Фактори, що впливають на вибір структури системи МПЦ на станції. Частина 1 Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 656.257

МЕЛЕХОВ А.А., ст. викладач (УкрДАЗТ);

ШУЛЬГА О.М., нач. технолопчного вщдшу (НВП "САТЕП").

Фактори, що впливають на вибiр структури системи МПЦ на станцп. Частина 1

Вступ

На теперiшнiй час розробники систем мшропроцесорно!' централiзащi (МПЦ) на станцп в Укрш'ш вибирають структуру системи на основi свого досвiду i особистих знань, та виходячи з критерпв забезпечення надiйностi i функщонально!' безпечностi. Однак, при проектуваннi систем МПЦ на передових залiзницях св^у розробники, при виборi структури, корис-туються не лише сво!'м досвiдом та показ-никами надшносп та функщонально!' без-печностi, а ще й факторами, що пов'язаш з процесами перевезень.

Тому вибiр факторiв, обгрунтування 1'х доцiльностi, а також 1х вплив на вибiр структури системи МПЦ е актуальною науковою задачею, що потребуе виршен-ня при впровадженш мшропроцесорно!' технiки на залiзничних станцiях Украши.

Мета

Визначити найбшьш значущi фактори, що впливають на вибiр бiльш ращона-льно'1' структури МПЦ.

Постановка проблеми

На даний час на промислових пщ-приемствах Украши експлуатуються системи МПЦ з рiзноманiтними структурами та резервуванням функцiональних лопч-них елемешив. Рiзнi фiрми-розробники пропонують сво'1' системи МПЦ для впро-вадження на станщях залiзничного транспорту. Ц системи вiдрiзняються не тiльки

техшчними засобами та програмним за-безпеченням, але й структурою керування об'ектами станцшно!' автоматики.

Для того, щоб вибрати бiльш рацiо-нальну структуру керування системи МПЦ залучимо досвщ вiдомих розробни-кiв систем МПЦ та професшних експер-тсв ще!' галузi. 1х досвiд знадобиться для вибору та для обгрунтування факторiв впливу на вибiр бшьш ращонально!' структури керування системи МПЦ.

Виходячи з цього, для виршення за-дачi визначення факторiв впливу на вибiр структури системи МПЦ потрiбно застосу-вати досвщ експертпв-розробниюв та експе-ртiв-проектувальникiв в галузi автоматики та автоматизаци на зашзничному транспор-тi - систем МПЦ. Для цього найбшьш ращ-онально на думку автора використовувати метод експертних оцiнок [1, 2].

Анал1з останн1х дослщжень 1 публжацш

Аналiз останнiх дослiджень, а також досвщ експлуатацп станцiйних систем мь кропроцесорно'1 централiзацii на залiзнич-ному транспортi та промислових пщпри-емствах за кордоном та в Украши свщчать, що вiд структури керування систем МПЦ залежить як ефектившсть експлуатацп, так i надiйнiсть та функцiональна безпеч-нiсть [3 - 8].

Основний матер1ал

Для визначення факторiв впливу сформовано групу експер^в. При 11 фор-

муванш виконано низку послщовних за-ходiв:

- постановка проблеми i визначення областi дiяльностi групи;

- складання попереднього списку ек-спертiв-фахiвцiв в дано'1 област дiяльнос-

т1;

- аналiз яюсного складу попереднього списку експертсв i уточнення списку;

- здобуття згоди експерта для участi в роботу

- складання остаточного списку екс-пертно'1 групи.

При ана^ якостей кандидатiв i рете-льному вiдборi в остаточний список експер-тiв кандидати повиннi задовольняти у вах випадках таким вимогам як:

- професiйнiй компетентностi в обласп розробки i проектування систем МПЦ на станцiях;

- креативности (умiнню вирiшувати творчi завдання);

- науковою шту'1щею;

- защкавленосп в об'ективних результатах експертно'1 роботи.

- дiловитостi (зiбраностi, умшню пе-реходити з одного виду дiяльностi на ш-шiй, комушкативносп, незалежностi думок, мотивованостi дш);

- об'eктивностi;

- нанконформiзма.

Експертнш групi належало сформу-вати первинний загальний список факто-рiв, яю б впливали на вибiр структури си-стеми МПЦ. Збiр факторiв в загальний список проводився за допомогою дискусп i iнтерв'ювання. У первинний список екс-перти ввдбрали 56 факторiв тих, що в тш чи iншiй мiрi впливають на вибiр структури системи МПЦ на станщях.

Пiсля анкетування експер^в сфор-мований остаточний список експлуата-цiйних факторiв, якi впливають на вибiр структури системи МПЦ на станцп:

- типи пасажирських станцш, Тпс;

- розташування приймально-вiдправних колiй, Нпвк ;

- розмiри руху вантажних, пасажирських i примiських поiздiв (пар приведе-

N1?

Г жк заг ;

них по!адв на добу), у ,

у=1

- розрахункова рiчна приведена ван-тажонапруженiсть, млн ткм/км, Гпр ;

- кшькють централiзованих стршок на станцп, Nцс ;

- загальна довжина жил кабелю,

тж

жил-км,

- використання безпечних структур керування Qб;

- обмеженiсть площi примщень для розмiщення шаф з об'ектними контролерами;

- призначення залiзниць.

Розташування приймально-

в1дправних колгй. Техшчними умовами проектування станцш рекомендуються три типи розташування приймально-вщправних колiй, що вiдрiзняються взаем-ним розташуванням основних паркiв: по-перечний, натвподовжнш i подовжнiй [9].

Зютавлення рiзних типiв i схем роз'-1здв з двома роз'1зними колiями показуе, що схеми подовжнього типу мають насту-пнi переваги перед схемою поперечного типу:

- забезпечуються кращi умови i ви-щий ступiнь безпеки при одночасному прийомi зустрiчних поiздiв;

- пiдвищуеться пропускна спромож-шсть прилеглих перегонiв;

- е можливють схрещення длшносо-ставних (сполучених) поiздiв;

- створюються кращi умови для роз-гону поiздiв пiсля зупинки.

Роз'1зди на нових лiнiях 1 i 2 катего-рiй проектуються подовжнього типу, а також на лшях 3 i 4 категорш допуска-еться проектувати роз'1зди поперечного типу.

Схеми натвподовжнього типу на про-мiжних станцiях вiдрiзняються вщ схем подовжнього типу тим, що вони розмiщуються

на коротших площадках i не мають безпосе-реднього виходу з колiй одного напряму на колiю iншого напряму.

При поперечному тит конструкцiя горловини дшьничних станцiй дозволяе одночасно приймати i вiдправляти по'1'зда обох напрямiв.

Горловини станцп поперечного типу конструюють так, щоб був вихiд зi вах паркiв на обидвi головних i витяжнi колп. Маневрова робота на витяжнш колп iзо-льована вщ маршрутiв прийому i вщправ-лення поiздiв. У горловинi станцп укла-дають паралельнi з'1'зди, якi забезпечують прийом вантажних поiздiв з даного напряму i вiдправлення вантажних поiздiв на цей же напрям.

Дiльничнi станцп поперечного типу мають компактне розташування пристро-1'в, та розмiщуються на бiльш короткiй площадцi в порiвняннi з шшими типами. Зосередження паркiв в одному мющ дае можливiсть обiйтись меншим штатом працiвникiв служби руху.

Схема дшьнично'1 станцп натвподо-вжнього типу вiдрiзняеться вiд подовж-нього тим, що прийомо-вiдправний парк в однш з горловини станцп для прийому транзитних поiздiв зрушений ближче до

пасажирсько'1 будiвлi. Таке зрушення дае можливють дае розташувати станцiю на коротшш площадцi, але декiлька попршуе маневренiсть станцп.

1стотне достошство схем подовж-нього типу полягае в тому, що маршрути прийому транзитних вантажних поiздiв в однiй горловинi станцп i маршрути вщ-правлення цих поiздiв через станцiю з ш-шо'1 горловини не пересiкаються з маршрутами проходження пасажирських по'1'з-дiв.

Вартiсть будiвництва станцп по-довжнього типу зазвичай декiлька вище, шж поперечного, через бiльшу довжину станцшно'1 площадки. Експлуатацiйнi ви-трати на станщях подовжнього типу мен-ше за рахунок скорочення пробiгiв локо-мотивiв, але витрати на утримання штату зазвичай бiльше, тому що збшьшуеться число працiвникiв служби руху i вагонно'1 служби.

Застосування подовжнього i натв-подовжнього типiв дiльничних станцш на одноколiйних лiнях допускаеться при до-статньому обгрунтуваннi.

Описання розташування приймаль-но-вiдправних колiй в [9] дае можливють сформулювати функцiю належносп:

/~*пвк _

тип

централ1зована, якщо Нп

поперечна,

централ1зована(децентралгзована), якщо Нпвк - натвподовжня, (1) децентралгзована, якщо Нпвк - подовжня,

де

Оп2п - функщя належносп «роз- вимФювання Ктк е I0;1]. Таким чином,

ташування приймально-вiдправних колш».

Отже аналiзуючи вираження (1), для можливосп чисельного визначення належносп чи шшо'1 станцп до поняття станцп з поперечним розташуванням при-ймально-вiдправних колiй, натвподовж-нiм чи подовжнiм необхiдно ввести кое-фiцiент Кпвк, який характеризуе належ-

нiсть до типу розташування приймально-вiдправних колiй на станцп. Вш мае межi

для станцп з поперечним розташуванням приймально-вщправних колш Кпвк = 0, з натвподовжшм розташуванням прийма-льно-вiдправних колш Кпвк = 0.5, з по-довжнiм розташуванням приймально-вiдправних колш Кпвк = 1. Визначення ко-

ефiцiента саме таким чином, дае можли-вiсть вибору його значення залежно вщ конкретних умов проектування станцп, наприклад: Кпвк = 0.5.

Загальна довжина жил кабелю. При формуванш техшчного завдання на роз-робку станцiйних мшропроцесорних систем управлiння досить часто виникае пи-тання про вибiр розташування об'ектних контролерiв управлiння стршками i свгт-лофорами - централiзоване або децентра-лiзоване.

На вибiр структури системи МПЦ впливае обмежешсть площi примiщень для розмiщення шаф з об'ектними контролерами. Також такий вибiр залежить вiд вщдаленосп польових пристро!'в вiд поста централiзацii та осi станцп.

У МПЦ з централiзованим розмь щенням обладнання апаратура, що реаль зовуе лопку роботи пристро!'в i апаратура керування польовими об'ектами розташо-вуються на посту. У МПЦ з децентралiзо-ваним розмщенням обладнання апаратура керування польовими об'ектами розмщу-ються в горловиш станцп, безпосередньо бiля об'екпв або в шафах, якi розташову-ються в безпосереднiй близькостi вщ об'-ектiв керування.

При використанш децентралiзованоi структури, об'екти керування розбивають-ся на умовнi промеш (не бiльше 10 об'екпв в одному променi). Для функщонуван-ня пристрохв в променi необхщно: забез-печити обмiн iнформацiею мiж об'ектними контролерами i ЕОМ залежностей по двох незалежних каналах (вщ 2-х до 4-х кш); забезпечити змшне живлення об'ектних контролерiв (вiд 1-о'1 до 2-х кш); а також необхщно забезпечити силове живлення для горшня ламп i переведення стршочних електроприводiв (1-не однофа-зне i 1-не трифазне коло).

Переваги децентралiзованоi структури можна розглянути на прикладi станцп Передача-Донецьк компанп ПрАО «Донецксталь» - металургiйний завод», що обладнана системою МПЦ-С пщпри-

емства «НВП «САТЕП» та запущеною в постiйну експлуатацiю в травш 2011 р.

На станцп використовуеться натв-подовжне розташування пршомо-вщправних колiй. С наявнiсть групи об'екпв керування, розташовано! на значно-му видаленнi вiд поста централiзацii. Тому, для керування вщдаленою групою об'-ектiв, була вибрана децентралiзована структура. Об'ектнi контролери (ОК) при-стро'!в розмiщенi на посту. Шафа з ОК розмiщена в горловиш станцп. В нiй роз-ташовуються шiсть контролерiв для керування стршочними електроприводами, вiсiм контролерiв для керування маневро-вими сигналами i шiсть контролерiв керування по'зними сигналами, два з яких -вхщш сигнали (рисунок 1).

Згщно проектно! документацп зага-

тжк

льна довжина кабелю Ьзаг для керування

стрiлками даного променя, приведена в одножильному еквiвалентi, складае при-близно 67 жил^км. Загальна довжина кабелю для керування чотирнадцятьма св^лофорами, також приведена в одножильному е^валеш!, складае приблизно 91 жил-км. Якщо для такох групи об'ектiв застосувати централiзовану структуру розмщення об'ектних контролерiв, то загальна довжина кабелю, для керування стршками складе приблизно 121 жил-км, а для керування свiтлcEфclрзрисTа4^]нжил•к^í^ецентралiзованоi структури, в порiвняннi з централiзованою, дозволило зменшити об'ем кабельно-провщниково!' продукци для керування стрiлок близько 44%, а для керування св^-лофорами - 35 %. В даному проект вико-нане 100% резервування кабельноi лшп, як iнформацiйних кш, так i кш живлення об'ектних контролерiв.

Пост МПЦ АРМ ДСП

Рисунок 1. - Схема шдключення об'екйв керування на стантщ Пере дача-Донецьк в систему МПЦ

При експлуатаци систем СЦБ вини-кають аварiйнi ситуаци. При цьому, шко-ли, вщбуваеться несанкцiоноване втру-чання обслуговуючого персоналу в роботу пристро'1'в. Такi ди можуть привести до трагiчних наслщюв та аварiй. В даному випадку, використання децентралiзованоi структури значно затрудняе обслуговую-чому персоналу такi втручання, оскiльки об'ектний контролер фiзично (географiч-но) розташовуеться безпосередньо бiля об'екту керування. Обмш даними та ко-

манди мiж об'ектним контролером i ЕОМ залежностей передаються в цифровому видi за допомогою протоколу високого рiвня з високою стшюстю до перешкод i надiйним контролем помилок передачi i прийому. Структура i специфiкацiя формату передачi даних в цьому каналi вщо-ма вузькому кругу фахiвцiв тдприемства розробника системи.

Описания розташування приймаль-но-вiдправних колш в [17] дае можливiсть сформулювати функщю належностi:

ажк

заг =

централизована, якщо КЖ < 0.4, централ1зована(децентрал1зована), якщо децентрал1зована, якщо 0.6 < КЖК < 1,

0.4 < кжжк < 0.6

(2)

Gжк ,

- заг - функщя належностi «зага-льна довжина жил кабелю»;

ТГЖК . .

Кзаг - коефiцiент використання за-

гально'1 довжини жил кабелю.

Отже, аналiзуючи вищевикладений матерiал, для можливостi чисельного ви-значення необхiдно ввести коефiцiент КЖЖК, який характеризуе як вщдалешсть об'ектiв керування вiд поста централiзацii та осi станцii, так i загальну довжину жил кабелю. Вш мае межi вимiрювання КЖК е [0;1]. Визначення коефiцiента саме

таким чином, дае можливють вибору його значення залежно вщ конкретних умов проектування станцii, наприклад:

Кжк = 0.3.

бiльш важливих факторiв. В групу увiйш-ли експерти-розробники та експерти-проектувальники в галузi автоматики та автоматизацii на залiзничному транспортi.

2. Визначено, що найбiльш до-цiльним методом вибору факторiв, якi впливають на оптимальшсть структури системи МПЦ на станци, е метод експерт-них ощнок. Використання методу дозволило видшити сiм значущих факторiв з яких особливу увагу придiлено двом най-бiльш значущим: розташування прийма-льно-вщправних колiй та загальна довжи-на кабелю.

3. Проведена робота дае тд-стави рекомендувати вибранi фактори для вибору структури керування системи МПЦ.

Висновки

Ршення задачi вибору ращонально'1 структури МПЦ для станци е актуальною задачею, що вимагае врахування багатьох факторiв та використання досвщу фахiв-цiв галузi.

1. В результат аналiзу сучас-ного стану питання, обгрунтовано вибiр експертно'1 групи для визначення най-

Лггература

1. Голотов В. А., Павельев В.В. Экспертные методы определения весовых коэффициентов / В. А. Голотов, В.В. Павельев // Автоматика и телемеханика. - 1976. -№ 12. - С. 95-107.

2. Ларичев О.И. Человекомашинные процедуры принятия решений (обзор) / О.И. Ларичев // Автоматика и телемеханика. - 1971. - № 12. - С. 130-142.

3. Малинов В.М. Современные зарубежные системы микропроцессорной централизации (МПЦ) // Автоматика, связь, информатика. - 2000. - №7. - С. 45

- 47.

4. Пресняк С.С., Запорожченко Е.Г., Цыркин А.В. Разработка, внедрение и перспективы отечественных систем микропроцессорной централизации // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - №10. -С. 27 - 29

5. Миронов Д.В., Болдырев Ю.С. Создание релейно-процессорных централи-заций // Автоматика, связь, информатика.

- 2001. - №10. - С. 33 - 34

6. Ягудин Р.Ш. Перспективы применения и развития микропроцессорной техники в устройствах железнодорожной автоматики и телемеханики // Автоматика, связь, информатика. - 2001. - №12. -С. 23 - 25

7. Современные зарубежные системы МПЦ. // Автоматика, связь, информатика. -2000. -№7. - С. 45 - 47.

8. Мелiхов А.А., Коновалов В.С. Ki-лькюний аналiз структур функщонування мшропроцесорних централiзацiй на залiз-ничному транспорт // Зб. наук. праць Ук-рДАЗТ - 2003. - Вип. 56. - С. 61-66.

9. Савченко И.Е., Земблинов С.В., Страковский И.И. Железнодорожные станции и узлы. Учебник для вузов ж.-д. трансп. / Под ред. В.М. Акулиничева, Н.Н. Шабалина, 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980. - 479 с.

Анотащя

Ключов1 слова: експертна група, фактори вибору структури системи МПЦ, розташування приймально-вщправних колш, загальна довжина жил кабелю.

Розглянуто та проаналiзовано фактори, що впливають на вибiр структури системи МПЦ на станцп. При цьому було застосовано досввд експе-рлв-розробнишв та експерлв-проектувальнишв в галузi автоматики та автоматизацп на залiзнично-му транспорта

Рассмотрены и проанализированы факторы, которые влияют на выбор структуры системы МПЦ на станции. При этом был применен опыт экспертов-разработчиков и экспертов-

проектировщиков в отрасли автоматики и автоматизации на железнодорожном транспорте.

The author analyzes the factors which influence the choice of the microprocessor centralization structure in the station. The research is based on the experience of expert planers and expert designers in the sphere of automatics and automation on railway traffic.