Системы диспетчерской централизации

Одним из направлений реорганизации является создание новой системы управления перевозочным процессом на основе трехуровневой вертикали центров управления: Главный центр управления перевозками (ГЦУП), центры управления перевозками регионов (ЦУПР), опорные центры управления (ОЦУ).

Главный центр управления перевозками ГЦУП является составной частью структуры Министерства путей сообщения. Он информационно и технологически связан с региональными центрами диспетчерского управления перевозками, со всеми отраслевыми предприятиями, участвующими в перевозочном процессе, и направляет их работу.

Центр управления перевозками региона ЦУПР должен стать обособленным подразделением, подчиненным ГЦУП. Создание на дорогах единых центров диспетчерского управления (ЕЦДУ) должно предшествовать дальнейшей концентрации функций управления в составе ЦУПР, в котором сосредоточиваются поездные диспетчеры всех участков, входящих в регион с максимально возможным их укрупнением, в том числе за счет комплексной автоматизации.

На ЦУПР возлагается реализация технологий управления перевозочным процессом в пределах региона, являющихся естественным продолжением сетевых технологий ГЦУП, с детализацией вплоть до управления движением каждого поезда и дополнением управления местными для региона перевозками. Это оперативное и текущее планирование транзитных и местных перевозок с экономической оценкой вариантов решений, организация поездной работы, в том числе управление переработкой вагонопотоков, управление погрузочными ресурсами в пределах региона с обеспечением выполнения сетевых регулировочных заданий и полномерного прикрепления вагонов к заявкам отправителей (во взаимодействии с опорными центрами управления) и управление тяговыми ресурсами.

В состав ЦУПР входят административно-управленческий персонал во главе с начальником центра, отделы оперативного планирования, “окон”, специальных перевозок, организации работы локомотивов, погрузки-выгрузки, обеспечения налива, информационных технологий и другие (состав отделов уточняется при организации каждого ЦУПР), диспетчерский персонал центра, включая старшего диспетчера, диспетчеров по направлениям, локомотивных, пассажирского, по управлению вагонными парками, по перевозкам родов грузов, поездных и диспетчеров органов центра фирменного транспортного обслуживания (ЦФТО), а также по хозяйствам локомотивному, вагонному и др.

Состав диспетчерского персонала может изменяться в зависимости от особенностей региона управления (уменьшаться за счет совмещения работ или дополняться новыми). В любом случае каждая функция управления, начинаясь у сетевого диспетчера МПС, должна иметь продолжение у того или иного диспетчера ЦУПР.

Опорный центр управления ОЦУ является удаленным подразделением ЦУПР, расположенным, как правило, на опорной станции линейного района. В переходный период он может подчиняться начальнику опорной станции. ОЦУ - низовой уровень, обеспечивающий выполнение сквозных информационно-управляющих технологий. Основное назначение его - руководство местной работой выделенного линейного района с обеспечением установленных нормативов времени на развоз местных вагонов с опорной станции, порожних под погрузку, сбор на опорной станции погруженных и выгруженных вагонов, а также на выполнение самих грузовых операций.

В дальнейшем планируется объединение центров управления в автоматизированную систему перевозочным процессом.

Процесс укрупнения отделений дорог требует не только изменения структуры оперативного управления движением поездов, основу которой составляет диспетчерский персонал отделения дороги (поездные, локомотивные и энергодиспетчера), но и создания более совершенных, гибких (адаптивных) технических средств диспетчерского управления и связи.

Широкое, экономически оправданное внедрение центральных постов (ЦП) компьютерных систем ДЦ позволяет успешно решить проблему повышения эффективности оперативного управления перевозочным процессом на принципах концентрации и централизации.

Однако максимальный экономический эффект за счет сокращения персонала может быть достигнут только при внедрении диспетчерского управления с высвобождением штата дежурных по станции. Этот подход является экономически оправданным даже по сравнению с затратами на закрытие малодеятельных станций, что практикуется на дороге в связи с падением объема перевозок.

2.1. Автоматизированная система диспетчерского

2.1.1. Назначение и функции

Система "Диалог" является диспетчерской централизацией нового поколения и предназначена для управления движением поездов на одно-, двух- и многопутных участках железнодорожных линий, в том числе и высокоскоростных, а также управления объектами энергоснабжения железных дорог и контроля специализированного подвижного состава.

Устройство системы "Диалог" функционально включает в себя современную систему телемеханики с дуплексным или полудуплексным высокоскоростным обменом информацией между центральным (распорядительным) постом и линейными (исполнительными или контролируемыми) пунктами. Система "Диалог" выполняет следующие функции:

2.1.2. Технические характеристики

Система "Диалог" имеет следующие технические характеристики:
– количество линейных пунктов на участке диспетчерского управления до 127;
– количество объектов управления на одном линейном пункте до 264 (в том числе безопасных 44. безопасным называется такой выход, управляющий сигнал на котором не появится в случае любых отказов технических средств системы);
– количество двухпозиционных объектов контроля до 14336;
– среднее время цикла опроса линейных пунктов участка 5 с;
– время передачи одной команды телеуправления до 0,05 с;
– время реакции системы на запрос диспетчера до 5 с;
– время обновления отображаемой поездной ситуации до 5 с;
– время разработки предложения по оптимизации графика и устранения конфликтов до 60 с;
– время решения оптимизационной задачи по разработке измененного плана-графика движения поездов до 5 мин;
– скорость передачи информации в каналах телеуправления и телесигнализации до 2400 бит/с;
– вероятность искажения элемента сообщения в каналах телеуправления и телесигнализации не более 10 ^-4;
– вероятность трансформации сообщения телеуправления или телесигнализации в другое разрешенное не более 10 ^-15;
– вероятность необнаруживаемой потери сообщения телеуправления или телесигнализации не более   10 ^-16;
– способ передачи информации телеуправления и телесигнализации циклический;
– число каналов телеуправления – один;
– число каналов телесигнализации – один.

2.1.3.  Структура

Система "Диалог" состоит из устройств центрального поста (ЦП), устройств линейных пунктов (ЛП) и каналообразующей аппаратуры. Аппаратура ЦП включает персональные микроЭВМ, устройства ввода и отображения информации, устройства регистрации информации. Перечисленные устройства образуют автоматизированное рабочее место  поездного диспетчера (АРМ ДНЦ). Кроме того, на ЦП могут устанавливаться АРМ энергодиспетчера, локомотивного диспетчера, дежурного инженера службы сигнализации, централизации и блокировки. Все АРМ объединяются в информационную сеть. Совокупность АРМ центрального поста одного или нескольких участков, объединенных вместе, представляет собой автоматизированный центр диспетчерского управления (АЦДУ) соответственно участка, региона, отделения или дороги в целом. Структурная схема АРМ ДНЦ системы "Диалог" представлена на рис. 1, где для связи ЦП с ЛП системы "Диалог" используются модемы канала передачи информации (Модем).
На рис. 2 показана структурная схема АРМ дежурного инженера службы сигнализации, централизации и блокировки. Аппаратура ЛП включает специализированную управляющую безопасную микроЭВМ (БМ-1602), устройства ввода и отображения информации, безопасные интерфейсные элементы увязки с исполнительными и контролируемыми элементами устройств автоматики на станциях и перегонах. БМ-1602 имеет модульный принцип построения. В корпусе микроЭВМ устанавливаются два блока питания, дублированный процессорный модуль со схемой запуска и контроля, интерфейсные модули. В зависимости от количества команд ТУ и ТС для конкретной станции в корпусе БМ-1602 могут устанавливаться до 15 интерфейсных модулей.
 

 Рис. 1. Структурная схема АРМ ДНЦ системы "Диалог"

Рис. 2. Структурная схема АРМ дежурного инженера службы сигнализации, централизации и блокировки

Место их установки определяется при проектировании и задается адресной настройкой. К интерфейсным относятся модули токовых выходов Т, а также модули дискретных входов I, аналоговых входов А и дискретных выходов управления О. На рис. 3 изображён каркас безопасной управляющей микроЭВМ типа БМ-1602 и его комплектация. Подключение внешних устройств контроля,  управления  и питания к БМ-1602 осуществляется с лицевой стороны. Соединение модулей между собой осуществляется посредством объединительной платы с двухсторонним печатным монтажом. На станциях могут дополнительно устанавливаться АРМ дежурных по станции, связанные с устройствами ЛП.

Рис. 3. Каркас управляющей безопасной микроЭВМ типа БМ-1602: КР – крейт (конструктив) безопасной управляющей микроЭВМ; БП1(БП2) – основной и резервный блоки питания; В – вентиляторный блок; Р1(Р2) – идентичные первый и второй модули центральных процессоров; Z – модуль запуска и контроля; М – модуль модема; Т – модуль токовых выходов; I – модуль дискретных входов;

2.1.4. Структурная схема комплекса безопасной

Специализированная управляющая безопасная микроЭВМ типа БМ-1602 предназначена для сбора информации о состоянии двухпозиционных объектов контроля, её обработки, а также управления двухпозиционными объектами управления и обмена информацией с устройствами центра управления. Управление объектами особой важности осуществляется с соблюдением требований безопасности, т. е. с исключением воздействия на них управляющих сигналов в случае отказа технических средств.

БМ-1602 выполнена с защитой от появления необнаруживаемых отказов для обеспечения безопасности движения поездов. Состоит из двух идентичных комплектов, работающих синхронно от одного генератора тактовых импульсов с общими цепями синхронизации, первоначального запуска и повторного перезапуска. Для повышения надёжности возможно использование двух БМ-1602 (основной и резервной) для организации двойной дублированной структуры. Структурная схема комплекса безопасной микропроцессорной БМ-1602 показана на рис. 4.

Рис. 4. Структурная схема комплекса безопасной микропроцессорной БМ-1602

Рассмотрим работу БМ-1602 на структурном уровне. В каждом процессоре Р1 (Р2) сигналы со всех выходов и шины данных поступают на схему встроенного контроля (СВК), которая формирует общий контрольный сигнал А. Этот сигнал поступает в модуль запуска и контроля Z, где сравнивается с аналогичным сигналом В, поступающим от второго модуля центрального процессора Р2. При положительном результате сравнения этих сигналов, т. е. при их синхронности и синфазности, схема сравнения СС вырабатывает управляющий сигнал VF частотой 83 кГц, поступающий в интерфейсные модули (ИМ1... ИМ10) и разрешающий им выполнять функции, связанные с обеспечением безопасности движения поездов. При появлении неравнозначности в сигналах схема переходит в защитное состояние, в котором выполняются функции, не связанные с безопасностью движения поездов. При включении питания схема перезапуска (СхП) формирует импульс общего сброса, который приводит схему в исходное состояние.

2.1.5. Устройство и работа составных частей БМ-1602

  Модуль запуска и контроля. Структурная схема модуля запуска и контроля представлена на рис. 5. 

Модуль запуска и контроля Z включает в себя схемы формирования тактовых импульсов, обеспечивающих работу и синхронизацию всех узлов БМ-1602 (ГТИ и Д); схемы первоначального запуска СЗ при возникновении сбоя в работе (рассогласовании двух комплектов), а также дублированную схему сравнения (СС1 и СС2) контрольных сигналов А и В, поступающих от двух процессорных модулей Р1 и Р2, с фиксацией их рассогласования. Генератор тактовых импульсов ГТИ построен на микросхеме К1810ГФ84. Частота импульсов (10 МГц) стабилизирована кварцевым резонатором.  С помощью делителя частоты Д формируются тактовые импульсы, необходимые для работы всех узлов БМ-1602, в том числе с частотой 83 кГц для схемы контроля. Схема первоначального запуска СЗ построена на микросхеме 1533АГ3, осуществляющей временную задержку для установления нормативных значений  напряжения питания и формирующей импульс полного сброса процессорных и интерфейсных модулей и модемов. Аналогичное построение имеет схема перезапуска СПЗ при сбоях, которая включается сигналом от схемы формирования сигнала запуска ZAP1 или от сигнала сброса от модуля центрального процессора Р1 (Р2). Схема формирования сигнала запуска первых каскадов схемы сравнения ZAP1 построена на двух счетчиках К555ИЕ5, один из которых используется для счета числа перезапусков. При этом допускается до 8 перезапусков подряд, если при этом работа схемы восстановилась, то счетчик перезапуска сбрасывается, в противном случае осуществляется переход на работу всех устройств БМ-1602 в одноканальном режиме (исключается возможность передачи или выполнения ответственных команд). Схема формирования сигнала запуска вторых каскадов схемы сравнения ZAP2 построена на четырёх счётчиках К555ИЕ5, один из которых используется для счёта числа перезапусков, а два – для задержки выдачи этого сигнала на время тестирования модуля центрального процессора Р1 (Р2).

Рис. 5. Структурная схема модуля запуска и контроля: ГТИ – генератор тактовых импульсов; Д – делитель частоты; СС1 и СС2 – схемы сравнения первого и второго каналов; СЗ – схема первоначального запуска; СПЗ – схема перезапуска; ZAP1 и ZAP2 – формирователи импульсов запуска первого и второго каскадов; А и В – контрольные сигналы соответственно от первого и второго модулей Р1 и Р2

Схема сравнения имеет два идентичных канала СС1 (СС2) (основной и резервный) и предназначена для непрерывного сравнения сигналов контроля А и В, поступающих от модуля центрального процессора Р1 (Р2). Эта схема построена по специальным принципам, исключающим возможность появления необнаруживаемых отказов. На выходах схемы сравнения появляется сигнал VF частотой 83 кГц, который поступает в интерфейсные модули для управления выходами ответственных команд. На модуле Z имеется индикация работы обоих каскадов в обоих каналах схемы сравнения. В модуле Z   также установлена схема синхронизации импульсов прерываний от модемов, построенная на триггерах микросхемы К1533ТМ2.

Модуль дискретных входов I предназначен для приёма сигналов от контролируемых элементов. Модуль содержит два идентичных комплекта логических устройств, каждый из которых включает в себя дешифратор  адреса, схему задания номера модуля, схему контроля подключения внешнего разъёма, шестнадцать входных ключей, два регистра памяти и шинный формирователь. Параметры модуля I приведены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры модуля дискретных входов

Входные ключи через инверторы-формирователи соединены с входами регистров памяти, выходы которых через шинные формирователи включены в шины данных.

Схема одного входного ключа показана на рис. 6.

Рис. 6. Входной ключ модуля дискретных входов: IN – вход, на который подается входной сигнал; VF – сигнал частотой 83 кГц от модуля запуска и контроля Z; ED1 и ED2 – транзисторные оптопары; СМ – минус батареи 24 В; VCC – плюс источника напряжением 12 В; OUT – выход ключа

Три восьмиразрядных регистра памяти, входы которых через шинный формирователь подключаются к шине данных ШД, служат для записи сигналов, выдаваемых на выходы модуля. Регистры памяти управляются дешифратором адреса, подключенным к шине адреса ША. Выходы регистров памяти подключены с гальванической развязкой на оптопаре к выходным ключам, причём двадцать ключей предназначены для включения объектов управления, не отвечающих требованиям безопасности движения поездов. Схема одного из таких ключей приведена на рис. 7. 

Параметры модуля потенциальных  выходов

Наименование	Значение
Общее количество выходов , шт. в том числе и безопасных	24 4
Напряжение на обычном выходе, В, не более	36
Номинальный ток нагрузки обычного выхода, А, не более	0,5
Максимальный кратковременный до 2 с выходной ток обычного выхода, А, не более	1,3
Напряжение на безопасном выходе, В, не менее	20
Максимальный ток нагрузки безопасного выхода, мА, не более	15
Сопротивление изоляции между ключом и логической схемой, Ом, не менее	10 9

Ч

Рис. 7. Выходной ключ для объектов, не отвечающих требованиям безопасности движения поездов

Схема формирования контрольного сигнала (С и Д, см. рис. 4) представляет собой устройство сжатия сигналов на основе контроля по чётности. На вход этой схемы подаются все сигналы с выходов регистров и контрольный сигнал от входа 1KTin для подключения аналоговых схем других интерфейсных модулей, а на выходе схемы 1KTout получается контрольный сигнал, поступающий на вход схемы встроенного контроля модуля центрального процессора Р1 (Р2) непосредственно или через входы 1KTin и выходы 1KTout других интерфейсных модулей.

Рис. 8. Выходной ключ для объектов, отвечающих требованиям

безопасности движения поездов