CC BY
105УДК 656.25
А. Б. Никитин, д-р техн. наук
А. А. Козлов С. В. Ракчеев
ЭТАПЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ЦЕНТРА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ЛИТОВСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ
В 2006 году Центром компьютерных железнодорожных технологий (ЦКЖТ) кафедры «Автоматика и телемеханика на ж. д.» ПГУПС было начато осуществление проекта комплексной реконструкции двух диспетчерских кругов АО «Литовус гележинкеляй» (Литовская железная дорога - ЛГ).
Целью первого этапа реконструкции являлась замена центрального поста диспетчерской централизации (ДЦ) «Нева» Вильнюсского узла ЛГ и перенос центрального поста ДЦ «Луч» участка Мажекяй - Шяуляй -Радвилишкис из Шяуляя в дирекцию ЛГ в Вильнюсе, примерно на 200 км. К этому времени у ЦКЖТ уже был опыт выполнения подобных проектов. Программно-аппаратные средства диспетчерской централизации ДЦ-МПК [1], созданные при реализации более ранних проектов, позволили успешно и в кратчайшие сроки (4 месяца) реализовать поставленные на первом этапе реконструкции диспетчерских кругов ЛГ задачи.
В данной статье описываются особенности архитектуры и работы ДЦ-МПК, смонтированной работниками ЦКЖТ в дирекции ЛГ при реализации первого этапа реконструкции центра диспетчерского управления движением поездов на ЛГ.
Аппаратура реконструированного Вильнюсского центрального поста ДЦ ЛГ позволяет:
- производить прием и дешифрацию кодов телесигнализации (ТС) от линейных пунктов ДЦ «Нева» и «Луч»;
- передавать коды ТС на автоматизированные рабочие места поездных диспетчеров центрального поста ДЦ (АРМ ЦДП);
- производить прием от АРМ ДНЦ и передачу в канал телеуправления (ТУ) на линейные пункты команды управления ДЦ «Нева» и «Луч»;
- переключать комплекты аппаратуры обработки каналов;
- выполнять протоколирование и диагностику каналов телеуправления и телесигнализации.
Передача данных с линейных пунктов ДЦ ЛГ (сигналов ТС) производится по физической двухпроводной линии (ФЛ) связи. Каждая линия связи рассчитана на организацию 3 каналов (4 для ДЦ «Луч») ТС по 23 группы из 20 объектов в каждом и 1 канала ТУ на всю ФЛ (стандартный
14
протокол ДЦ «Нева»). Подключение ФЛ производится на клеммной панели на специальных клеммах, позволяющих осуществить параллельное подключение измерительного прибора (осциллографа, вольтметра и т. п.) и произвести отключение модема и блока согласования от внешней линии.
Модем комплекса технических средств объектных контроллеров (КТС ОК) ДЦ-МПК является основной каналообразующей аппаратурой и обеспечивает функции усиления, демодуляции и анализа правильности структуры кодовой последовательности сигналов ТС. Сигналы модема обрабатываются отдельным программным процессом в выделенной области памяти АРМ ДНЦ.
При обработке каналов телесигнализации в КТС ОК сохраняется цикл работы существующих систем «Нева» и «Луч», равный 5,376 с. Информация от КТС ОК о состоянии объектов контроля передается на АРМ ДНЦ в режиме реального времени с периодичностью 1 секунда.
При передаче команд ТУ модем формирует управляющий код (временные параметры, стартовый и стоповый импульсы), а также осуществляет модуляцию и задает необходимый уровень аналогового сигнала ТУ.
Для передачи команд телеуправления поездным диспетчером Вильнюсского центрального поста ДЦ на АРМ ДНЦ выбираются объекты управления, которым соответствуют определённые кодовые последовательности, содержащие адресную и исполнительную части. Кодовая последовательность, формируемая программным обеспечением (ПО) АРМ ДНЦ, передается в модем, который по локальной вычислительной сети (ЛВС) воспринимает его, формирует сигнал ТУ и через блок согласования модема (БСМ) передает его в линию.
Каждый модем поддерживает до четырех непрерывных соединений в соответствии с протоколом TCP. Для установления соединения используется порт 1024, обеспечивающий три непрерывные TCP-соединения. При установлении соединения модем выступает в роли сервера, АРМ ДНЦ - в роли клиента. После установления TCP-соединения АРМ ДНЦ может получать доступ к памяти модема. В памяти данных модема хранится информация о принятых данных ТС. Кроме того, одно TCP-соединение может быть установлено по порту 1000. Данное соединение используется для конфигурирования модема - задание IP-адреса и кода адреса станции.
После установления TCP-соединения модем начинает периодически передавать TCP-пакеты с ТС и служебными данными. Служебные данные содержат информацию об уровне сигналов ТС, флаги возможных ошибок принятых групп ТС. Периодичность посылки пакета составляет 1 секунду. В случае отсутствия пакета более 5 секунд соединение считается разорванным, формируется сигнализация разрыва связи с модемом, которая отображается на автоматизированном рабочем месте обслуживающего систему электромеханика поста ДЦ (АРМ ШНД).
15
Процессы, взаимодействующие по ЛВС с модемом, запускаются сразу на двух АРМ ДНЦ. При этом передачу команд ТУ в модем осуществляет только один из процессов, другой находится в пассивном режиме, принимая сигналы ТС. После приема пакета ТС от модема данные разбиваются на логические каналы и передаются в ЛВС по протоколу UDP с групповой адресацией Multicast. Таким образом, данные ТС доступны всем АРМ ДНЦ и АРМ ШНД, подключенным к ЛВС.
Настройка параметров передачи/приема сигналов ТУ/TC возможна с помощью АРМ ШНД или путём непосредственной регулировки модема. На мониторе АРМ ШНД, кроме схематического плана диспетчерского круга, в служебном окне отображается различная диагностическая информация о состоянии параметров частотных каналов ТС и ошибки приема групп ТС.
Основные технические характеристики модема, установленного в ДЦ-МПК на ЛГ:
1) уровень сигнала на выходе 4-провододного интерфейса: -15... +6 дБ (600 Ом);
2) коэффициент усиления входного сигнала: 0.38 дБ;
3) входной и выходной импеданс 4-провододного интерфейса: 600 Ом;
4) напряжение электропитания: от 18 до 36 В;
5) энергопотребление: не более 10 Вт;
6) размеры: 130 х 135 мм.
Блок согласования модемов (БСМ, рис. 1) обеспечивает выделение из общей физической линии отдельных каналов ТУ и ТС, их усиление и частотную фильтрацию, защиту от перенапряжения в линиях связи и подключение к модему. БСМ также позволяет обеспечить грубую регулировку уровней в канале.
фильтр
Рис. 1. Функциональная схема блока согласования модемов
16
На входы 1 и 2 БСМ поступают сигналы от основного и резервного модемов (сигналы ТУ или ТС в зависимости от места установки оборудования). Эти сигналы складываются в первом сумматоре (+). При этом обеспечивается передача сигналов основного или резервного модемов, так как только один модем передает активные сигналы. Активный сигнал модема усиливается первым усилителем с регулируемым коэффициентом усиления, после чего через первый блок гальванической развязки и защиты от перенапряжений поступает в линию связи.
Сигнал из линии связи (2-проводной или 4-проводной линии ДЦ «Нева»/ «Луч») через второй блок гальванической развязки и защиты от перенапряжений поступает на второй полосовой фильтр. Полосовой фильтр выделяет низкочастотную часть спектра сигналов (в модификации БСМ контролируемого пункта) или высокочастотную часть (в модификации БСМ пункта управления ДЦ). Сигнал, поступающий с выхода полосового фильтра, усиливается вторым и третьим усилителями с регулируемым коэффициентом усиления и поступает на выходы 1 и 2.
Основные технические характеристики БСМ, установленных на ЛГ:
1) уровень сигнала на выходе 2- и 4-проводной физической линии: -60... +16 дБ (600 Ом);
2) коэффициент усиления сигнала от входа 1 (2) до выхода 2- и 4-проводной линии - до 20 дБ (в 10 раз);
3) коэффициент усиления сигнала от входа 2- и 4-х проводной линии до выхода 1(2) - до 20 дБ (в 10 раз);
4) полоса пропускания полосового фильтра:
НЧ - 400.900 Гц, ВЧ - 1000.3500 Гц;
5) входной и выходной импеданс согласован с волновым сопротивлением линии;
6) напряжение электропитания: от 18 до 36 В;
7) энергопотребление: не более 3 Вт;
8) размеры: 144 х 107 мм.
Встроенные в БСМ средства позволяют измерять уровни сигналов ТС в каждом частотном канале.
Приведенный к входу БСМ уровень сигнала в одном частотном канале рассчитывается по формуле, дБ,
иканала = 201g(LEVEL_CHANEL_^k) - Кус_прием - Кус_БСМ, , (1)
где LEVEL_CHANEL_X - измеренный уровень сигнала в частотном канале Х (Х = 1. 4);
к = 775*Кчк*Кус_канала (Кчк = 3,3 для канала 1, Кчк = 2,87 для канала 2, Кчк = 2,37 для канала 3, Кчк = 1,82 для канала 4);
17
Кус канала - установленный в модеме коэффициент усиления в частотном канале Х;
Кус прием - установленный в модеме коэффициент усиления приема, дБ;
Кус БсМ - установленный коэффициент усиления тракта приема в БСМ, дБ”
Установленный коэффициент усиления тракта приема в БСМ (Кус БсМ) измеряется после настройки БСМ.
Для управления и контроля Шяуляйского круга диспетчерского управления ЛГ по удаленному каналу связи используется поток данных Е1 с выделением на оконечных пунктах Ethernet 10/100T.
КТС ОК для ФЛ ДЦ «Луч» установлен в линейном аппаратном зале ст. Шяуляй, а поездной диспетчер находится на центральном посту в здании Дирекции ЛГ в Вильнюсе. Связь между АРМ ДНЦ и модемами производится с помощью волоконно-оптической линии связи.
Второй этап реконструкции центра диспетчерского управления движением поездов на ЛГ подразумевает последовательную замену линейных пунктов ДЦ «Нева» и «Луч» ЛГ на контролируемые пункты системы ДЦ-МПК.
На втором этапе предполагается также включение в диспетчерское управление центрального поста ДЦ следующих объектов инфраструктуры ЛГ:
• станции Стасилас, оборудованной электрической централизацией типа ЭЦ-12;
• станции Шальчининкай, оборудованной МПЦ «Эбилок-950»;
• перегона Стасилас - Шальчининкай, оборудованого микропроцессорной автоблокировкой.
При этом вместо физической линии связи будет использован резервированный цифровой канал, который обеспечит высокую надежность передачи данных между центральным постом и контролируемыми пунктами
ДЦ.
В качестве контролируемых пунктов (КП) предполагается установить комплекс технических средств управления и контроля (КТСУК), применяемый на станциях, оборудуемых ЭЦ-МПК1. Аппаратура КТСУК обеспечивает сопряжение с устройствами маршрутного набора ЭЦ и имеет 100%-ный резерв.
С целью минимизации затрат на замену оборудования принято решение полностью сохранить существующие схемные решения по увязки КП ДЦ с электрической централизацией и объектами энергоснабжения, исключив тем самым какое-либо вмешательство в существующие посто-
1 Концентрация и централизация оперативного управления движением поездов / В. В. Сапожников, Д. В. Гавзов, А. Б. Никитин. - М. : Транспорт, 2002. - 102 с.
18
вые устройства. Эффект от внедрения такого решения будет достигнут в короткий срок, что позволит продолжить такую работу по всему участку, последовательно переходя от управления по физическому каналу на цифровой канал с заменой оборудования линейного пункта (рис. 2).
Таким образом, предложенная технология позволяет последовательно и планомерно вести реконструкцию «классических» систем диспетчерской централизации на Литовской железной дороге.
Физическая линия
«Луч»
КТС ОК
АРМ ДНЦ Комплект А
АРМ ЭНЦ Комплект А
АРМ ЭНЦ Комплект Б
ЦП ДЦ-МПК
Физическая линия
ККПП ДЦ-МПК
ККПП
ДДЦЦ-К-МПППКК
ЛЛППДДЦЦ
«Нева»,
««ЛЛуучч»»
*
конвертер ЛВС ЮО ЮО
Оптический
у—
ВОЛС 0)
АРМ ШН
Рис. 2. Структурная схема реконструируемой ДЦ ЛГ: верхняя часть - существовавшая схема, нижняя - реализуемая на втором этапе реконструкции
19
