-2 осуществляет в реальном времени сбор, обработку и хранение информации о текущем состоянии объектов ЭЦ. На основании полученной информации реализуются технологические алгоритмы централизованного управления станционными объектами низовой и локальной автоматики с формированием и выдачей управляющих воздействий. При необходимости дежурному по станции (ДСП) могут выдаваться пояснительные сообщения о результатах процесса управления. Одновременно производится непрерывная диагностика состояния системы с формированием и оперативной передачей в ПЭВМ рабочего места ДСП информации для отображения состояния объектов ЭЦ и результатов диагностирования микропроцессорных средств системы.

Централизованное управление станцией на базе УВК ЭЦМ обеспечивается возможностью совмещения в одном комплексе функций ЭЦ, связи с объектом и связи с оперативно-технологическим персоналом (рабочие места дежурного по станции – РМ ДСП, автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ – АРМ ШН, и другие). Организация связи УВК ЭЦМ системы МПЦ-2 с объектами управления и контроля позволяет обеспечить до 30 контролируемых дискретных входов на один блок ввода и до 16 управляемых дискретных выходов на один блок вывода. Общее суммарное количество дублированных блоков ввода и вывода — на один шкаф до 60, на 2 шкафа до 180, что примерно соответствует станции на 30 стрелок и на 100 стрелок. Общее количество дискретных входов – до 1080, дискретных выходов – до 864 в исполнении УВК ЭЦМ, содержащем два шкафа. При необходимости управления большим количеством стрелок устанавливаются дополнительные шкафы. Контролируемые параметры являются дискретной информацией, принимающей значения «0»/«1». В качестве датчиков используются контакты реле с сопротивлением обмотки не менее 1600 Ом (например, Д3-2700, РЭЛ1-1600 или РЭЛ2-2400). Измеряемые (аналоговые) параметры вводятся в подсистему СТДМ.

Электропитание шкафов УВК ЭЦМ осуществляется не менее чем от двух (коммутируемых вне УВК ЭЦМ) вводов однофазной сети переменного тока с номинальным напряжением U1н =220 В и частотой (50±1) Гц через систему бесперебойного питания, входящую в состав УВК ЭЦМ.

Полные технические характеристики микропроцессорных средств системы МПЦ-2 проводятся в РЭ на УВК ЭЦМ и документации на ПЭВМ, входящих в состав РМ ДСП. Решение комплекса задач в УВК ЭЦМ системы выполняется непрерывно и циклически. Время цикла – 1 секунда. Время реакции системы на любое внешнее воздействие составляет 1 – 2 секунды.

Максимальное количество одновременно обрабатываемых системой усредненных маршрутов в любой стадии обработки (установка, поддержание, отмена маршрутов и т.д.) составляет не менее 15.

Срок службы УВК ЭЦМ — не менее 15 лет (при условии проведения технического обслуживания и восстановительных работ).

СОСТАВ СИСТЕМЫ

Система МПЦ-2 по расположению аппаратуры является централизованной.

На посту ЭЦ располагаются:

технические средства рабочего места дежурного по станции;
управляющий вычислительный комплекс УВК ЭЦМ;
постовые релейно-контактные устройства управления объектами ЭЦ, а также релейной перегонной автоматики;
рабочее место электромеханика АРМ ШН;
станционная часть подсистемы счета осей (при необходимости);
электропитающие устройства на базе устройств бесперебойного питания.

Кроме того, на посту ЭЦ располагаются установленные для системы комплекты ЗИП.

В качестве объектов низовой и локальной автоматики в системе МПЦ-2, как правило, применяется существующее напольное оборудование — стрелочные электроприводы, светофоры, переезды и т.п., а также постовое оборудование существующих систем перегонной автоматики автоблокировок и полуавтоматических блокировок. Контроль занятости участков выполняется с помощью системы счета осей.

УСТРОЙСТВО И РАБОТА

Система МПЦ-2 предусматривает решение средствами микропроцессорной техники как задач управления и контроля объектами СЦБ на станции с рабочего места дежурного по станции, так и задач по соблюдению всех зависимостей стрелок и сигналов с целью обеспечения безопасности движения поездов.

Средствами микропроцессорной техники обеспечена реализация всех функциональных задач ЭЦ, в т.ч. установки, размыкания и отмены маршрутов, поддержания разрешающих показаний светофоров и кодирования маршрутов с проверкой всех условий безопасности, разделки угловых заездов при маневровых передвижениях, подачи извещения на переезды, включения пригласительного сигнала, индивидуального перевода и автовозврата остряков стрелок, искусственного размыкания секций, установки и снятия макетов стрелок и изолированных участков, ограждения приемоотправочных путей, и т.д.

Основные функции управления и контроля реализуются в модуле ЭВМ, входящем в один из шкафов УВК ЭЦМ. В свою очередь, модуль ЭВМ сдержит три одинаковых вычислительных канала, каждый из которых имеет две линии связи с двумя ПЭВМ РМ ДСП (до трех ПЭВМ в составе МПЦ-2), с которого ведется управление объектами централизации. Каждая ПЭВМ физически связана с двумя различными вычислительными каналами. В процессе функционирования системы одна ПЭВМ находится в рабочем режиме, вторая – в горячем резерве, третья (если есть) — в холодном резерве. При больших районах управления допускается деление станции на зоны управления с выделением самостоятельных комплектов органов управления и контроля для каждой из зон. При организации взаимодействия системы МПЦ-2 с вышестоящей системой дополнительно может использоваться координационно-согласующее устройство (КСУ), связанное со всеми ПЭВМ РМ ДСП

Технологическое программное обеспечение вычислительных каналов УВК ЭЦМ и ПЭВМ РМ ДСП системы МПЦ-2 полностью соответствует технологическому ПО, созданному в рамках разработки системы микропроцессорной централизации ЭЦ-ЕМ.

В зависимости от состояния системы различаются три режима управления объектами на станции:

Диспетчерское управление
Управление ДСП
Местное управление

Более подробная информация о режимах работы системы приведена в Руководстве по эксплуатации системы.

ОПИСАНИЕ И РАБОТА СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ СИСТЕМЫ

Рабочее место ДСП

Рабочее место ДСП (РМ ДСП) предназначено для управления стрелками и светофорами и контроля состояния объектов электрической централизации, а также результатов диагностирования микропроцессорных средств системы. На экранах мониторов ПЭВМ РМ ДСП отображается оперативная информация о ходе приема, пропуска и отправления поездов по станции и состоянии объектов управления. Дежурный по станции имеет возможность вводить управляющие директивы при помощи органов управления ПЭВМ РМ ДСП. Принтер, входящий в состав РМ ДСП, обеспечивает печать протокола работы МПЦ-2.

Каждая из ПЭВМ рабочего места ДСП физически связана с двумя вычислительными каналами УВК ЭЦМ. При этом в штатном режиме работы УВК ЭЦМ при функционировании всех вычислительных каналов связи первая ПЭВМ осуществляется с 1 и 2 вычислительными каналами, вторая ПЭВМ — с 3 и 2 вычислительными каналами, третья ПЭВМ — с 1 и 3 вычислительными каналами. В штатном и вспомогательном режимах работы системы МПЦ-2 управление объектами осуществляется путем ввода дежурным по станции управляющих директив (УД) при помощи ручного манипулятора «мышь» или клавиатуры. Если передача управляющих директив происходит с одной из ПЭВМ, то УД принимает соответствующий вычислительный канал и, по межканальным связям, передает ее в остальные вычислительные каналы до её обработки и передачи в информации в блоки вывода (БВД). Таким образом, все три вычислительных канала УВК ЭЦМ получат на обработку одну и ту же УД в одно и то же время.

При выходе из строя какой-либо из ПЭВМ, находящейся в рабочем режиме, подключается в рабочий режим ПЭВМ, находящаяся в холодном резерве. При выходе из строя одного из вычислительных каналов УВК ЭЦМ персональная ЭВМ, осуществляющая с ним связь, продолжает функционировать в полном объеме за счет оставшейся связи с другим вычислительным каналом. Отсутствие связи по любому каналу отражается индикацией на мониторе соответствующей ПЭВМ.

Контроль за ходом приема, пропуска и отправления поездов по станции в штатном и вспомогательном режимах функционирования системы МПЦ-2, а также за результатами диагностирования микропроцессорных средств системы осуществляется с монитора ПЭВМ.

Шкафы УВК

В процессе функционирования УВК ЭЦМ обеспечивает реализацию алгоритмов управления и центральных зависимостей стрелок и сигналов с целью обеспечения высокой пропускной способности станции при обеспечении необходимых условий безопасности. В зависимости от количества управляемых объектов выпускаются различные исполнения УВК ЭЦМ

Один шкаф УВК ЭЦМ содержит:

модуль ЭВМ, выполняющий основные функции управления и контроля УВК ЭЦМ;
модули ввода-вывода, осуществляющие управление объектами низовой и локальной автоматики;
модуль питания;
преобразователи интерфейса RS232->RS422 для связи с РМ ДСП;
платы разъемов для подключения внешних кабелей.

Примечание — В исполнениях УВК ЭЦМ, содержащих два шкафа, модуль ЭВМ устанавливается только в одном из них.

Электрические схемы соединений УВК ЭЦМ приводятся в РЭ на УВК ЭЦМ. В целях повышения работоспособности и безопасности модуль ЭВМ УВК ЭЦМ выполнен трехканальным. Каналы одинаковы по составу и функционируют под управлением ЭВМ, входящих в состав блоков БМ. Вычислительные устройства обеспечивают синхронизацию каналов и периодическое сравнение результатов их работы.

Структура УВК ЭЦМ позволяет выделить два иерархических уровня построения комплекса:

а) Первый уровень. Трехканальная резервированная управляющая ЭВМ (модуль ЭВМ), осуществляющая выполнение всех технологических алгоритмов системы МПЦ-2 для обеспечения высокой пропускной способности станции при соблюдении требуемых уровней безопасности. Каждый из каналов модуля ЭВМ связан с двумя ПЭВМ РМ ДСП;

б) Второй уровень. Дублированные блоки ввода-вывода, входящие в состав УСО и осуществляющие непосредственное управление и контроль объектами низовой и локальной автоматики, в т.ч.:

блоки ввода (БВВ)
блоки вывода (БВД)

Шкаф УВК ЭЦМ выполнен в виде несущего стального каркаса, на котором укреплены съемные стальные панели и одностворчатая дверь с запорным устройством. Габариты шкафа 2400х600х600 мм. Масса шкафа составляет не более 250 кг.

Модуль ввода-вывода состоит из 19” субстойки в которой размещается кросс-плата и до 20 блоков (БВВ, БВД) с габаритами 233,35х220,0х20,32 мм, образующих канал УСО, и два блока приемопередатчика (БПП) половинной высоты.

Количество модулей ввода вывода зависит от исполнения УВК ЭЦМ. Модуль ЭВМ состоит из 19” субстойки, содержащей 3 БМ , 3 БСК и БПР. Блоки в модуле соединены с помощью кросс плат и кабелей с использованием стандартных разъемов. Однотипные блоки, модули и кабели УВК ЭЦМ взаимозаменяемы.

В УВК ЭЦМ обеспечена защита от несанкционированного доступа к оборудованию, размещенному внутри шкафов УВК ЭЦМ: на дверях шкафов имеются замки, а при открытии двери формируется соответствующий сигнал.

Внешние кабели вводятся в шкаф УВК ЭЦМ через отверстия, расположенные в верхней панели шкафа.

Электропитание шкафов УВК ЭЦМ осуществляется от двух независимых вводов однофазной сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой 50±1 Гц через систему бесперебойного питания. Схемы электропитания приводятся в документации на УВК ЭЦМ.

Более подробные сведения о технических параметрах, схемных решениях, эксплуатации и техническом обслуживании УВК ЭЦМ представлены в Руководстве по эксплуатации УВК ЭЦМ.

В процессе функционирования УВК ЭЦМ осуществляет реализацию задач электрической централизации на станции с целью обеспечения высокой пропускной способности при обеспечении необходимых условий безопасности.

В системе МПЦ-2 УВК ЭЦМ реализует следующие основные функции:

сбор, первичную обработку и хранение информации о состоянии объектов ЭЦ;
реализацию технологических алгоритмов централизованного управления станционными объектами низовой и локальной автоматики с формированием и выдачей управляющих воздействий, и, при необходимости, пояснительных сообщений для ДСП о результатах процесса управления;
диагностику состояния компонентов УВК ЭЦМ;
формирование и оперативную передачу в ПЭВМ РМ ДСП информации для отображения состояния объектов ЭЦ и результатов диагностирования УВК ЭЦМ.

Основные функции УВК ЭЦМ реализуются в процессе взаимодействия его составных частей и оператора – ДСП. Информация поступает на входы УВК ЭЦМ от объектов низовой локальной автоматики. Оборудование, размещенное в шкафах УВК ЭЦМ, осуществляет сбор, обработку и хранение информации, а также формирование на ее основе управляющих воздействий в соответствии с заданными алгоритмами управления и командами дежурного по станции. Управляющие воздействия в виде дискретных сигналов поступают с выходных усилителей УВК ЭЦМ на входы объектов низовой локальной автоматики.

Оперативная информация о ходе приема, пропуска и отправления поездов по станции и состоянии объектов управления передается по последовательным каналам из шкафа УВК ЭЦМ в ПЭВМ, входящие в состав РМ ДСП, и отображается на экранах их мониторов. Дежурный по станции имеет возможность вводить управляющие директивы при помощи клавиатур ПЭВМ РМ ДСП.

УВК ЭЦМ является восстанавливаемым трехканальным комплексом, с возможностью ремонта в условиях нормального функционирования (на ходу) путем замены неисправных блоков. Время устранения повреждения УВК ЭЦМ путем замены блока, модуля или устройства из комплекта ЗИП составляет не более 2 часов. При этом обеспечивается продолжение функционирования УВК ЭЦМ в процессе замены аппаратуры в одном из каналов, а также оперативное отображение на РМ ДСП информации о результатах самодиагностирования УВК ЭЦМ.

Помимо основных функций УВК ЭЦМ выполняет ряд функций, связанных с обеспечением работоспособности (отказ любого из компонентов УВК ЭЦМ не приводит к потере работоспособности за счет аппаратно — программной избыточности) и безопасности (отказ любого компонента УВК ЭЦМ не приводит к ложному срабатыванию исполнительных устройств низовой и локальной автоматики).

Решение указанных задач осуществляется при соблюдении основных требований концепции безопасности к УВК ЭЦМ:

одиночные дефекты аппаратных и программных средств не должны приводить к опасным отказам, должны обнаруживаться и блокироваться с заданной вероятностью при рабочих и тестовых воздействиях не позднее, чем в УВК ЭЦМ возникнет второй дефект;
не должно происходить накопление отказов хотя бы в одном канале;
недопустимо возникновение такого количества эквивалентных отказов, которое больше или равно кратности резервирования.

При этом обеспечивается:

продолжение функционирования в процессе замены аппаратуры в одном из каналов УВК ЭЦМ;
оперативное отображение на РМ ДСП информации о результатах самодиагностирования УВК ЭЦМ.

При необходимости диагностирование УВК ЭЦМ может производиться с помощью АРМ ШН. Более подробные сведения о функционировании УВК ЭЦМ представлены в Руководстве по эксплуатации УВК ЭЦМ.

Постовые релейно-контактные устройства управления объектами ЭЦ

Постовые релейно-контактные устройства управления объектами ЭЦ реализованы на реле 1 класса надежности и конструктивно оформлены в виде типовых релейных стативов с расположенными и смонтированными на них реле согласно монтажным схемам проекта.

Принципиальные схемы включения реле постовых устройств управления и контроля объектами низовой и локальной автоматики в основном аналогичны принципиальным схемам включения реле устройств управления и контроля низовой и локальной автоматики релейных систем электрической централизации.

Устройства управления и контроля стрелками

Сопряжение УВК ЭЦМ с данным устройством осуществляется:

по управлению — при помощи управляющих реле ПУ и МУ, подключенных к выходам блоков БВД через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования;
по контролю — через контакты реле ПК и МК, подключенные к входам блоков БВВ через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования.

Устройства управления и контроля светофорами

Маневровый светофор

Сопряжение УВК ЭЦМ с данным устройством осуществляется:

по управлению — при помощи управляющего реле МС, подключенного к выходам блоков БВД через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования;
по контролю — через контакты реле МС и МО, подключенные к входам блоков БВВ через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования.

Выходной светофор

Сопряжение УВК ЭЦМ с данным устройством осуществляется:

по управлению — при помощи управляющих реле С, МС, ЗС, МГС, ПС и ГМ, подключенных к выходам блоков БВД через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования;
по контролю — через контакты реле С, МС, ПС1, ГМ, О и СО, подключенные к входам блоков БВВ через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования.

Входной светофор

Сопряжение УВК ЭЦМ с данным устройством осуществляется:

а) при 3-значной сигнализации:

по управлению — при помощи управляющих реле С, ЗС, МГС, ПС и ГМ, подключенных к выходам блоков БВД через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования;
по контролю — через контакты реле С, ПС, ГМ, РУ, КПС, КО и А, подключенные к входам блоков БВВ через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования.

б) при 4-значной сигнализации:

по управлению — при помощи управляющих реле С, ЖЗС, ЗС, МГС, ПС и ГМ, подключенных к выходам блоков БВД через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования;
по контролю — через контакты реле С, ПС, ЖЗС, ЗС, ГМ, РУ, КПС, КО и КИ, подключенные к входам блоков БВВ через кросс УВК ЭЦМ и статив согласования.

Мигание ламп светофоров решается аппаратным способом.

В остальном реализация схемы управления и контроля огнями входных светофоров, а также их напольного оборудования (релейных шкафов входных светофоров) аналогична релейным системам ЭЦ.

Управление светодиодными светофорами выполняется с применением электронных адаптеров, обеспечивающих безопасное управление огнями и включение необходимых режимов горения День / Ночь.

Устройства электропитания

Система МПЦ-2 не предъявляет особых требований к устройствам электропитания.

В то же время рекомендуется устанавливать ЭПУ на базе устройств бесперебойного питания. Могут быть применены различные системы СПУ (совмещенные питающие установки), применяемые для организации питания систем МПЦ.

Увязка с системами диспетчерской централизации и системами технической диагностики и мониторинга

Система МПЦ-2 имеет увязку со многими системами ДЦ и СТДМ. Увязка систем осуществляется через цифровой стык посредством координатно-согласующего устройства (КСУ) согласно типовых проектных решений 410712-ТПР «Схемы увязки микропроцессорных систем ЖАТ». В случае необходимости увязки с системами, не вошедшими в данные ТПР, решения по увязке могут быть выполнены в рамках рабочего проекта.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Проектирование осуществляется на основе утвержденных ОАО «РЖД» типовых материалов для проектирования 410704-ТМП «Система микропроцессорной централизации стрелок и сигналов МПЦ-2»