Принципы построения систем МПЦ

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

1.1.1 Требования к принципам построения систем МПЦ

Основным недостатком разработок электронных централизаций 60-х годов ХХ века было использование для построения систем элементной базы, которая не являлась перспективной [4]. Новая элементная база появилась в середине 70-х годов, когда началось серийное производство микропроцессоров. Микропроцессор, который является по существу ЭВМ на одной интегральной схеме и обладает широкими возможностями по обработке информации, стал для инженеров доступным и дешевым универсальным средством для построения самых разнообразных систем автоматики. По этой причине усилия разработчиков в нашей стране и за рубежом были направлены на создание микропроцессорных централизаций. Рассмотрим основные проблемы, которые возникают при этом, и методы их решения. Эти проблемы определяются особенностями технологического процесса управления движением поездов на станциях. Его можно определить как ответственный асинхронный параллельный процесс. Передвижения поездных единиц на станции осуществляется параллельно и независимо во времени (передвижения не синхронизируются). Поэтому в МПЦ должна осуществляться одновременная обработка информации о нескольких маршрутах с учетом безопасности управления. Можно определить две основные крупные проблемы, которые надо решать: параллельные вычисления и безопасность. Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных системах обеспечивается последовательной, функциональной, конвейерной, матричной и мультипроцессорной обработкой информации. При последовательной обработке система имеет один процессор, в котором параллельные процессы обрабатываются фактически последовательно во времени (по очереди). Это возможно, если скорость вычислений существенно выше скорости изменения данных самого технологического процесса (например, процесса движения поезда). Тогда создается иллюзия параллельности вычислений. При функциональной обработке система имеет несколько независимых устройств, которые одновременно выполняют различные функции. Конвейерная обработка предусматривает разбивку вычислительного процесса на несколько этапов, которые реализуются параллельно-последовательно в различных процессорах (по принципу конвейера). При матричной обработке вычисления обеспечивает матрица процессорных элементов с общей системой управления. Мультипроцессорная обработка осуществляется множеством процессоров, имеющих общие шины и общую память для обмена информацией между собой.

Рассмотрим основные структурные схемы микропроцессорных систем, которые целесообразно использовать при построении МПЦ. Однопроцессорную систему (рис.1.1,а) используют при последовательной обработке информации. При этом централизацию обычно называют компьютерной. Её применяют для крупных станций с мощной ЭВМ или для малых станций, когда достаточно одной микроЭВМ. В первом случае ЭВМ, помимо задач электрической централизации, может решать и другие задачи (обрабатывать информацию, поступающую от систем считывания номеров вагонов, хранить нормативно-справочную информацию и др.).

Система с радиальной структурой (рис.1.1,б) реализует принцип функциональной обработки. Каждая микроЭВМ служит для управления каким-нибудь районом станции. Связь между районами ЭВМ осуществляется через центральный управляющий процессор УП.

В системе с магистральной структурой (рис.1.1,в) применяется мультипроцессорная обработка информации. Элементы системы (микропроцессоры МП, запоминающие устройства ЗУ, устройства ввода-вывода УВВ) подсоединяются к общей магистрали (шина). Управляющий процессор УП регламентирует работу всех элементов.

В системе с сетевой структурой (рис.1.1,г) районные микро ЭВМ обмениваются информацией с соседними микро ЭВМ по принципу конвейера. Сеть микроЭВМ отражает план станции, и в этом случае реализуется географический принцип.

а)

б)

в)

г)

а) однопроцессорная структурная схема;

б) радиальная структурная схема;

в) магистральная структурная схема;

г) сетевая структурная схема.

Рисунок 1.1 – Структурные схемы МПЦ

Рассмотренные структуры имеют свои достоинства и недостатки. Их следует оценивать, прежде всего, по сложности программного обеспечения (ПО), надежности и быстродействию. Наиболее простым ПО обладают однопроцессорная и сетевая системы. В первом случае нет необходимости решать проблему взаимодействия между различными микропроцессорами. Во втором случае эти взаимодействия очень просты – передача информации в соседние микроЭВМ. Наилучшими свойствами по надежности обладает сетевая структура. В ней отказ одной районной ЭВМ не исключает установку и реализацию маршрутов в других районах станции. В радиальной и магистральной структурах работа системы нарушается при отказах управляющего процессора или повреждении магистрали. Наибольшее быстродействие имеет сетевая структура, так как в ней реализуется не только конвейерный, но и функциональный принцип обработки информации. В различных районах станции маршруты обрабатываются одновременно разными микроЭВМ. Наименьшее быстродействие имеют однопроцессорная (все маршруты обрабатываются последовательно) и магистральная системы из-за ограниченной пропускной способности магистрали.

Вторая основная проблема МПЦ – это обеспечение безопасности. Концепция безопасности МПЦ, которая используется в большинстве случаев, состоит в следующем, одиночные дефекты аппаратных и программных средств не должны приводить к опасным отказам устройств и должны обнаруживаться при рабочих или тестовых воздействиях не позднее, чем в системе возникает второй дефект.Безопасность достигается благодаря резервированию аппаратных и программных средств, организации внутри процессорного и межпроцессорного контроля и безопасному поведению при отказах. Резервирование аппаратных средств состоит в применении многоканальных систем с жесткой или мягкой синхронизацией каналов. Сравнение результатов обработки информации в каналах осуществляется с помощью безопасных схем сравнения. В многопрограммных системах выполняется резервирование программного обеспечения. Наилучшие результаты по безопасности в этом случае дают принципы N-версионного программирования, применяемые на уровне алгоритмов и программ. Задачу обнаружения отказов решают внутри- и межпроцессорный контроль. Обнаруживать отказы требуется с максимально возможной глубиной и как можно быстрее. Наиболее эффективно внутрипроцессорный контроль осуществляется тестированием системы в отведенные для этого промежутки времени или применением принципов самоконтроля.

Межпроцессорный контроль состоит во взаимной проверке работы процессоров на уровне системных шин, памяти и выходов (контроль с сильными связями). При контроле с умеренными связями осуществляется проверка выходов. Применяется также вариант, когда один процессор реализует вычисления, а другой их проверяет (контроль со слабыми связями).

1.1.2 Безопасные структуры МПЦ

Существует большое разнообразие безопасных структур, которые реализуют отраженные на рис. 1.1 методы. Рассмотрим реально используемые восемь основных типов безопасных структур.

Одноканальная система с одной программой (рис. 1.2,а) может быть применена при организации достаточно полной проверки микроЭВМ с помощью самопроверяемых средств внутреннего контроля (ССВК) и при наличии безопасных выходных схем (БВС) для включения управляемых объектов (УО). При возникновении отказа ССВК формирует сигнал Y, с помощью которого система может быть переведена в защитное состояние по входу Ф (например, отключено питание), и (или) выходы отключаются от УО с помощью БВС. Безопасность данной структуры зависит от эффективности способов самопроверки. Тестовые программы должны повторяться достаточно часто. Прикладные программы не должны иметь ошибок при загрузке. Целесообразно применение самопроверяемого программного обеспечения.

Одноканальная система с дублированной программой (рис.1.2,б) использует две различные и независимые программы П1 и П2 для реализации одних и тех же функций. Результаты выполнения программ Z1 и Z2 сравниваются внешней безопасной схемой сравнения (БСС). Уровень безопасности зависит от степени различия двух программ и от интервала времени обращения к данным. Целесообразно, чтобы программы были написаны разными бригадами программистов и по разным алгоритмам или версиям.

Дублированная система со слабыми связями (рис.1.2,в) состоит из двух микроЭВМ, в которых процессоры и программы могут быть неодинаковыми. Процессор микроЭВМ1 реализует основные вычисления, а микроЭВМ2 их проверяет. Для этого осуществляется обмен информацией по шине W. Синхронизация каналов необязательна. Контроль работы микроЭВМ1 осуществляется благодаря наличию тестовых программ параллельными вычислениями и сравнением результатов. При обнаружении ошибки микроЭВМ2 формирует сигнал Y, и выходы микроЭВМ1 отключаются от УО.

Дублированная система с умеренными связями (рис.1.2,г) включает в себя две одинаковые микроЭВМ с одинаковыми программами. Работа обоих каналов синхронизирована. Результаты обработки информации сравниваются на уровне выходов Z1 и Z2 с помощью БСС. Это одна из наиболее распространенных на практике безопасных структур. Минимальная кратность не обнаруживаемых отказов в ней равна двум – по одному отказу в каждой микроЭВМ, которые одинаковым образом искажают выходные сигналы Z1 и Z2. Прикладные программы должны быть свободны от ошибок при загрузке. Одиночные отказы не опасны. Кратные независимые отказы могут не учитываться, если время обнаружения отказа достаточно мало.

а)

б)

в)

г)

а) одноканальная система с одной программой;

б) одноканальная система с двумя программами;

в) дублированная система со слабыми связями;

г) дублированная система с умеренными связями.

Рисунок 1.2 – Структурные схемы МПЦ

В дублированной системе с сильными связями (рис.1.3,а) используют одинаковые программы в двух одинаковых микроЭВМ, но в отличие от предыдущего случая контроль работы двух каналов осуществляется не только на уровне выходов, но и на уровне шин и памяти. Работа каналов синхронизирована. В наиболее эффективном случае осуществляется потактовая проверка совпадения сигналов W1 и W2 на внутренних контрольных точках с помощью БСС1. При возникновении ошибки сигнал Y воздействует на БСС2 и отключает УО, а также переводит оба канала в защитное состояние по входам Ф. Структура обладает высоким уровнем безопасности. Проблему могут составить одинаковые программные ошибки в каналах.

Дублированная система с тестированием и сильными связями (рис.1.3,б) содержит в дополнение к предыдущей структуре генератор тестов ГТ и мультиплексор МКС и применяется, если множество входных воздействий Х не обеспечивает необходимую «глубину» проверки каналов обработки информации. В этом случае в процессе рабочего функционирования периодически выделяются отрезки времени, в течение которых с помощью мультиплексора сигналы Х отключаются от входов системы, и к последним подключается генератор тестов. Результаты тестирования обоих каналов сравниваются БСС1 при обнаружении ошибки система переводится в защитное состояние. Данный принцип используется также тогда, когда система большую часть времени рабочего функционирования находится в ждущем режиме (при этом сигналы Х длительное время не изменяются).

микропроцессорная централизация электрическая станция

а)

б)

а) дублированная система с сильными связями;

б) дублированная система с тестированием.

Рисунок 1.3 – Структурные схемы МПЦ

а)

б)

а) самопроверяемая дублированная система;

б) троированная мажоритарная система.

Рисунок 1.4 – Структурные схемы МПЦ

Самопроверяемая дублированная система (рис.1.4,а) состоит из двух каналов, построенных в виде самопроверяемых устройств. Сигналы W1 и W2, формируемые ССВК1 и ССВК2, сравниваются ССВК3, последняя вырабатывает сигнал ошибки Y. Минимальная кратность не обнаруживаемых

отказов равна четырем – по два отказа в каждом канале, которые не обнаруживаются ССВК и одинаково искажают выходные сигналы Z1 и Z2. Самоконтроль каналов может быть аппаратным и программным. Возможно использование независимых программ в каждом процессоре.

Троированная мажоритарная система (рис.1.4,б) имеет три независимых канала обработки информации. Работа каналов синхронизирована и сравнивается с помощью безопасного мажоритарного элемента БМЭ. Данная структура, также как и дублированная, используются наиболее часто. Безопасность её сравнима с безопасностью дублированной системы, но отказоустойчивость выше. Рассмотренные структуры и принципы построения безопасных систем часто используются и в сочетании, дополняя друг друга. Базовыми обычно являются дублированная и троированная структуры.

Системы МПЦ с одноканальной структурой технического обеспечения внедрены на многих железных дорогах. При этом железные дороги обращают особое внимание на эксплуатационную готовность систем, поскольку большинство аварий связано с вмешательством человека после отказа системы. Простая конструкция подобных систем позволяет с самого начала исключить некоторые отказы, нарушающие эксплуатационный процесс и способные возникнуть в системах с двухканальным техническим обеспечением. Если философия безопасности систем с двухканальной структурой технического обеспечения основана на независимости аппаратных вычислительных сигналов, то в МПЦ с одноканальным техническим обеспечением необходимо знать, насколько велика вероятность того, что возникнет опасная ошибка, не обнаруженная своевременно контрольной программой. Многолетняя эксплуатация многочисленных систем МПЦ с одноканальным техническим обеспечением свидетельствует, что с их помощью можно надежно управлять железными дорогами.

К безопасности обработки информации в системах, как с двухканальным, так и с одноканальным техническим обеспечением предъявляются высокие требования, однако они ограничиваются собственно функциями централизации. Типичным представителем систем этой категории является EBILOCK.

Повышенный уровень безопасности почти полностью исключает опасные отказы систем, а высокая эксплуатационная готовность ограничивает потребность во вмешательстве человека в процесс обеспечения безопасности. Однако за безопасность приходится платить, и применение недорогих систем СЦБ является вкладом в повышение конкурентоспособности железных дорог.

1.2 Сравнительный анализ систем МПЦ

1.2.1 Система ЭЦ-ЕМ

Система микропроцессорной централизации на базе УВК РА (ЭЦ-ЕМ) предназначена для централизованного управления средствами управляющей вычислительной техники объектами низовой и локальной автоматики - стрелками, светофорами, переездами и т.д. - на железнодорожных станциях с учетом выполнения всех требований, предъявляемых Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ к устройствам электрической централизации стрелок и сигналов, в условиях высокой степени безопасности (не ниже релейных систем электрической централизации).

Система ЭЦ-ЕМ 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 ЭЦ-ЕМ 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.

Управляющий вычислительный комплекс УВК РА является ядром системы ЭЦ-ЕМ и предназначен для управления стрелками и сигналами в составе микропроцессорной централизации в качестве постовых устройств на станциях. УВК РА был создан по заказу МПС в АО «Радиоавионика» (Санкт-Петербург) на основе технических требований, разработанных специалистами института «Гипротранссигналсвязь», с использованием самых современных методов построения отказобезопасных систем.

Централизованное управление станцией на базе УВК РА 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 РА системы ЭЦ-ЕМ с объектами управления и контроля позволяет обеспечить до 56 контролируемых дискретных входов на один модуль ввода и до 48 управляемых дискретных выходов на один модуль вывода с общим суммарным ограничением по количеству модулей ввода и вывода на один шкаф до 19. Общее количество дискретных входов - до 1080, дискретных выходов – до 790 (в исполнениях УВК РА, содержащих два шкафа).

Контролируемые параметры являются дискретной информацией, принимающей значения «0»/«1». В качестве датчиков используются контакты реле. Выходная управляющая информация выдается на обмотки реле с сопротивлением не менее 1600 Ом (например, Д3-2700, РЭЛ1-1600 или РЭЛ2-2400). Измерение и выдача аналоговых сигналов в системе не производится.

Электропитание выходных - входных каскадов устройств сопряжения с объектом управления осуществляется от двух источников питания с номинальным напряжением U2н=24В, (Umin=19В, Umax=32В), не входящих в состав УВК РА.

Решение комплекса задач в УВК РА системы выполняется непрерывно 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.

При организации взаимодействия системы Основные функции управления и контроля реализуются в блоке БЦПУ, входящем в один из шкафов УВК РА. В свою очередь, блок БЦПУ содержит три одинаковых вычислительных канала, каждый из которых имеет две линии связи с двумя ПЭВМ РМ ДСП (до трех ПЭВМ в составе ЭЦ-ЕМ), с которого ведется управление объектами централизации. Каждая ПЭВМ физически связана с двумя различными вычислительными каналами. В процессе функционирования системы одна ПЭВМ находятся 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.

ЭЦ-ЕМ с вышестоящей системой дополнительно может использоваться координационно-согласующее устройство (КСУ), связанное со всеми ПЭВМ РМ ДСП.

В зависимости от состояния системы различаются три режима централизованного управления объектами:

- основной режим;

- вспомогательный режим;

- аварийный режим.

В процессе функционирования УВК РА обеспечивает реализацию технологических алгоритмов с целью обеспечения высокой пропускной способности станции при обеспечении необходимых условий безопасности.

Система ЭЦ-ЕМ позволяет организовать взаимодействие с вышестоящими системами. Такое взаимодействие организуется путем дополнительной установки координационно - согласующего устройства (КСУ), которое должно быть связано со всеми ПЭВМ РМ ДСП.

УВК РА системы ЭЦ-ЕМ обеспечивает связь с другими одноуровневыми комплексами и системами, а также с системами верхнего уровня, через интерфейс RS-422 методом последовательной передачи данных по проводам «витая пара».

1.2.2 Система EBILOCK – 950

В 1978 г. шведская фирма Ericson Signal установила первую электрон ную систему централизации в Гетеборге, в настоящее время эта фирма входит в состав компании Adtranz, где она слилась с сектором транспортной техники ныне прекратившего свое существование концерна AEG [6]. EBILOCK является частью семейства устройств, охватывающего весь спектр систем СЦБ. В него входят помимо МПЦ EBILOCK системы путевой блокировки EBILINE и переездной сигнализации EBIGATE. Для реализации центров управления движением поездов фирма предлагает систему EBICOS, в качестве системы автоматической локомотивной сигнализации - систему EBICAB.

Рисунок 1.6-Центральный блок обеспечения безопасности системы Ebilock – 950

Основу системы составляет центральный блок обеспечения безопас-ности (рис.1.6). Для управления и индикации выделен терминал, подключенный напрямую к этому блоку. При больших размерах или сложности зоны управления в установку монтируются другие устройства, в частности, предусмотрены системы автоматизированных рабочих мест. В этом случае терминал применяют для технического обслуживания и в качестве резервного средства управления. Центральный блок обеспечения безопасности выполнен как 16-разрядная ЭВМ со специализированными и стандартными компонентами. Он реализует всю логику системы централизации. Для крупных зон управления применяют несколько таких блоков, связанных последовательной линией передачи данных, которая для повышения надежности резервируется.

На рисунке 1.7 показаны: АРМ - рабочее место диспетчера; К-концентратор; OSG - приборы управления объектами. Линии передачи выполнены в виде кольца, которое начинается и заканчивается в центральном блоке обеспечения безопасности. При изломе кабеля в любом месте кольца работа системы продолжается без ограничений.

Каждому напольному устройству выделен свой прибор управления. Этот так называемый прибор управления содержит микропроцессор, диверситивное программное обеспечение для конкретного случая применения и платы для связи с центральным блоком обеспечения безопасности и управления напольным устройством. Прибор управления объектом не резервируется, причем даже в тех случаях, когда он управляет такими критически важными объектами, как входные стрелки на станциях. Приборы управления объектами вместе с концентраторами расположены в путевых аппаратных шкафах.

Концентраторы служат для регенерации сигналов и формируют пункты подключения к кольцевой линии передачи. Концентраторы через модемы обмениваются информацией друг с другом и с центральным блоком обеспечения безопасности. При отказе устройства электроснабжения одного из концентраторов информация передается через него таким образом, что это не нарушает работу других пунктов подключения к кольцевой линии. Передача информации с пути на поезд в системе АЛС EBICAB осуществляется посредством путевых приемоответчиков, получающих данные от приборов управления напольными сигналами.

Рисунок 1.7 – Структура системы МПЦ EBILOCK

Эти приемоответчики помимо сигнальных показаний передают также дополнительную информацию. К центральному блоку обеспечения безопасности системы EBILOCK - 850 может быть подключено примерно 300 приборов управления объектами. В системе начального уровня EBILOCK 950 возможно подключение до 100 приборов.

Обработка всех ответственных данных осуществляется двумя диверситивными программами А и В. Они выполняют идентичные функции и работают в одноканальной системе, хотя и используют ее по-разному (например, применяются разные регистры). Каждая из диверситивных программ создается своей группой разработчиков. Данные, вычисленные программами А и В, попеременно посылаются в прибор управления объектом, где происходит их сравнение. Команда управления объектом генерируется только при совпадении полученных данных. Передаваемые попеременно извещения прибора управления объектом, также сформированные диверситивными программами, сравниваются в центральном блоке обеспечения безопасности программными средствами. Для повышения эксплуатационной готовности возможно резервирование центрального блока обеспечения безопасности. В этом случае резервная ЭВМ получает все данные от рабочей ЭВМ, причем гарантируется, что данные обновляются не позднее чем через каждые 20 с. После переключения в режим рабочей резервная ЭВМ продолжает использовать имеющиеся данные, обновляя их при помощи извещений от приборов управления объектами. Однако уже разрешенные команды блокируются при этом через 2 мин.

1.3 Основные эксплуатационно-технические требования к МПЦ

МПЦ должна контролировать и отображать:

положение и режим работы стрелок, включая передачу их на местное управление;

состояние путей, стрелочных секций и путевых участков, включая участки приближения и удаления;

состояние сигналов;

задание и отмену маршрутов, включая их искусственное замыкание и размыкание;

взаимодействие с другими устройствами автоматики на станции и перегонах;

диагностическую и справочную информацию.

Управление стрелками, сигналами и задание маршрутов МПЦ должна обеспечивать в одном из трёх режимов: маршрутном, раздельного управления и ответственных команд. При невозможности реализации команд раздельного или маршрутного режима непосредственно в момент задания должен происходить сброс команды. Накопление команд не допускается. На устройства отображения должен выводиться путевой план станции в однониточном изображении с указанием номеров стрелок, светофоров, путевых участков и других объектов (участков приближения, переездов и пр.); восприятие графической и текстовой информации на мониторах должно быть однозначно понятным и не вызывать разногласий в чтении. МПЦ должна удовлетворять требованиям Инструкции по обеспечению безопасности при производстве работ по техническому обслуживанию устройств СЦБ ЦШ-530, предъявляемым к ЭЦ. МПЦ должна формировать и выводить в САУТ для передачи на локомотив информацию об установленном маршруте движения поезда по станции. Микропроцессорная аппаратура должна обеспечивать диагностику исправной работы устройств МПЦ. МПЦ должна содержать: оборудование рабочего места ДСП (АРМ ДСП), включая пульт резервного управления; управляющий вычислительный комплекс (УВК); исполнительные релейные или бесконтактные устройства; напольные устройства; устройства энергоснабжения. АРМ ДСП должен содержать основную и резервную ЭВМ индустриального исполнения с цветными мониторами, пульт резервного управления, кнопки ответственных команд и устройство регистрации. Для крупных станций, имеющих более одного АРМ ДСП, может предусматриваться выносное табло коллективного пользования. Аппаратура УВК должна обеспечивать сбор данных о состоянии объектов управления и отдельных исполнительных схем путем циклического опроса датчиков (через контроллеры). Ввод данных от релейных устройств должен осуществляться с использованием фронтового и тылового контактов реле через устройства гальванической развязки. Если по истечении времени, достаточного для реализации команды, сохраняется прежнее состояние объекта, то в УВК должен происходить сброс команды с выдачей на АРМ ДСП соответствующего сообщения. Релейные исполнительные схемы должны содержать схемы управления стрелками и сигналами, контроля их состояния, контроля состояния путевых участков и др. В МПЦ должны применяться как существующие напольные устройства систем ЭЦ, так и перспективные, разработанные для применения в МПЦ. Для управления стрелками преимущественно должны применяться схемы с электродвигателями переменного тока, для контроля участков - тональные рельсовые цепи. Система МПЦ, являющаяся устройством, обеспечивающим безопасность движения поездов, должна относиться к первой категории энергопотребителей. Каждый изолированный источник питания должен иметь устройства контроля сопротивления изоляции по отношению к земле, а также между цепями (допустимо осуществление косвенного контроля). Программное обеспечение должно быть объектно-ориентированным, содержать необходимый набор программных модулей, допускать оперативное изменение в соответствии с составом и взаимозависимостями элементов путевого развития станции и иметь защиту от несанкционированных изменений на аппаратном и программном уровне. Информационное обеспечение программных модулей должно включать в себя полный набор данных технологического характера с возможностью расширения, как области констант, так и устанавливаемых параметров, флагов и состояний объектов. Применяемая защита данных должна обеспечивать вероятность возникновения искажения для перечисленных информационных массивов на уровне не хуже 10^-14на одно состояние объекта. Наработка на отказ постовой аппаратуры должна составлять не менее 10 000 час. Интенсивность опасных отказов МПЦ должна составлять не более 10^-111/ч на стрелку.

1.4 Перспективы развития микропроцессорных централизаций

Опыт эксплуатации первых систем МПЦ на железных дорогах мира показал их эксплуатационные и технические преимущества перед релейными системами. Учитывая быстрые темпы развития и совершенствования микроэлектронной и микропроцессорной техники, снижение её стоимости, можно утверждать, что с течением времени МПЦ станут основными системами станционной автоматики. Основными преимуществами микропроцессорных централизаций являются: высокая безопасность и безотказность; расширенные функциональные возможности; упрощение процессов проектирования, изготовления, строительства и ремонта; уменьшение стоимости материалов. Общая безопасность и безотказность систем МПЦ более высока, чем у релейных систем ЭЦ.

Применение микропроцессорной техники позволяет дополнить ЭЦ новыми функциями, сделать уровень системы более интеллектуальным. При этом наметились следующие тенденции: включение МПЦ в общую систему управления движением поездов на участке; организация автоматизированного сбора информации с других станций и подсистем для оптимизации принимаемых решений; автоматическая установка маршрутов в соответствии с текущим временем и графиком движения поездов; использование компьютерной системы в режиме советника для ДСП и в качестве экспертной системы.

Принципиальным отличием МПЦ от релейных систем является то, что алгоритмы централизации реализуются в них программным способом. Это позволяет легко настраивать типовое программное обеспечение для конкретной станции и создавать системы автоматического проектирования (САПР). Изготовление и строительство МПЦ упрощается, так как в них исключается большой объем монтажных работ, неизбежный для релейных систем. Для облегчения процессов ремонта МПЦ снабжают развитой системой технического диагностирования и выполняют в виде контролепригодных систем с индикацией отказов. При разработке новых релейных систем ЭЦ наблюдалась устойчивая тенденция увеличения стоимости и расхода дефицитных материалов. В то же время наблюдается тенденция уменьшения стоимости устройств МПЦ. Результатом пересечения этих двух тенденций является экономическая перспективность применения МПЦ.

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технические требования, предъявляемые к разрабатываемой системе МПЦ.

Система микрокомпьютерной ЭЦ должна удовлетворять общим требованиям к электрической централизации стрелок и сигналов, изложенным в "Правилах технической эксплуатации железных дорог РФ". Москва, Транспорт, 2000 г.

Система должна предоставлять ДСП необходимую информацию для организации работы станции, а именно:

Контроль положения стрелок.

Контроль свободности и занятости стрелочных секций, путей, участков путей.

Контроль подходов к станции.

Контроль объектов, отключенных от управления.

Контроль неисправного состояния объектов.

Контроль кратковременных отказов устройств, не приводящих к перекрытию светофоров на запрещающее показание.

Контроль установленного маршрута и открытого сигнала и контроль проследования поезда по маршруту.

2.1.1 Возможности системы МПЦ

Устройства МПЦ должны обеспечивать:

Возможность установки и отмены поездных и маневровых маршрутов с обеспечением их условий безопасности в соответствии с путевым развитием станции.

Возможность индивидуального управления стрелками.

Возможность отключения стрелок, светофоров и секций от управления.

Возможность подключения стрелок, светофоров и секций к управлению.

Возможность замыкания маршрутов при отдельных неисправностях с приемом и отправлением по пригласительному сигналу или приказу.

Автоматическое посекционное размыкание.

Автоматическое размыкание неиспользованной части маршрута при угловых заездах.

Искусственное размыкание секций.

Возможность предоставления обслуживающему персоналу необходимого сервиса для проведения процесса технического обслуживания.

Возможность передачи необходимой информации ДНЦ, ШЧД и др.

Возможность передачи станции на дистанционное управление.

Необходимую увязку с работой переезда на станции и перегоне.

Возможность увязки с перегонными системами, системами АЛС, САУТ, ПОНАБ, ДЦ и др.

Возможность увязки с системами оповещения монтеров пути.

Возможность изменения направления движения на перегоне.

Возможность передачи определенных путей и стрелок станции на местное управление.

Возможность накопления маршрутов и возможность исключения накопления маршрутов на уровне АРМ.

Возможность введения режима передачи на управление с соседней станции светофоров главных путей при релейной полуавтоматической и автоматической блокировках, организации дополнительных физических линий связи.

Возможность автоматической нормализации устройств полуавтоматической блокировки на обеих станциях при отмене маршрута отправления.

Устройства МПЦ должны исключать:

Открытие входного (маршрутного, выходного) светофора на занятый путь.

Установку поездного маршрута или маневрового маршрута по двум белым огням на путь, на который установлен встречный поездной или маневровый маршрут, или на путь, переданный на местное управление. Возможность установки поездного или маневрового маршрута на путь или с пути, переданного на ограждение.

Возможность установки маневрового маршрута по трассе установленного поездного маршрута и возможность установки поездного маршрута, включающего в себя установленный маневровый маршрут.

Возможность установки встречных маневровых маршрутов на бесстрелочный участок в горловине станции.

Перевод замкнутой или заблокированной стрелки.

Перевод стрелки входящей в занятую секцию, без специальной команды.

Установку маршрута, если отсутствует контроль положения стрелки.

Установку и замыкание маршрута при занятой секции, без специальной команды ДСП.

Открытие сигнала, при занятой секции, входящей в маршрут.

Возможность передачи стрелок на местное управление, если одна из секций, входящих в район местного управления, замкнута, или на один из путей, передаваемых на местное управление, установлен поездной маршрут, или путь "взят на ограждение", или, если одна из стрелок, формирующих вытяжку или район местного управления, не имеет необходимого контроля положения.

Возможность установки маршрута отправления, если перегон не установлен в направлении отправления.

Возможность установки маршрута на перегон, если ранее на перегон был отправлен хозяйственный поезд с ключом- жезлом, и ключ-жезл не возвращен на место.

Возможность смены направления на перегоне, если изъят ключ-жезл для хозяйственного поезда, или если на перегон установлен маршрут отправления, или если для двухпутного перегона не получено согласие ДСП соседней станции на смену направления.

Возможность сохранения разрешающего показания на светофоре, ограждающем маршрут при искусственной разделке секций по трассе маршрута.

Возможность сохранения на светофоре темного показания при перегорании лампы разрешающего огня.

Возможность сохранения на светофоре разрешающего показания при потере положения стрелки, входящей в маршрут или являющейся охранной. Возможность сохранения на светофоре разрешающего показания при занятости секции, за исключением первой секции в маневровом маршруте.

Возможность отмены маршрута при открытом сигнале.

Возможность отмены маршрута без необходимой выдержки времени при занятости участка приближения.

Возможность отмены маршрута при переходе короткой подвижной единицы через стык.

Возможность размыкания секций маршрута при кратковременной потере шунта.

Возможность размыкания первой секции поездного маршрута при нахождении поезда на участке приближения и перемежающемся коротком замыкании (менее 4 сек.) в стыках между первой и второй секциями маршрута.

Возможность размыкания секций маршрута при переключении питания рельсовых цепей в результате разновременной работы путевых реле.

Возможность перекрытия сигнала при переключении фидеров питания.

Возможность установки встречных поездных маршрутов до поездных светофоров в створе.

Возможность установки маршрута, если отсутствует контроль положения охранной стрелки или контроль свободности негабаритного участка (при снятии ДСП проверки соответствующего контроля маршрут должен устанавливаться, но светофор на разрешающее показание не должен открываться).

Возможность установки поездного или маневрового маршрута, если продолжение установленного маневрового маршрута (при перегорании запрещающего показания на светофоре прикрытия) пересекает предполагаемый к установке маршрут.

Возможность установки маневрового маршрута светофора прикрытия при перегорании на светофоре прикрытия запрещающего показания, если продолжение этого маршрута пересекает установленный поездной или маневровый маршрут.

2.1.2 Функции системы МПЦ

Система МПЦ должна обеспечивать выполнение следующих функций:

Технологическое управление объектами на станции (основные функции ЭЦ по централизации стрелок и сигналов).

Контроль состояния объектов на станции.

Обеспечение безопасности движения поездов.

Диагностика.

Взаимодействие с оператором.

Сопряжение с системами такого же или более высокого уровня.

Технологические функции управления объектами на станции должны включать в себя функции основного режима управления и функции вспомогательного режима управления. При выполнении функций управления объектами на станции системой МПЦ должны автоматически проверяться условия выполнения данных функций.

Технологические функции основного режима управления объектами на станции должны выполняться при полностью работоспособной системе МПЦ, выполняющей все требования алгоритмических зависимостей взаимного замыкания стрелок, сигналов, переездов и перегонов и др. при полностью работоспособных объектах управления и контроля. Эти функции должны включать в себя:

Установку маршрутов и их отмену с необходимой выдержкой времени (поездных и маневровых, в том числе и поездных маршрутов с автодействием), открытие сигналов, ограждающих маршрут, с проверкой необходимых условий безопасности и замыканием элементов (секций) маршрута.

Автоматическое посекционное размыкание использованных секций маршрута (поездного и маневрового) по ходу движения поезда. Автоматическое групповое размыкание поездного маршрута после проследования поезда и оставления вагонов на участке приближения.

Автоматическое размыкание неиспользованной части маневрового маршрута при угловых заездах.

Автоматическое перекрытие поездного сигнала на запрещающее показание при вступлении поезда на маршрут.

Перекрытие разрешающего показания светофора без отмены установленного маршрута.

Перекрытие разрешающего показания светофора с отменой установленного маршрута.

Повторное открытие сигнала ДСП (при его случайном перекрытии или при прерывании отмены), ограждающего замкнутый маршрут, за исключением выходных сигналов при полуавтоматической блокировке, перекрывающегося в результате занятости рельсовой цепи по маршруту.

Увязку с переездными устройствами, находящимися в пределах станции, и переездными устройствами на перегоне, если в участки приближения к ним входят станционные рельсовые цепи, и устройствами ограждения пешеходных дорожек и оповещения монтеров пути (подача извещения о приближении поезда и снятие извещения о приближении поезда).

Передачу путей, вытяжек и стрелок на местное управление (МУ) и возврат их на центральное управление (ЦУ).

Управление стрелками и маневровыми светофорами в районе местного управления.

Ограждение путей по запросу от ПТО (пункт технического осмотра) и снятие ограждения.

Увязку с напольными устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) и системами автоматического управления тормозами (САУТ), предусмотренными на станциях и участках приближения.

Управление устройствами смены направления движения на перегоне.

Индивидуальный перевод стрелок с контролем свободности стрелочной секции.

Индивидуальное отключение стрелки от управления и индивидуальное подключение стрелки к управлению. Индивидуальное отключение стрелки от управления должно индицироваться.

Снижение напряжения на лампах станционных и проходных светофоров.

Увязку с системами пневматической очистки стрелок и электрообогрева стрелочных переводов.

Реализация функции "установка поездного маршрута приема или передачи с открытием светофора" осуществляется в соответствии со следующими этапами: замыкание маршрута от начального светофора до поездного светофора ограничивающего маршрут и открытие сигнала на разрешающее показание.

При замыкании маршрута должны проверяться следующие условия:

а) Свободность путевых и стрелочных секций, участвующих в маршруте, свободность негабаритных участков;

б) Отсутствие установленного враждебного встречного поездного или маневрового маршрута на путь или передача этого пути на местное управление;

в) Отсутствие установленного враждебного поездного или маневрового маршрута совпадающего по трассе с устанавливаемым маршрутом; отсутствие передачи на местное управление стрелок, входящих в устанавливаемый маршрут;

г) Отсутствие ограждения пути, на который устанавливается маршрут или с которого устанавливается маршрут;

д) Контроль положения ходовых и охранных стрелок по маршруту;

е) При замыкании поездного маршрута, проходящего по двум зонам управления, замыкание первой части маршрута, может быть произведено только после получения контроля замыкания второй части маршрута;

ж) Действия по замыканию каждой из частей маршрута не должны отличаться от действий при замыкании целого маршрута;

При выполнении пунктов а) – ж) происходит замыкание маршрута.

В поездном маршруте на путь со стрелками в середине пути после прибытия состава на путь должна осуществляться возможность открытия маневровых светофоров в середине пути для протягивания после остановки или подачи в голову с автоматическим гашением светофора после освобождения участка приближения к маневровому светофору. Встречное открытие маневровых светофоров в середине пути должно быть исключено.

После замыкания маршрута нарушение условий а) – ж) не должно приводить к размыканию маршрута.

Открытие светофора на разрешающее показание должно происходить при выполнении следующих условий:

а) Контроль правильного положения ходовых и охранных стрелок;

б) Свободность путевых и стрелочных секций маршрута, свободность негабаритных участков;

в) Замыкание ходовых и охранных стрелок;

г) Отсутствие искусственного размыкания секций, входящих в маршрут;

д) Отсутствие включения пригласительного огня на данном светофоре или на другом светофоре, по которому можно выехать на данный маршрут;

е) Отсутствие нажатия кнопки включения заградительной сигнализации переезда;

ж) Открытие светофора маршрута, проходящего по зонам управления двух дежурных, возможно при условии замыкания обеих частей маршрута и обеспечения всех условий на открытие светофора;

з) При разрешающем сигнальном показании осуществляется защита от переключения фидеров питания, кратковременной занятости рельсовой цепи по маршруту и кратковременной потере контроля стрелки, на заранее оговоренное время (4 секунды). При превышении времени светофор перекрывается. Повторное открытие светофора должно осуществляться отдельной командой, при выполнении всех условий на открытие светофора;

и) Выбор сигнального показания на светофоре осуществляется в соответствии с "Указаниями по применению светофорной сигнализации на железных дорогах РУ-30-95";

к) При перегорании нити лампы необходимой для требуемого сигнального показания происходит включение более запрещающего сигнального показания;

л) Для входного сигнала должен предусматриваться перенос красного огня на предвходной сигнал в случае перегорания нити лампы красного огня;

м) Горение на маневровом светофоре прикрытия, если до этого светофора установлен маршрут, запрещающего показания. После открытия поездного светофора контроль горения запрещающего показания на маневровом светофоре прикрытия исключается;

н) Тестовая проверка свободности пути и участков пути;

о) Контроль разрешающих ламп после открытия светофора.

При выполнении пп. а) – м) происходит открытие сигнала.

Перекрытие сигнала осуществляется автоматически, после вступления поезда на маршрут или в случае нарушения условий а) – л), или по специальной команде.

2.2 Состав системы МПЦ ЭЦ-ЕМ

Электропитание выходных-входных каскадов устройств сопряжения с объектом управления осуществляется от двух источников питания с номинальным напряжением U2н=24В, (Umin=19В, Umax=32В), не входящих в состав УВК РА.

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

Система ЭЦ-ЕМ по расположению аппаратуры является централизованной.

На посту ЭЦ располагаются:

- технические средства рабочего места дежурного по станции;

- управляющий вычислительный комплекс УВК РА;

- постовые релейно-контактные устройства управления объектами ЭЦ, а также релейной перегонной автоматики.

На рисунке 1.5 показана общая структурная схема системы ЭЦ-ЕМ.

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

В качестве объектов низовой и локальной автоматики в системе ЭЦ-ЕМ применяется существующее напольное оборудование - стрелочные электроприводы, светофоры, рельсовые цепи, переезды и т.п., а также постовое оборудование существующих систем перегонной автоматики автоблокировок и полуавтоматических блокировок.

Система ЭЦ-ЕМ 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 размыкание изолированных участков, установки и снятия макетов стрелок и изолированных участков, ограждения приемоотправочных путей, и т.д.

При организации взаимодействия системы ЭЦ-ЕМ с вышестоящей системой дополнительно может использоваться координационно-согласующее устройство (КСУ), связанное со всеми ПЭВМ РМ ДСП.

В зависимости от состояния системы различаются три режима централизованного управления объектами:

- основной режим;

- вспомогательный режим;

- аварийный режим.

Структура УВК позволяет выделить три иерархических уровня построения комплекса:

- Первый уровень - трехканальная резервированная управляющая ЭВМ БЦПУ, осуществляющая выполнение всех технологических алгоритмов системы ЭЦ-ЕМ для обеспечения высокой пропускной способности станции при соблюдении требуемых уровней безопасности. Каждый из каналов БЦПУ связан с двумя ПЭВМ РМ ДСП;

- Второй уровень - трехканальная резервированная управляющая ЭВМ БС, обеспечивающая сбор, предварительную обработку и хранение информации от датчиков (через модули ввода), а также управление выходными усилителями (через модули вывода);

- Третий уровень - блоки ввода-вывода, входящие в состав БУСО и осуществляющие непосредственное управление и контроль объектами низовой и локальной автоматики, в т.ч.:

- модули сбора информации (МСИ);

- модули выходных усилителей (МВУ).

Структурная схема УВК РА приведена на рисунке 2.8.

В целях повышения работоспособности и безопасности УВК блоки, составляющие УВК РА (БЦПУ, БС, БУСО, БУБКО), выполнены трехканальными. Каналы одинаковы по составу и функционируют под управлением входящих в БЦПУ и БС вычислительных устройств. Вычислительные устройства обеспечивают синхронизацию каналов и периодическое сравнение результатов их работы.

Основные функции управления и контроля реализуются в блоке БЦПУ, входящем в один из шкафов УВК РА. В свою очередь, блок БЦПУ содержит три одинаковых вычислительных канала, каждый из которых имеет две линии связи с двумя ПЭВМ РМ ДСП (до трех ПЭВМ в составе ЭЦ-ЕМ), с которого ведется управление объектами централизации.

Рисунок 2.8. Структурная схема УВК РА

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.

Устройства электропитания

Система ЭЦ-ЕМ на базе УВК РА предъявляет более жесткие требования к надежности системы энергоснабжения по сравнению с системами релейных централизаций – система энергоснабжения должна обеспечивать бесперебойное электропитание шкафов УВК РА и персональных ЭВМ рабочего места ДСП.

Организация питания релейного оборудования и напольных устройств системы ЭЦ-ЕМ аналогична организации питания систем релейных централизаций. На станциях, где возможно одновременное пропадание напряжения во всех фидерах, должны применяться устройства бесперебойного питания (УБП), обеспечивающие бесперебойность электропитания на время отсутствия напряжения во всех фидерах за счет преобразования постоянного напряжения резервного источника питания в требуемое переменное напряжение.

Конкретный выбор типа агрегата бесперебойного питания, типа батарей или электронных накопителей и их количество зависит от расчетной мощности нагрузки (шкафов УВК РА, ПЭВМ РМ ДСП) и максимально возможного времени прерывания питания всех фидеров.

Рисунок 2.6. Схема межпанельных и соединений питающей установки.

Рассмотрим схемы устройств энергоснабжения с организацией питания от двух независимых устройств питания с применением УБП, приведенные на рисунке 2.6.

Подключение устройств ЭЦ-ЕМ к источникам питания осуществляется через стойку питания, которая состоит из щита выключения питания, распределительного щита РЩ и устройств бесперебойного питания (с аккумуляторным резервом). Энергоснабжение микропроцессорной части системы ЭЦ-ЕМ (шкафов УВК РА, ПЭВМ РМ ДСП) осуществляется от устройства бесперебойного питания (УБП), при этом питание каждого вычислительного канала УВК РА и соответствующей ПЭВМ РМ ДСП осуществляется от разных фаз.

Для выключения всех видов питания в релейном помещении в случае пожара или других стихийных бедствий предназначен щит выключения питания и устройство дистанционного отключения шкафов УВК РА. Щит выключения питания позволяет подключать кабели трех внешних источников электроснабжения, а также кабели, идущие из аккумуляторного помещения.

2.4 Эксплуатационная характеристика станции Масловка.

Однониточный план составлен на основании схематического плана с осигнализованием станции Масловка и представлен в приложении 1.

Станция переоборудована на МПЦ типа ЭЦ-ЕМ.

В электрическую централизацию включено:

стрелок – 16;

светофоров: поездных – 14, маневровых – 11.

На станции предусмотрено:

безостановочный пропуск четных поездов по 2 и 4 путям, нечетных поездов по 1 и 3 путям;

двухнитевые лампы с переключением основной нити лампы при ее перегорании на резервную на красном огне светофора М20 и всех сигнальных показаниях поездных светофоров, за исключением пригласительных огней входных светофоров и белого огня маршрутного светофора НМ5;

стрелочные переводы оборудованы электроприводами типа СП – 6М с трехфазным электродвигателем переменного тока МСТ-0,3;

электрообогрев автопереключателей стрелочных приводов;

кодирование предусмотрено по I, III, 2, 4, 5 пути в четном и нечетном направлениях.

Общая структурная схема системы ЭЦ-ЕМ станции Масловка приведена в приложении 2.

2.5 Описание и работа УВК РА

УВК РА предназначен для управления стрелками и сигналами в составе микропроцессорной централизации стрелок и сигналов (ЭЦ-ЕМ), в том числе с возможностью использования интегрированных функций микропроцессорной автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования (АБТЦ-ЕМ), обеспечивающий безопасность движения поездов.

УВК РА данного исполнения обеспечивает управление устройствами низовой локальной автоматики станций, с количеством до 278 дискретных входов и до 238 дискретных выходов

В процессе функционирования УВК РА осуществляет алгоритмы управления и центральных зависимостей стрелок и сигналов с целью обеспечения высокой пропускной способности при обеспечении необходимых условий безопасности.

В системе ЭЦ-ЕМ УВК РА 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 РА;

- формирование и оперативную передачу в ПЭВМ РМ ДСП информации для отображения состояния объектов ЭЦ и результатов диагностирования УВК РА.

Основные функции УВК РА реализуются в процессе взаимодействия его составных частей и оператора – ДСП. Технологическая информация поступает на входы УВК РА от объектов низовой и локальной автоматики со свободных контактов реле.

Оборудование, размещенное в шкафу УСО и шкафу ЦПУ, 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 РА на входы объектов низовой локальной автоматики.

Сигналы контроля поступают на входы УВК РА от объектов низовой локальной автоматики со свободных контактов реле. Оперативная информация о ходе приема, пропуска и отправления поездов по станции и состоянии объектов управления передается по последовательным каналам из шкафа ЦПУ на три ПЭВМ, входящие в состав РМ ДСП, и отображается на экранах их мониторов.

Дежурный по станции имеет возможность вводить управляющие директивы при помощи клавиатур или «мыши» ПЭВМ комплекта РМ ДСП. Принтер, входящий в состав комплекта РМ ДСП, обеспечивает печать протокола работы УВК РА

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

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

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

- 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 РА 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 РА;

- оперативное отображение на РМ ДСП информации о результатах самодиагностирования УВК РА.

Электрическая структурная схема УВК РА приводится на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3.Электрическая структурная схема УВК РА

Рисунок 2.4. Компоновка шкафовУВК РА

Рисунок 2.5. Внешний вид СЦПУ и СБС

Компоновка шкафа УВК РА и схема расположения его составных частей приводятся на рисунках 2.4, 2.5.

Один шкаф УВК РА содержит:

- блок центрального постового устройства (БЦПУ), выполняющий основные функции управления и контроля УВК РА;

- блок устройства связи с объектом (БУСО), осуществляющий управление объектами низовой и локальной автоматики;

- три модуля питания БУСО;

- блок связи (БС) БЦПУ с БУСО;

- блок устройства безопасного контроля и отключения (БУБКО) питания каналов управления объектами низовой и локальной автоматики);

- платы разъемов для подключения внешних кабелей;

- сетевые фильтры на 24 В.

Шкаф УВК РА выполнен в виде несущего стального каркаса, на котором укреплены съемные стальные панели и одностворчатая дверь с запорным устройством. Габариты шкафа 2200´600´600 мм. Масса шкафа составляет не более 250 кг.

Субблоки СЦПУ и СБС изготовлены на базе модулей МК с габаритами 233,35´220´40,32 мм, с установленной процессорной платой 686Е.