Система микропроцессорной централизации
MICROPROCESSOR CENTRALIZATION SYSTEM

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и предназначено для управления движением поездов на станциях и перегонах железных дорог, метрополитенов, а также промышленных предприятий, посредством безопасного бесконтактного управления стрелками, светофорами, рельсовыми цепями, автостопами и другими напольными объектами.
Известна микропроцессорная система централизации и автоблокировки на железнодорожном транспорте (RU 107753, B61L 27/04, B61L 19/04, опубл. 27.08.2011), содержащая центральный процессор, включающий микропроцессоры, устройства связи с объектом (УСО), включающие интерфейсные модули сбора информации (МСИ) о состоянии объектов контроля железнодорожной станции и прилегающих перегонов, интерфейсные модули передачи ответственных команд (МОК), которые подключены к исполнительным устройствам электрической централизации и автоблокировки (ЭЦ и АБ), центральный процессор содержащий три микропроцессора, которые межканально связаны между собой и каждый из них связан с двумя соседними микропроцессорами, при этом к процессору подключены с одной стороны автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), а с другой - трехканальные устройства УСО, подсоединенные к исполнительным устройствам ЭЦ и АБ через релейно-контактный интерфейс (РКИ), содержащий реле объектов контроля и управляющие реле, при этом трехканальные устройства УСО содержат периферийные микропроцессоры, модули МСИ, связанные с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми контактами РКИ и модули МОК.
Недостатком данной системы является наличие реле, что ограничивает ее быстродействие. Это обусловлено тем, что применение релейно-контактной аппаратуры является весьма нежелательным в современных микропроцессорных системах, в силу трудоемкости интеграции в соответствующие информационные и вычислительные структуры из-за низкого быстродействия и потребности в дополнительных переходных устройствах (Сапожников Вл. В. и др. Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта./Под ред. Сапожникова Вл.В. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008, с. 184).
Известна микропроцессорная централизация стрелок и сигналов (RU 133798, B61L 25/02, B61L 27/04, опубл. 27.10.2013), содержащая по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место дежурного по станции и/или диспетчера, при необходимости автоматизированные рабочие места электромеханика, шкаф телекоммуникационный (ШТК), средний уровень включает, по меньшей мере, один управляющий контроллер централизации (УКЦ), включающий, по меньшей мере, один контроллер централизации (КЦ), безопасные устройства сопряжения (УСО), при необходимости пульт-табло резервного управления, интерфейсные релейные схемы, напольное оборудование, систему электропитания.
Недостатком данной системы является наличие релейных схем, что ограничивает ее быстродействие, т.к. применение релейно-контактной аппаратуры, является весьма нежелательным в современных микропроцессорных системах, для которых намного более предпочтительными являются бесконтактные технические решения.
Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением к заявляемому изобретению является микропроцессорная система централизации стрелок и сигналов (RU 2495778, B61L 21/04, опубл. 20.10.2013), содержащая по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место дежурного по станции, по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место электромеханика, по меньшей мере одно средство для организации передачи информации между микропроцессорной системой централизации и другими внешними информационными системами, по меньшей мере одно двухканальное устройство обработки информации и выработки управляющих воздействий, содержащее два промышленных компьютера, работающих под управлением идентичного или диверситетного программного обеспечения, объединенные в локальную вычислительную сеть, а также, по меньшей мере один микропроцессорный блок управления и контроля состояния напольных устройств, подключенный к двухканальному устройству обработки информации и выработки управляющих воздействий через два идентичных последовательных порта таким образом, что используется один порт одного промышленного компьютера, а второй порт - второго промышленного компьютера и состоящий из безопасных многоканальных модулей включения исполнительных реле и безопасных многоканальных модулей контроля состояния контактов исполнительных реле, при этом один вход каждого модуля подключен к одному последовательному интерфейсу, а второй - ко второму интерфейсу, а выходы модулей через релейные схемы увязки подключены к напольным устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики, причем к каждому двухканальному устройству обработки информации и выработки управляющих воздействий через два дополнительных последовательных интерфейса подключается второй микропроцессорный блок управления и контроля состояния напольных устройств, идентичный первому, при этом выходы первого и второго блоков управления и контроля состояния напольных устройств объединены по схеме логического ИЛИ через дополнительную релейную схему и через релейные схемы увязки подключены к одним и тем же напольным устройствам.
Недостатком данной системы является необходимость применения релейных схем, что ограничивает ее быстродействие, т.к. применение релейно-контактной аппаратуры, является весьма нежелательным в современных микропроцессорных системах, для которых намного более предпочтительными являются бесконтактные технические решения.
Задача изобретения заключается в повышении быстродействия системы за счет применения бесконтактных устройств сопряжения для увязки с напольным оборудованием.
Технический результат достигается тем, что система микропроцессорной централизации, содержащая по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), по меньшей мере одно автоматизированное рабочее место электромеханика (АРМ ШН), два двухканальных устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий, содержащих по два промышленных компьютера, работающих под управлением идентичного или диверситетного программного обеспечения и отличающаяся тем, что дополнительно содержит по меньшей мере один контроллер вспомогательных функций (КВФ), резервированный коммутатор локальной вычислительной сети (ЛВС), основной и резервный безопасный контроллер комплекта (БКК), по меньшей мере один основной блок бесконтактных устройств сопряжения с напольными объектами (УСО) первой станции, по меньшей мере один резервный блок УСО первой станции, по меньшей мере одно устройство сопряжения с неответственными объектами ввода-вывода (УВВ) первой станции, по меньшей мере один основной блок УСО последующей станции, по меньшей мере один резервный блок УСО последующей станции, по меньшей мере одно устройство сопряжения с неответственными объектами ввода-вывода (УВВ) последующей станции, три модуля сопряжения со средой первой станции и по меньшей мере три модуля сопряжения со средой последующей станции, при этом все АРМ, промышленные компьютеры обоих двухканальных устройств обработки информации и выработки управляющих воздействий и КВФ объединены в локальную сеть при помощи резервированного коммутатора ЛВС, а в двухканальных устройствах обработки информации и выработки управляющих воздействий промышленные компьютеры в каждой паре соединены между собой отдельным каналом обмена данными, причем к двухканальному выходу первого двухканального устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий подключены двухканальный вход основного БКК, к двухканальному выходу второго двухканального устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий подключен двухканальный вход резервного БКК, при этом двухканальный выход основного БКК, двухканальный выход резервного БКК, двухканальные входы по меньшей мере одного основного и одного резервного блоков УСО первой станции, двухканальные входы первого и второго модулей сопряжения со средой первой станции поканально объединены между собой, а выход КВФ подключен к входу третьего модуля сопряжения со средой первой станции и входу по меньшей мере одного УВВ первой станции, причем выходы первого, второго и третьего модулей сопряжения со средой первой станции предназначены для подключения по меньшей мере первого, второго, третьего модулей сопряжения со средой последующих станций, причем к двухканальным выходам первого модуля сопряжения со средой последующей станции подключены двухканальные входы по меньшей мере одного основного блока УСО последующей станции, а к двухканальным выходам второго модуля сопряжения со средой последующей станции подключены двухканальные входы по меньшей мере одного резервного блока УСО последующей станции, при этом к выходам третьего модуля сопряжения со средой последующей станции подключены входы по меньшей мере одного УВВ последующей станции.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема заявляемого устройства.
Заявляемая система микропроцессорной централизации содержит автоматизированное рабочее место 1 дежурного по станции (АРМ ДСП), автоматизированное рабочее место 2 электромеханика (АРМ ШН), резервированный коммутатор 3 локальной вычислительной сети (ЛВС), первое 4 и второе 5 двухканальное устройство обработки информации и выработки управляющих воздействий, содержащее по два промышленных компьютера, реализованных в виде основной пары контроллеров логики централизации (КЛЦ) 4.1 и 4.2 и резервной пары КЛЦ 5.1. и 5.2, контроллер 6 вспомогательных функций (КВФ), основной 7 и резервный 8 безопасный контроллер комплекта (БКК), основной 9 и резервный 10 блоки бесконтактных устройств сопряжения с напольными объектами (УСО) первой станции, основной 11 и резервный 12 блоки УСО второй станции, основной 13 и резервный 14 блоки УСО последующей N-станции, устройство 15 сопряжения с неответственными объектами ввода-вывода (УВВ) первой станции, УВВ 16 второй станции, УВВ 17 последующей N-станции и первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21, пятый 22, шестой 23, седьмой 24, восьмой 25, девятый 26 модули сопряжения со средой.
Система микропроцессорной централизации имеет следующие соединения.
АРМ ДСП 1, АРМ ШН 2, промышленные компьютеры первого 4 и второго 5 двухканального устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий, реализованные в виде основной пары КЛЦ 4.1 и 4.2 и резервной пары КЛЦ 5.1. и 5.2, КВФ 6 объединены в локальную сеть при помощи резервированного коммутатора ЛВС 3. Каждый из двух основных 4.1 и 4.2 КЛЦ, аналогично каждому из двух резервных 5.1 и 5.2 КЛЦ, соединен между собой отдельным каналом обмена данными. К двухканальному выходу первого 4 двухканального устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий подключены двухканальный вход основного БКК 7, к двухканальному выходу второго 5 двухканального устройства обработки информации и выработки управляющих воздействий подключен двухканальный вход резервного БКК 8, при этом двухканальный выход основного БКК 7, двухканальный выход резервного БКК 8, двухканальные входы основного 9 и резервного 10 блоков УСО первой станции, двухканальные входы первого 18, второго 19 модулей сопряжения со средой поканально объединены между собой. Выход КВФ 6 подключен к входу третьего 20 модуля сопряжения со средой и входу УВВ 15 первой станции. Выходные каналы передачи данных первого 18, второго 19 и третьего 20 модулей сопряжения со средой поканально связаны с входными каналами передачи данных модулей сопряжения со средой 21, 22, 23 второй и 24, 25, 26 последующей N-станции, причем к двухканальным выходам четвертого 21 модуля сопряжения со средой подключены двухканальные входы основного 11 блока УСО второй станции, к двухканальным выходам пятого 22 модуля сопряжения со средой подключены двухканальные входы резервного 12 блока УСО второй станции, к двухканальным выходам седьмого 24 модуля сопряжения со средой подключены двухканальные входы основного 13 блока УСО последующей N-станции, к двухканальным выходам восьмого 25 модуля сопряжения со средой подключены двухканальные входы резервного 14 блока УСО последующей N-станции. К выходу шестого 23 модуля сопряжения со средой подключен вход УВВ 16 второй станции, а к выходу девятого 26 модуля сопряжения со средой подключен вход УВВ 17 последующей N-станции. Выходы основного 9 и резервного 10 блока УСО непосредственно подключены к напольным объектам железнодорожной автоматики первой станции, выходы основного 11 и резервного 12 блока УСО непосредственно подключены к напольным объектам железнодорожной автоматики второй станции, а выходы основного 13 и резервного 14 блока УСО непосредственно подключены к напольным объектам железнодорожной автоматики последующей N-станции. Выходы УВВ 15 подключены к неответственному вспомогательному оборудованию первой станции, выходы УВВ 16 подключены к неответственному вспомогательному оборудованию второй станции, выходы УВВ 17 подключены к неответственному вспомогательному оборудованию последующей N-станции.
Система микропроцессорной централизации работает следующим образом.
При формировании управляющей команды дежурным по станции, при помощи АРМ ДСП 1, управляющее воздействие поступает в первое 4 и второе 5 двухканальное устройство обработки информации и выработки управляющих воздействий, содержащие по два промышленных компьютера, реализованных в виде основной пары КЛЦ 4.1 и 4.2 и резервной пары КЛЦ 5.1. и 5.2, в которых происходит параллельная алгоритмическая проверка возможности его реализации с учетом технологической обстановки на станции и перегонах и соблюдения всех условий безопасности. Далее, в зависимости от активности основного 7 или резервного 8 БКК и успешности результата сравнения идентичности, проходящих в них, потоках информации обеспечивается передача управляющего воздействия на двухканальные входы основного 9 или резервного 10 блоков УСО первой станции, а также через модули сопряжения со средой 18, 19, 21, 22, 24, 25 на двухканальные входы основных 11, 13 или резервных 12, 14 блоков УСО второй и последующей N-станции, в результате чего происходит срабатывание, соответствующего адресу в команде, напольного объекта железнодорожной автоматики. Информация о контроле состояния напольных объектов железнодорожной автоматики формируется блоками УСО 9, 10, 11, 12, 13, 14 и передается, в зависимости от активности через основной 7 или резервный 8 БКК, осуществляющего сверку ее идентичности между каналами, в первое 4 или второе 5 двухканальное устройство обработки информации и выработки управляющих воздействий, которое формирует команду телесигнализации для отображения на АРМ ДСП 1 и АРМ ШН 2. Ввод-вывод информации от неответственного вспомогательного оборудования осуществляется УВВ 15, 16, 17 и обрабатывается в КВФ 6. Блоки УСО 9, 10, 11, 12, 13, 14 представляют собой функциональные преобразователи с несимметричной характеристикой отказов, реализованные на полупроводниковой элементной базе, что в сочетании с дублированной архитектурой системы позволяют непосредственно управлять состоянием напольных устройств железнодорожной автоматики и контролировать их состояние без использования реле первого класса надежности.
Таким образом, введение в систему микропроцессорной централизации по меньшей мере одного КВФ, ЛВС, основного и резервного БКК, по меньшей мере одного основного блока УСО, по меньшей мере одного резервного блока УСО, по меньшей мере одного УВВ, по меньшей мере шести модулей сопряжения со средой позволяет полностью исключить применение релейно-контактной аппаратуры при управлении и контроле состояния напольных объектов железнодорожной автоматики, что повышает быстродействие системы.
К недостаткам применения релейно-контактной аппаратуры также относят значительный расход дорогостоящих материалов, таких как серебро и медь, при ее изготовлении, относительно большие габариты и массу, ограниченный коммутационный ресурс, трудоемкость обслуживания в виде необходимости межинтервальных профилактических проверок и ремонта. Поэтому дополнительный эффект предлагаемого технического решения заключается в облегчении труда обслуживающего персонала и снижении капитальных и эксплуатационных затрат.