СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и предназначена для контроля технического состояния устройств электрической централизации и автоматизации процесса управления движением поездов и маневровой работой, преимущественно на малых станциях.
Известна система электрической централизации, предназначенная для управления движением поездов и маневровой работой на железнодорожных станциях, реализованная на электромагнитных реле [Устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Учебник для вузов ж.д. транспорта: В 2-х ч. Под ред. Д.В. Шалягина / Д.В. Шалягин [и др.]. - М.: Маршрут. Ч I. - 2006. - С. 383-386].
Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля, устройства электропитания (источник питания устройств), наборную группу (наборные схемы), исполнительную группу (исполнительные схемы) а также аппарат управления и контроля.
Объекты управления и контроля являются напольными объектами централизации и представляют собой светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи.
Наборная группа предназначена для фиксации действий дежурного по станции на аппарате управления и передачи команд в исполнительную группу централизации.
Исполнительная группа предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов и передачи воздействий на напольные объекты централизации.
Наборная и исполнительная группы выполнены в виде блоков электромагнитных реле, реализующих релейно-контактные схемы.
Аппарат управления и контроля выполнен с пультом управления и информационным табло и предназначен для ввода управляющих команд, а также для отображения информация о текущем состоянии напольных объектов централизации.
Напольные объекты централизации соединены с исполнительной группой, которая в свою очередь соединена с ее наборной группой. Аппарат управления и контроля подключен к наборной группе. Устройства электропитания соединены с наборной и исполнительной группой.
Устройство работает следующим образом.
Дежурный по станции, на основании информации, представленной на информационном табло о состоянии напольных объектов централизации, формирует на пульте управления команды по установке, отмене или искусственной разделке маршрутов. Сформированные команды передаются на реле наборной группы. Реле наборной группы определяют категорию устанавливаемого маршрута, его начало и конец. Соответствующие реле наборной группы формируют управляющие сигналы на напольные объекты централизации, которые поступают на соответствующие реле исполнительной группы. Реле исполнительной группы передают команды управления на соответствующие напольные объекты централизации.
В случае выполнения условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, напольные объекты централизации выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде в блоки исполнительной группы. Реле исполнительной группы, получив данную информацию, создают условия для реализации устанавливаемого маршрута и передают на информационное табло информацию об изменившемся состоянии напольных объектов централизации. При проследовании подвижной единицы по установленному маршруту происходит его автоматическое размыкание. Изменение состояния напольных объектов централизации отражается на информационном табло и позволяет дежурному по станции осуществлять поездную и маневровую работу на станции.
При нарушении условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, электромагнитные реле исполнительной группы переключаются в состояние, запрещающее напольным объектами централизации реализацию команд управления, тем самым, обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных станциях.
Кроме того, известная система электрической централизации имеет ряд функциональных возможностей, позволяющих дежурному по станции осуществлять руководство движением поездов в пределах области управления. При этом отсутствует возможность контроля исправного состояния элементов самой системы и выявления места их повреждения в случае отказа.
Достоинство известной системы электрической централизации заключается в обеспечении требуемой безопасности движения поездов, что обусловлено надежным отключением ответственных цепей при нарушении условий безопасности движения благодаря использованию релейно-контактного принципа построения схем исполнительной группы.
Недостатком известной системы является ограниченность ее функциональных возможностей, что обусловлено низким информационным ресурсом релейно-контактного принципа построения наборной и исполнительной групп, а также низкая точность оценки состояния элементов централизации из-за субъективного восприятия дежурным по станции получаемой информации.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков с заявляемым решением является система электрической централизации, предназначенная для автоматизации процесса управления движением поездов и маневровой работой, преимущественно на малых станциях, реализованная на основе блоков электромагнитных реле и устройстве автоматизированного рабочего места [Патент №121217 РФ, МПК B61L 9/14 (2006.01). Система электрической централизации/ А.И. Годяев, А.Г. Прохоренко; ДВГУПС (РФ). - №2012121281/11; Заявлено 23.05.2012; Опубл. 20.10.2012, БИ №29-2 с. 1 ил.].
Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля, устройства электропитания, исполнительную группу, наборную группу, блоки ввода и вывода информации, а также устройство автоматизированного рабочего места.
Объекты управления и контроля являются напольными объектами централизации и представляют собой светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи.
Устройство электропитания обеспечивает электропитание напольных объектов централизации, исполнительной группы, наборной группы, блоков ввода и вывода информации.
Наборная и исполнительная группы выполнены в виде блоков электромагнитных реле, реализующих релейно-контактные схемы.
Наборная группа предназначена для фиксации действий дежурного по станции на автоматизированном рабочем месте и передачи команд в блоки реле исполнительной группы.
Исполнительная группа предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов, а также для передачи воздействий на напольные объекты централизации.
Устройство автоматизированного рабочего места предназначено для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации, а также для ввода управляющих команд в систему электрической централизации и выполнено на основе двух резервированных ПЭВМ.
Блоки ввода и вывода информации предназначены для организации обмена информацией между устройством автоматизированного места и блоками наборной и исполнительной групп.
Устройство автоматизированного рабочего места, посредством блока ввода информации, соединено с информационными выходами блоков наборной и исполнительной групп. Управляющий вход наборной группы, посредством блока вывода информации соединен с информационным выходом автоматизированного рабочего места, а приемный вход - с передающим выходом исполнительной группы. Передающий выход наборной группы соединен с приемным входом исполнительной группы. Вход объектов управления и контроля соединен с рабочим выходом исполнительной группы, а выход объектов управления и контроля подключен к контрольному входу исполнительной группы. Устройство электропитания подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля, исполнительной и наборной групп, блоков ввода и вывода информации.
Известная система электрической централизации работает следующим образом.
Дежурный по станции осуществляет руководство движением поездов с использованием устройства автоматизированного рабочего места. На основании информации, представленной на мониторе активной ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места, дежурный по станции формирует команды на задание, размыкание или отмену устанавливаемого маршрута. Управляющие воздействия, возникающие на выходе устройства автоматизированного рабочего места при реализации соответствующих команд, поступают в блок вывода информации. Блок вывода информации передает управляющее воздействие в блоки наборной группы. В блоках наборной группы срабатывают соответствующие реле, изменяя свое состояние. Информация об изменившемся состоянии реле наборной группы, через блок ввода информации передается в ПЭВМ автоматизированного рабочего места. Активная ПЭВМ фиксирует изменившееся состояние реле наборной группы и формирует на мониторе сообщение о реализации команды.
Соответствующие реле блоков наборной группы после срабатывания, формируют управляющие сигналы, предназначенные для напольных объектов централизации, и передают их в блоки реле исполнительной группы. Соответствующие реле исполнительной группы формируют команды управления и передают их на объекты централизации.
В случае выполнения условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, напольные объекты централизации выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде на реле исполнительной группы. Блоки исполнительной группы, получив данную информацию, создают условия для реализации устанавливаемого маршрута и передают сигнал о реализации маршрута на блок ввода информации.
При нарушении условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, электромагнитные реле исполнительной группы переключаются в состояние, запрещающее напольным объектами централизации реализацию команд управления, тем самым, обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных станциях.
Блок ввода информации осуществляет контроль состояния реле наборной и исполнительной групп. Информация о состоянии реле наборной и исполнительной групп с выхода блока ввода информации поступает на входы ПЭВМ автоматизированного рабочего места. На основе полученных данных ПЭВМ формируют условно графическое изображение состояния объектов управления и контроля в текущий момент времени, которое позволяет дежурному по станции осуществлять поездную и маневровую работу на станции.
Известная система электрической централизации обеспечивает выполнение функций присущих релейным системам электрической централизации, таких как контроль состояния и управление напольными объектами централизации с соблюдением условий безопасности движения поездов, слежение за движением поездов в пределах области управления, отображение поездной ситуации на станции в текущий момент времени, а также новых функций, таких как: автоматизация задания маршрутов, обеспечение дежурного по станции нормативно-справочной информацией, интеграция с вышестоящими системами, протоколирование и архивация действий дежурного по станции и состояния устройств централизации. При этом отсутствует возможность контроля исправного состояния элементов самой системы и выявления места их повреждения в случае отказа.
Достоинством известной системы электрической централизации является обеспечение требуемой безопасности движения при расширении функциональных возможностей системы, обусловленное использованием вычислительной техники.
Недостатком известной системы является низкая точность оценки состояния элементов централизации из-за субъективного восприятия дежурным по станции получаемой информации, что обусловлено отсутствием автоматизированного средств контроля состояния элементов системы.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке системы электрической централизации, позволяющей повысить точность оценки состояния элементов системы за счет автоматизации контроля их состояния.
Для решения поставленной задачи система электрической централизации, содержащая объекты управления и контроля, устройства электропитания, наборную группу, предназначенную для фиксации действий дежурного по станции на устройстве автоматизированного рабочего места, исполнительную группу, предназначенную для обеспечения безопасности движения поездов и для передачи воздействий на напольные объекты централизации, устройство автоматизированного рабочего места, выполненное на основе двух резервированных ПЭВМ и предназначенное для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации, а также для ввода управляющих команд в систему электрической централизации, блоки ввода и вывода информации, организующие обмен информацией между блоками наборной, исполнительной групп и устройством автоматизированного рабочего места, при этом вход объектов управления и контроля соединен с рабочим выходом исполнительной группы, а выход подключен к контрольному входу исполнительной группы, информационный выход исполнительной группы соединен с первым информационным входом блока ввода информации, устройство электропитания подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля, исполнительной группы, блоков ввода и вывода информации, приемный вход наборной группы соединен с передающим выходом исполнительной группы, управляющий вход - с выходом блока вывода, третий вход - с устройством электропитания, а передающий выход наборной группы соединен с приемным входом исполнительной группы, информационный выход - со вторым информационным входом блока ввода информации, выход которого подключен к входам ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала, выходы которых соединены с входом блока вывода информации, снабжена модулями диагностики и контроля, предназначенными для контроля состояния элементов системы электрической централизации и устройством анализа и формирования диагностических решений, принимающим решение о правильности работы системы, и осуществляющим передачу диагностической информации в системы диспетчерского контроля, при этом каждый модуль диагностики и контроля включен в состав соответствующей ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места, а передающие выходы модулей диагностики и контроля соединены с приемными входами устройства анализа и формирования диагностических решений, информационный выход которого имеет возможность подключения к системам диспетчерского контроля.
Заявляемое решение отличается от прототипа введением новых элементов и новыми взаимосвязями элементов в устройстве, а именно в систему электрической централизации введены модули диагностики и контроля состояния объектов, предназначенные для контроля состояния элементов системы электрической централизации и устройство анализа и формирования диагностических решений, предназначенное для принятия решения о правильности работы системы электрической централизации и передачи диагностической информации в системы диспетчерского контроля, при этом каждый модуль диагностики и контроля включен в состав соответствующей ПЭВМ устройства автоматизированного рабочего места, а передающие выходы модулей диагностики и контроля соединены с приемными входами устройства анализа и формирования диагностических решений, информационный выход которого подключается к системам диспетчерского контроля.
Наличие существенных отличительных признаков в совокупности существенных признаков устройства свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Введение в систему электрической централизации модулей диагностики и контроля и устройства анализа и формирования диагностических решений, приводящее к новым взаимосвязям элементов устройства в совокупности существенных признаков устройства, позволяет повысить точность оценки состояния элементов централизации за счет автоматизированного контроля состояния ее элементов.
На фигуре представлена структурная схема системы электрической централизации, подтверждающая работоспособность и промышленную применимость заявляемой полезной модели.
Система электрической централизации содержит объекты управления и контроля 1, устройства электропитания 2, исполнительную группу 3, наборную группу 4, блок ввода информации 5 и блок вывода информации 6, а также устройство автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала 7, включающее в себя две резервируемые ПЭВМ 8, 9 снабженные модулями диагностики и контроля 10, 11, а также устройство анализа и формирования диагностических решений 12.
Объекты управления и контроля 1 являются напольными объектами централизации и представляют собой светофоры, стрелочные электроприводы, рельсовые цепи.
Устройство электропитания 2 обеспечивает электропитание напольных объектов централизации 1, исполнительной группы 3, наборной группы 4, блоков ввода 5 и вывода 6 информации.
Наборная 4 и исполнительная 3 группы выполнены в виде блоков электромагнитных реле, реализующих релейно-контактные схемы.
Исполнительная группа 3 предназначена для проверки условий, обеспечивающих безопасность движения поездов, а также для передачи воздействий на напольные объекты централизации.
Наборная группа 4 предназначена для фиксации действий дежурного по станции на автоматизированном рабочем месте и передачи команд в блоки исполнительную группу 3.
Блок ввода информации 5 предназначен для сбора информации о состоянии реле наборной и исполнительной групп и передачи ее в устройство автоматизированного рабочего места 7.
Блок вывода информации 6 предназначен для передачи управляющих воздействий от автоматизированного рабочего места 7 к реле наборной группы 4.
Устройство автоматизированного рабочего места 7 предназначено для отображения информации о текущем состоянии напольных объектов централизации, а также для вывода управляющих команд в систему электрической централизации и выполнено на основе двух резервированных ПЭВМ 8, 9 с соответствующим программным обеспечением.
Модули диагностики и контроля 10, 11, входящие в состав устройства автоматизированного рабочего места, предназначены для контроля состояния элементов системы электрической централизации.
Устройство анализа и формирования диагностических решений 12 принимает решение о правильности работы системы электрической централизации и передает диагностическую информацию в системы диспетчерского контроля.
Информационные входы ПЭВМ 8 и 9 автоматизированного рабочего места 7 соединены с выходом блока ввода информации 5, а информационные выходы - с входом блока вывода информации 6. Передающие выходя модулей диагностики и контроля 10, 12, входящие состав соответствующих ПЭВМ 8, 9, соединены с приемными входами устройства анализа и формирования диагностических решений, информационный выход которого подключается к системам диспетчерского контроля. Управляющий вход наборной группы 4 соединен с выходом блока вывода информации 6, а информационный выход подключен ко второму информационному входу блока ввода информации 5. Первый информационный вход блока ввода информации соединен с информационным выходом исполнительной группы 3. Передающий выход наборной группы 4 соединен с приемным входом исполнительной группы 3, а приемный вход - с передающим выходом исполнительной группы 3. Вход объектов управления и контроля 1 соединен с рабочим выходом исполнительной группы 3, а выход объектов управления и контроля 1 подключен к контрольному входу исполнительной группы 3. Устройство электропитания 2 подключено к соответствующим входам объектов управления и контроля 1, исполнительной 3 и наборной 4 групп, блоков ввода 5 и вывода 6 информации.
Система электрической централизации работает следующим образом.
Дежурный по станции на автоматизированном рабочем месте 7 устанавливает одну из ПЭВМ, например 8, в качестве активной. Резервная ПЭВМ 9 используется как средство визуализации для отображения нормативно-справочной информации и оперативной информации о состоянии объектов централизации 1. При этом модули диагностики и контроля 10, 11 активной 8 и резервной ПЭВМ 9 осуществляют сбор сведений о выполняемых операциях и состоянии объектов централизации. Полученная информация передается в устройство анализа и формирования диагностических решений 12. Устройство анализа и формирования диагностических решений 12 функционирует на основе математической модели системы электрической централизации. На основании данных, поступающих от модулей диагностики и контроля 8, 9, устройство анализа и формирования диагностических решений 12 проверяет корректность работы каждой ПЭВМ 8, 9. Кроме этого в результате анализа динамики изменения состояния объектов централизации и сравнения ее с математической моделью, устройство анализа и формирования диагностических решений 12 осуществляет контроль правильности их функционирования и прогнозирование нарушения нормальной работы объектов централизации в краткосрочной перспективе. Каждому состоянию объекта соответствует свой допустимый предел параметров нормального функционирования. В случае превышения границ соответствующих нормальному режиму функционирования, в соответствии с диагностическими алгоритмам, устройство анализа и формирования диагностических решений 12 генерирует сообщение о неисправности, ее вероятной причине и способе устранения. Данное сообщение отображается на мониторе активной ПЭВМ и передается в системы диспетчерского контроля. Дежурный по станции получает сообщение о возникновении опасной ситуации, после чего по рекомендации программы контроля оповещает обслуживающий технический персонала о неисправности. Устройство анализа и формирования диагностических решений 12 взаимодействует с системами диспетчерского контроля через стандартные стыки вычислительных средств.
В режиме нормального функционирования дежурный по станции на активной ПЭВМ 8 формирует команды управления объектами централизации. После ввода команды управления система формирует запрос на правильность воспринятой информации. Дежурный по станции проверяет правильность введенной команды, после чего система осуществляет проверку ее допустимости. В случае ввода не допустимой команды, дежурный по станции получает сообщение о не корректных действиях. Управляющее воздействие удерживается на выходе автоматизированного рабочего места 7 и поступает на вход блока вывода информации 6. Блок вывода информации 6 передает управляющее воздействие в наборную группу 4. В наборной группе 4 срабатывают соответствующие реле, изменяя свое состояние. Информация об изменившемся состоянии реле наборной группы 4 передается на второй информационный вход блока ввода информации 5,который передает полученную информацию на входы ПЭВМ 8, 9 автоматизированного рабочего места 7. Активная ПЭВМ 8 фиксирует изменившееся состояние реле наборной группы 4 и сбрасывает управляющее воздействие, удерживаемое на выходе автоматизированного рабочего места 7. Управляющее воздействие, удерживаемое на выходе автоматизированного рабочего места 7, сбрасывается также по истечении выдержки времени при нарушении работы реле наборной группы 4. При этом на мониторе ПЭВМ 8, 9 формируется сообщение о не выполнении команды.
Соответствующие реле наборной группы 4 после срабатывания формируют управляющие сигналы, предназначенные для напольных объектов централизации 1, и передает их на реле исполнительной группы 3. Соответствующие реле исполнительной группы 3 формируют команды управления и передают их на объекты централизации 1.
В случае выполнения условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, напольные объекты централизации 1 выполняют полученную команду и передают информацию о выполненной команде на реле исполнительной группы 3. Исполнительная группа 3, получив данную информацию, создает условия для реализации устанавливаемого маршрута и передает сигнал о реализации маршрута на блок ввода информации 5.
При нарушении условий безопасного проследования поезда по устанавливаемому маршруту, электромагнитные реле исполнительной группы 3 переключаются в состояние, запрещающее напольным объектами централизации 1 реализацию команд управления, тем самым, обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных станциях.
Блок ввода информации 5 осуществляет контроль состояния реле наборной 4 и исполнительной 3 групп. Информация о состоянии реле наборной 4 и исполнительной 3 групп с выхода блока ввода информации 5 поступает на информационные входы ПЭВМ 8, 9 автоматизированного рабочего места 7. На основе полученных данных ПЭВМ 8, 9 формируют условно графическое изображение состояния объектов управления и контроля 1, а также передают эти данные в модули диагностики и контроля 10, 11. В процессе работы системы на ПЭВМ 8, 9 автоматически протоколирует состояние устройств централизации, а также действия, совершаемые дежурным по станции.
Система электрической централизации обеспечивает следующие функциональные возможности:
- автоматизированный контроль состояния и управления объектами централизации с соблюдением условий безопасности движения поездов;
- слежение за движением поездов в пределах области управления;
- отображение поездной ситуации на станции в текущий момент времени;
- автоматизацию задания маршрутов,
- обеспечения дежурных по станции нормативно-справочными данными;
- интеграцию с вышестоящими системами управления движением поездов;
- протоколирование, архивацию действий дежурного по станции и состояния устройств централизации;
- контроль работоспособности элементов системы.
Таким образом, заявляемая система электрической централизации при реализации сохраняет функциональные возможности системы, как в прототипе, имеет дополнительные возможности автоматизированного контроля состояния элементов системы, тем самым повышает точность оценки состояния элементов системы.