CC BY
86Системы автоматики в метрополитенах
УДК 625.42
А. Ю. Идуков
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС ДИСПЕТЧЕРА ДВИЖЕНИЯ
Введение
Имитационное моделирование давно и прочно заняло свое место в различных отраслях промышленности и бизнеса. Это произошло благодаря выгоде от внедрения имитаторов, выражаемой как в стоимости ошибок, которых удается избежать в работе реальных коммерческих объектов, так и в качестве работы персонала, обученного на имитаторах. В основе работы диспетчера движения (как и любого оператора технологических процессов) лежат широкие знания объекта контроля и опыт принятия решений. Знания и опыт - альфа и омега оперативной работы. Опыт работы человек черпает как из методических источников, на занятиях с инструкторами, так и из собственной работы и работы коллег. Очевидно, что цена такого опыта в приложении к реальной работе метрополитена может быть велика. Петербургский метрополитен в лице службы движения инициировал создание тренажерного комплекса диспетчеров движения, предоставив возможность его реализации своему стратегическому партнеру - Петербургскому государственному университету путей сообщения Императора Александра I.
1. Термины и определения
В статье используются следующие термины и определения.
АРМ - автоматизированное рабочее место. В данном случае имеется в виду несколько компьютеров, оперативных, резервных, ГИД, журнальных, информационно-справочных, обеспечивающих человеко-машинный интерфейс между системой управления и оператором.
Диспетчер - оператор, диспетчер движения - человек, управляющий пассажиропотоком на определенной линии метрополитена. В сферу его ответственности входит широкий круг задач, часть которых, связанную с управлением устройствами СЦБ и поездами, берется имитировать ТК Д.
Инструктор - оператор, эксперт, обычно опытный диспетчер, под руководством которого проходит процесс обучения на имитаторе штатных диспетчеров и будущих диспетчеров.
СЖАТ - системы железнодорожной автоматики и телемеханики.
75
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Имитационная модель - программное обеспечение, содержащее модели реальных устройств и процессов, поставляющее в реальном времени поток данных, описывающих состояния имитируемого поля и воспринимающее от оператора команды управления, которые влияют на модель.
ТК Д - тренажерный комплекс диспетчера движения, система, рассматриваемая в данной статье.
ТС - телесигнализация, информационный канал, очередь сообщений, предоставляющий актуальные данные об изменениях состояний контролируемых устройств.
ТУ - телеуправление, канал и средства работы с ним, обеспечивающие передачу приказов оператора к контролируемым устройствам.
2. Задачи тренажерного комплекса
Использование имитатора рабочего места диспетчера призвано решительно снизить цену ошибки и вместе с тем развить у операторов навыки принятия правильных решений. Дополнительных мотивов к созданию и введению в эксплуатацию тренажерного комплекса было несколько - это и разбор произошедших нештатных ситуаций с ревизорским аппаратом, и использование службой Ш имитатора для проверки работы устройств СЦБ при внесении изменений в логику их работы, и возможность проверки на модели планируемого изменения в графиках движения.
Создание ТКД в сжатые сроки (менее двух лет) стало возможным благодаря тому, что Петербургский метрополитен оборудован системой диспетчерского контроля КАС ДУ с компьютеризированными рабочими местами диспетчеров. Это значительно упрощает объем моделирования. Фактически необходимо использовать программное обеспечение АРМ ДЦХ, обеспечив ему поток данных телесигнализации и восприняв от него поток команд телеуправления. Имитатор выполняет роль физических каналов ТС, ТУ, линейных пунктов, оборудования СЦБ, поля станций и перегонов, а также поездного движения. Говоря о потоках данных, мы подразумеваем сетевое взаимодействие.
3. Имитационное моделирование предметной области
Сфера задач имитационного моделирования в пространстве предметной области ограничена моделированием рабочего места диспетчера движения таким образом, чтобы оператор видел минимальные различия между реальным диспетчерским кругом и имитируемой линией метрополитена [1]. Имитационное моделирование в ТК Д делится на две части - моделирование работы устройства ЖАТ вкупе с моделью пути и моделирование поездного движения.
76
Системы автоматики в метрополитенах
Моделирование осуществляется в программной среде, разработанной ПГУПС на языке программирования Python. Наличие парадигм объектноориентированного программирования и функционального программирования в сочетании с быстрым прототипированием задач и компактностью кода стали основными характеристиками, определившими выбор данного языка программирования. Код имитационной части занимает менее 8000 строк кода. Рабочий такт модели - 1 секунда, за которую определяются состояния автоматов модели по пяти линиям метрополитена.
Рассмотрим СЖАТ и полевое оборудование.
Тренажерный комплекс обеспечивает АРМ ДЦХ информацией, в том числе о состоянии устройств СЦБ:
■ занятости, замкнутости секций;
■ положении стрелок;
■ перегонных светофорах различной значности;
■ светофорах станционных с маршрутами и авторежимами;
■ устройствах автоследования, автооборота, зонного оборота;
■ контрольно-габаритных устройствах (КГУ), металлоконструкциях.
Программное обеспечение ТК Д содержит в себе конечные автоматы,
моделирующие эти устройства. При этом в описания секций и стрелок входит не только топологическая составляющая - связи, но и реальные длины участков, с тем чтобы обеспечить достоверное моделирование поездного движения по элементам. Автоматы позволяют вносить в их работу неисправности, например, «излом рельс» или «отсутствие контроля плюсового положения стрелки», при этом нарушение нормальной работы отображается на АРМ диспетчера и инструктора по-разному: диспетчер видит только номенклатуру индикации [2], доступную ему в реальных условиях рабочего места ДЦХ, инструктор видит подробную картину. Автоматы представляют собой классы языка программирования Python. Классы идентифицируются по типу, по имени, в свою очередь, объекты классов -по уникальному в рамках процесса идентификатору. Классы функционируют по методу настройки при первоначальной инициализации, и методу, периодически вызываемому в рабочем такте модели. Классы генерируют информацию о изменении состояний автоматов, которая укладывается в кадры ТС, которые затем рассылаются по сети на АРМ диспетчера. Встречный поток кадров с командами оператора разбирается внутри модели на значащие компоненты и изменяет свойства автоматов моделей [3].
Рассмотрим модель поезда. Тренажерному комплексу необходимо генерировать поездной поток в соответствии с нормативными графиками на определенное время и день недели. Графики различные для летнего и зимнего времени. Поездная модель должна работать таким образом, чтобы график исполненного движения, генерированный в процессе движения мо-
77
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
делей поездов, был максимально похож на реальный, так как по нему в конечном счете дается оценка качества работы испытуемого.
Программное обеспечение имитатора содержит в себе модели поездов метрополитена. Модель поезда включает в себя число вагонов, определяющее длину поезда, а также реализацию динамики разгона, торможения поезда, реакцию его на занятость секций по ходу движения, положение стрелок, показания ближайших сигналов, скоростные ограничения на маршрутах следования, перегонах, ограничения скорости. Для моделирования нештатных ситуаций модель поезда может работать не только в автоматическом, но и в ручном режиме, когда скорость движения и направление выбираются инструктором, после чего модель перемещается по графу станции с учетом стрелок и свободности секций.
4. Распределение нагрузки
Каждая линия метрополитена моделируется в отдельном процессе. Процессы запущены на сервере моделирования. На нем же запущена модель инфраструктуры нормативных и исполненных графиков движения всех линий. Два независимых АРМ диспетчера с несколькими мониторами и панелями работают каждый на своем компьютере, на компьютере инструктора запущен терминал инструктора - рабочее место с интерфейсом пользователя, позволяющее управлять моделью.
5. АРМ инструктора ТК Д
Для управления моделью предназначено рабочее место инструктора обучения. Инструктор с помощью терминала с графическим интерфейсом пользователя может расставлять поезда, отдавать команды из номенклатуры АРМ ДЦХ, вносить неисправности в автоматы моделей устройств [4]. Кроме того, у инструктора есть возможность вести электронный журнал учета занятий с минимальным инструментарием для подсчета статистики обучения того или иного сотрудника. У инструктора есть доступ к электронным версиям ТРА станции, хранилище которых размещено на сервере моделирования вместе с БД графиков движения.
К терминалу инструктора подключен принтер формата А3, на котором ведущий занятий распечатывает график исполненного движения, полученного в ходе занятий, и может приложить его к результатам экзаменов.
Заключение
Тренажерный комплекс диспетчера - представитель множества проектов из мира имитационного моделирования, позволяющий создать среду обучения диспетчеров движения. Имитация поездной ситуации с точно-78
Системы автоматики в метрополитенах
стью до секции позволила по-новому организовать занятия с персоналом, увеличить интенсивность получения рабочих навыков. В настоящий момент службой «Д» сформирована программа занятий, и все (и штатные и будущие) диспетчеры Петербургского метрополитена (порядка 60 сотрудников) несколько раз в квартал проходят обучение на имитаторе. В настоящий момент ведется работа по расширению функциональных возможностей ТК Д с целью организации дополнительных мест обучения дежурных по станции.
Библиографический список
1. Советов Б. Я. Моделирование систем / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев. - М. : Высшая школа, 2001. - 343 с.
2. Системы диспетчерской централизации : учебник для вузов ж.-д. транспорта / Д. В. Гавзов, О. К. Дрейман, В. А. Кононов, А. Б. Никитин ; под общей ред. проф. Вл. В. Сапожникова. - М. : Маршрут, 2002. - 407 с.
3. Сапожников Вал. В. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : учебник для вузов ж.-д. транспорта / Вал. В. Сапожников, Ю. А. Кравцов, Вл. В. Сапожников. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : УМК М ПС России, 2001. - 312 с.
4. ТРА станций Петербургского метрополитена : утв. службой «Д» и «Ш» на 2013 г. -[СПб., 2013].
E-mail: idukov@crtc.spb.ru
79
