задача замены контактной системы электрической централизации на основу

микро-ЭВМ, что довольно улучшит пропускную способность станции,

безопасность установки маршрута, наибольшую безотказность системы.

1 Общие сведения об объекте автоматизации

1.1Однониточный план станции Караганда-Пассажирская

Однониточный план станции отражает расположение путей, стрелок,

поездных и маневровых светофоров с указанием их ординат относительно оси

станции.

Распределение назначения путей: 1п, 2п – главные (для приема и пропуска

нечетных и четных поездов соответственно);4п, 6п, 8п, 10п, 12п – для приема

пассажирских поездов и электропоездов к пассажирским платформам, а также

4п, 6п, 8п служат для приема сборных поездов и для разгрузки грузов.

Всего на станции расположено 15 путей.

Стрелок включенных в электрическую централизацию типа УЭЦ-М

насчитывается 64, а светофоров 79 из них маневровых 53. Светофоры Н, Ч, Н1,

Светофоры Ч и Н является входными с перегона на станцию,

соответственно по четному и нечетному направлению, и имеют по пять

сигнальных ламп(красный, зеленый, лунно-белый два желтых огня).Светофоры

ЧД и НД имеют по три сигнальных огня два желтых и красный. Н1, Н3, Н4, Н5,

Н6, Н8, Н10, Н12, Ч2, Ч3,Ч4, Ч5, Ч6, Ч8, Ч10, Ч12 являются выходными для

отправления состава со станции и имеют по четыре сигнальных показания –

красный, желтый, зеленый и лунно-белый огни.

Все маневровые светофоры содержат по две лампы с сигнальными

показаниями лунно-белый и синий (разрешает или запрещает проведению

маневров).

включением реле в блок, с использованием единой элементной базы для

наборной и исполнительной группы (малогабаритных реле РЭЛ). Наборная и

исполнительная группы собирают на реле типа РЭЛ, ПЛ, ОЛ (от 9 до 12 шт.)

В системе УЭЦ-М два типа наборных блоков и 10 исполнительных.

Блок НПМ наборный поездного и маневрового светофоров. Блок содержит

комплекта аппаратуры, каждый из которых служит для управления блоком М

одиночного маневрового светофора в горловине, светофора в створе, светофора

с участка пути в горловине.

Блок содержит реле: 1КН, 2КН кнопочные; 1АКН, 2АКН– автоматические

кнопочные; 1РК, 2РК – повторители кнопок; 1ВП, 2ВП– вспомогательные

промежуточные; 1МП, 2МП – противоповторные; 1ВКМ, 2ВКМ –

вспомогательные конечные.

Блок ВД управления поездным светофором (входным или выходным). Блок

ВД является дополнительным к блоку В или В1и содержит реле: КС –

контрольно-секционное; Н – начальное поездное; НМ – начальное маневровое;

одной лампы. Блок содержит реле: С – сигнальное поездное; МС – сигнальное

маневровое; О1, О2 – огневые реле; ЗС – реле зеленого огня; МГС – реле

мигающей сигнализации; ПС – сигнальное реле пригласительного сигнала; ГМ

– реле главного направления; СОЖ – реле соответствия желтого огня.

Блок В1 управления поездным светофором. Блок В1 осуществляет

зависимости по контролю и управлению поездным светофором с красным,

желтым, зеленым и лунно-белым огнями и содержит аппаратуру

исполнительной и наборной групп, а также реле: КН – кнопочное; В –

конечное; ПВ – поездное вспомогательное; РК – повторитель кнопок; ОП –

противоповторное; С – сигнальное поездное; МС – сигнальное маневровое, О –

огневое; ЗС – реле зеленого огня.

Блок МТ управления маневровым светофором. Блок МТ осуществляет

зависимости по контролю и управлению маневровым светофором из тупика и

содержит аппаратуру исполнительной и наборной групп. Блок содержит реле

КН– кнопочное; РК – повторитель кнопки; МП – противоповторное; ВКМ –

вспомогательное конечное; КС, КС1 – контрольно-секционные; С – сигнальное;

ПКО1 – конечные поездные отмены маршрутов; ОКС – общий повторитель

контрольно-секционных реле.

Блок УСП изолированного участка в горловине станции. Блок УСП

осуществляет зависимости по контролю состояния, замыканию и размыканию

изолированной секции в маршруте. Блок содержит реле: 1М, 2М – маршрутное;

З, З1– замыкающие; 1КС, 2КС – контрольно-секционные; П, П1 – повторители

путевого реле; РИ – искусственной разделки; И – индикации; БИ – снятия

контроля изоляции; МП – медленно действующий на возбуждение повторитель

путевого реле.

Дополнительный блок СПД

содержит два комплекта аппаратуры, каждый из которых является дополнением

к блоку УСП. Блок содержит реле 11Р, 12Р, 21Р, 22Р – разделки; 1ВП, 2ВП –

вспомогательные путевые; 1РЦК, 2РЦК – контроля рельсовой цепи; Д –

дополнительных функций.

Стрелочный С коммутационный блок. Блок С осуществляет коммутацию

схем в соответствии с установленным маршрутом, выдает команды на перевод

Блок ПИ извещения на переезд. Блок ПИ устанавливают на каждый путь,

пересекаемый переездом по плану станции. Блок содержит реле: 1КС ,2КС –

контрольно-секционные; ОС, ОС1 – открытия светофора; ПИ, КПИ –

извещения; МКПИ, ВКПИ – вспомогательные реле извещения; ПЗ –

замыкающие; 1Н, 2Н – направления.

Полную схему наборной группы составляют из четырех цепей межблочных

соединений: включения кнопчных реле КН (111 цепь); автоматических

кнопочных реле АКН (112 цепь), реле АКН устанавливают во всех блоках НМ;

управляющих стрелочных реле ПУ, МУ, которые устанавливают в блоках С

исполнительной группы (113 цепь); начальных реле Н схемы соответствия (114

горловину станции.

В исполнительной группе основную схему составляют из 10 цепей

межблочных соединений: 11 и 12 – каскадного включения реле КС; 13 и 14 –

реле отмены маршрута 1Р,2Р; 15 и 16 – сигнальных реле С; 17 и 18 –

При наборе маневрового или поездного маршрута от светофора Ч

кнопочные реле и реле направлений работают, таким образом, от нажатия

кнопки ЧМ включаются реле 2РК и вслед за ним по местной цепи реле 2КН.

Одновременно через фронтовой контакт реле 2РК включается первый счетчик,

который входит в группу реле направлений. Возбуждение счетчика возможно,

если все реле направлений Н, Ч, НМ, ЧМ находятся без тока, т. е. маршрутная

кнопка нажимается как начальная.

После срабатывания первого счетчика подается питание в шину ВПП для

возбуждения противоповторного реле 2ОП в блоке НПМ (Ч). Притягивая

якорь, реле 2ОП фиксирует начало маршрута от светофора Ч. После отпускания

направлений исключается. Через фронтовой контакт реле НМ подается питание

в шины Н, НМ, ЧМ наборной группы.

Тыловым контактом реле НМ размыкается первая цепь возбуждения

счетчика 1С,но счетчик остается под током по цепи самоблокировки и

отключается контактом кнопочного реле 2РК при отпускании маршрутной

кнопки. Аналогично при наборе маршрута отправления по светофору Ч после

нажатия кнопки Ч1 включаются в последовательном порядке реле 2РК, 2ВП,

1С, 2КН, Н, 2ОП.

Фронтовым контактом реле Н включается питание в шины Н, Ч; Н, Ч, НМ;

Н наборной группы.

При наборе маневрового маршрута от светофора М14 от нажатия кнопки

до светофора М16 работает так. От нажатия кнопки начала маршрута ЧМ1

срабатывают реле 2РК, 2КН, 1С, НМ и появляется питание в шинах ВПП и НМ.

От шины ВПП через фронтовой контакт реле 2РК получает питание и

срабатывает противоповторное реле 2ОП в блоке НПМ (Ч) и фиксирует начало

маршрута от светофора Ч.

маршрута у светофора М16 .После отпускания кнопки реле 2ВКМ блокируется

через контакт замыкающего реле СЗ участка до светофора.

Фронтовым контактом реле 2ВКМ в Цепь 112 межблочных соединений

АКН подается полюс питания П, второй полюс питания М подается через

фронтовые контакты реле 2КН, 2ОП блока НПМ (Ч). По трассе маршрута

срабатывают последовательно соединенные реле 1АКМ в блоках НМ

(М14,М16) и (М4).

В блоке НМ (М4) от шины питания НМ через фронтовой контакт 1АКН

срабатывает вспомогательное промежуточное реле 1ВП ,блокируется реле

через контакт замыкающего реле З участка за светофором .Фронтовыми

противопровторное реле 1МП и фиксирует начало маршрута от светофора М14.

Нажатием кнопки конца маршрута м14 в блоке НМ срабатывают реле

1РК,1КН. От шины ЧМ через фронтовой контакт реле 1РК срабатывает

вспомогательное реле 2ВП и фиксирует конец маршрута.

При работе поездного маршрута отправления с пути 2п от нажатия кнопки

начала маршрута ч2 в блоке НПМ (Ч2) срабатывают реле 2ПВ, 2РК, 2КН, в

группе реле направлений срабатывают реле 1С ,Н, и появляется питание в

шинах ВПП и Н.

От шины ВПП срабатывают реле 2ОП и фиксирует начало маршрута от

светофора Ч2. После нажатия кнопки нд конца маршрута в блоке НПМ

срабатывают реле 1ПВ, 1РК, 1КН, 1В. Фронтовыми контактами реле 2КН, 2ОП

пути показана на листе 4. Для настройки схем АКН и схем ПУ, МУ в блоках С

устанавливают угловые коммутационные реле УК. Реле УК при возбуждении

фронтовыми контактами, включенными в точке, соответствующей одной из

стрелок съезда, определяет возможность задания маршрута по минусовому

положению данного съезда и исключает возможность задания маршрута по

кнопки М16к, М14к с одной стороны и М22к с другой стороны; 30 стрелка

имеет границы между кнопками М22к и М30к и т.д. При задании коротких

маршрутов, имеющих один элемент, например по светофору М22 до светофора

М30, питание с одной стороны подается контактом противоповторного реле, а с

другой - контактом вспомогательного конечного реле. При задании маршрутов,

содержащих несколько элементов, например маршрута приема по светофору Ч

на путь 2п, питание реле ПУ, МУ на внутренних границах элементов подается

контактами вспомогательных промежуточных реле ВП.

Реле УК предназначены для выбора трассы основного маршрута. Эти реле

включаются контактами кнопочных реле тех кнопок, которые во-первых,

При включении кнопочного реле НКН или КН срабатывают все реле УК

соединенные через вывод 15 блока С с контактом данного кнопочного реле,

однако, само блокируются лишь те из них, где срабатывает минусовое

управляющее реле.

Вспомогательное и резервное управление. Предназначено для включения на

светофоре разрешающего показания при неработающей схемы соответствия

или схеме стрелочных управляющих реле, а также при отмене маршрута,

заданного через ложно занятую секцию, после проследования состава по

маршруту. Чтобы использовать вспомогательное управление, дежурный

должен нажать кнопку подсветки табло и определить положение стрелок. Если

положение стрелок не соответствует задаваемому маршруту, то стрелки

От нажатия кнопки начала маршрута Ч1 в блоке НПМ (Ч) последовательно

Режим искусственной разделки маршрутов используется для размыкания

секций маршрута в случае неисправности рельсовых цепей или потери

контроля положения стрелок. Для включения режима искусственной разделки

маршрутов на пульте управления предусматриваются индивидуальные для

ГРИ и подготавливают цепь включения реле Р в каждом блоке.

После нажатия кнопки ГИР включается реле ГРИ1, которое занимает

комплект искусственной разделки, отключая полюс питания МИВ, включает

блок выдержки времени ИСБ, подготавливает цепи включения реле Р, ГРИ и

цепь самоблокировки реле ИВ. Через 3 мин. 15 с. на выходе блока ИСБ

срабатывает реле ИВ, которое включает реле Р в блоке СП. Это реле включает

реле 1М и 2М данного блока, которые выключают реле РИ, в результате чего

необходимая секция СП размыкается, а к полюсу питания П через контакт реле

ИВ подключается реле Р предыдущей секции. Далее процесс повторяется до

тех пор, пока не будет разомкнута последняя секция. Затем включается реле

Существуют некоторые требования при разработке МПЦ и к электрическим

централизациям в общем. Вот некоторые из них.

Реализация параллельных процессов в управляющих вычислительных

системах обеспечивается последовательной, конвейерной, матричной и

мультипроцессорной обработкой информации. При последовательной

обработке система имеет один процессор, в котором параллельные процессы

обрабатываются фактически последовательно во времени (по очереди). Это

возможно, если скорость вычисления существенно выше скорости изменения

самого технологического процесса (например, процесса движения поезда).

Тогда создается иллюзия параллельности вычислений. При функциональной

обработке система имеет несколько независимых устройств, которые

имеющих общие шины и общую память для обмена информацией между собой.

Второе требование – это обеспечение безопасности. Концепция

безопасности МПЦ, которая используется в большинстве случаев, состоит в

следующем: одиночные дефекты аппаратных и программных средств не

должны приводить к опасным отказам устройств и должны обнаруживаться

с жесткой или мягкой синхронизацией каналов. Сравнение результатов

обработки информации в n каналах осуществляется с помощью безопасных

схем сравнения. В многопрограммных системах выполняется резервирование

программного обеспечения. Наилучшие результаты по безопасности в этом

случае дают принципы N-версионного программирования, применяемые на

уровне алгоритмов и программ.

Задачу обнаружения отказов решают внутри – и межпроцессорный

контроль. Обнаруживать отказы требуется с максимально возможной глубиной

и как можно быстрее. Наиболее эффективно внутри процессорный контроль

осуществляется тестированием системы в отведенные для этого промежутки

реализуют отраженные методы безопасности. Рассмотрим некоторые из них .

Одноканальная система с одной программой, рисунок 3 может быть

применена при организации достаточно полной проверки микро-ЭВМ с

помощью самопроверяемых средств внутреннего контроля ССВК и при

наличии безопасных выходных схем БВС для включения управляемых

объектов УО.

Х Z

При возникновении отказа ССВК формирует сигнал Y, с помощью

которого система может быть переведена в защитное состояние по входу 0

(например, отключение питания, и (или) выходы Z отключаются от УО с

помощью БВС. Безопасность данной системы зависит от эффективности

Синхронизация каналов необязательна. Контроль микроЭВМ осуществляется

благодаря наличию тестовых программ параллельными вычислениями и

сравнением результатов. При обнаружении ошибок микро-ЭВМ2 формирует

сигнал Y, и выходы микро-ЭВМ1 отключаются от УО.[1]

X Z УО

Рисунок 4 Структурная схема дублированной системы со слабыми связями

Дублированная система с тестированием и сильными связями содержит

генератор тестов ГТ и мультиплексор МКС и применяется если множество

входных воздействий Х не обеспечивает необходимую глубину проверки

каналов обработки информации. В этом случае в процессе рабочего

функционирования периодически выделяются отрезки времени, в течении

которых с помощью мультиплексора сигналы X отключаются от входов

системы, и к последующим подключается генератор тестов. Результаты

тестирования обоих каналов сравниваются БСС1. При обнаружении ошибки

система переводится в защитное состояние. Данный принцип используется

вырабатывает сигнал ошибки Y. Минимальная кратность не обнаруживаемых

отказов равна четырем по два отказа в каждом канале, которые не

обнаруживаются ССВК и одинаково искажают выходные сигналы Z1 и Z2.

Самоконтроль каналов может быть аппаратным и программным. Возможно

использование независимых программ в каждом процессоре.

Y

Z2

распространенных на практике безопасных структур. Минимальная кратность

не обнаруживаемых отказов в ней равна двум - по одному отказу в каждой

микро-ЭВМ, которые одинаковым образом искажают выходные сигналы Z1 и

Z2. Прикладные программы должны бать свободны от ошибок при загрузке.

Одиночные отказы не опасны. Кратные независимые отказы могут не

учитываться, если время обнаружения отказа очень мало.

Z1

X

УО

Рисунок 6 Структурная схема дублированной системы с умеренными

связями.

Используемая на станции система электрической централизации (УЭЦ-М) с

повышение надежности электрической централизации: управления огнями

входных светофоров с центральным питанием ламп с местным

аккумуляторным резервом для ламп красного и пригласительного огней;

использование двухнитевых ламп; автоматическая регистрация

кратковременных отказов рельсовых цепей и контроль цепей стрелок в

установленном поездном маршруте; предварительная индикация на табло для

защиты от перекрытия сигнала при ошибочном нажатии кнопки ИР секции.

1.4 Постановка задачи

открытие или закрытие светофоров и т. д.). Она также должна обеспечивать

проверку и контроль уcтановки маршрута, а также отображать его на табло.

Кроме того, в функцию наборной группы входит задача неустанавливать

маршрут, если он враждебен исполняемому или произошел сбой в системе.

2 Разработка микропроцессорной системы электрической централизации

2.1 Датчики входных сигналов

В результате рычаг замыкает контрольные контакты автопереключателя.

Другая пара контактов замыкает рабочие контакты.

Начала вращения главного вала при переводе стрелки в минусовое

положение ролик запорного рычага выталкивается на поверхность цилиндра.

Запорный рычаг поворачивается влево, поворачивая и рычаг, который

размыкает контрольные, и замыкает рабочие контакты. На станции применена

двухпроводная схема управления стрелочными переводами.

На входных и выходных светофорах применяются двухнитевые лампы

красного и желтого огней для переключения на резервную нить в случае

перегорания основной. Контроль горения ламп светофоров осуществляются

2.2 Исполнительные устройства

В системе УЭЦ увеличено число межблочных соединений и одновременно

сокращено число разновидностей блоков, выполняющих одинаковые функции.

Вместо трех блоков маневровых светофоров применяют один М с двойным

комплектом однотипной аппаратуры, вместо одного исполнительного и двух

наборных блоков – один совмещенный стрелочный коммутационный блок С.

Схема контрольно-секционных реле. Реле КС выполняют контроль секций,

входящих в маршрут, также как в системе БМРЦ. В качестве реле КС

использованы высокоомные реле РЭЛ, вследствии чего вместо

последовательного их соединения применено каскадное включение по цепям

установленное в блоке светофора, по которому устанавливают маршрут. В

маршруте приема цепь 11 реле КС включается контактом начального реле ОН

блока ВД (Ч) и конечного реле 2КН блока П (2п).

Цепь 11, по которой срабатывают реле КС блока ВД (Ч) и 2КС блока П (2п),

замыкается через все блоки маршрута при условии правильности и свободности

которой срабатывает реле КС в блоке светофора и реле НОКС в конце цепи,

расположенное вне блока.

Фронтовым контактом реле КС блока ВД (Ч2) включается цепь 112, по

которой каскадно срабатывают реле 1КС в блоках УСП тех же секции, что и в

маршруте приема, секции маршрута отправлений замыкаются.

В маневровом маршруте от светофора М4 до М16 цепь 11, по которой

срабатывает реле КС, включается контактом реле Н блока М (М4) и контактом

реле КМ блока М (М16). Фронтовым контактом реле КС включается цепь 12,

по которой срабатывает реле 2КС блока УСП (4/6СП),после чего данная

секция замыкается в маневровом маршруте. В маневровом маршруте от

поезда за светофор контактом путевого реле П первой секции маршрута,

каскадные - после обесточивания основного реле КС в маневровых маршрутах

или после обесточивания сигнального реле в поездных маршрутах.

Схема сигнальных реле поездных маршрутов включаются по цепи 15

межблочных соединений, маневровых маршрутов – по цепям 15, 16

межблочных соединений. Схема предназначена для управления сигнальными

показаниями поездных и маневровых светофоров с проверкой условий

безопасности движения поездов.

В цепи 15 основных и каскадных реле КС конролируется правильность

установленного маршрута, контактами реле 1М, 2М, З, РН - замыкание секции

маршрута и отсутствие искусственного их размыкания. Дополнительно

движения. Полная цепь 15 проходит через все блоки, входящие в маршрут

отправления с пути 2п по светофору Ч2.

Поездное сигнальное реле должно иметь замедление на отпускание для

исключения перекрытия светофора в случаях переключения фидеров

электроснабжения или кратковременных нарушений в цепи 15 (шунтирование

выключении основного реле С его повторители получают подпитку о шин ПВ3,

МВ3 комплекта выдержки времени и, удерживая якорь в притянутом

положении, перекрывают время кратковременных нарушений. В маршруте

приема основное реле включается в цепь 15 контактами реле Н в блоке ВД (Ч)

и реле 2КС в блоке П перед этим сигналом.

Реле С срабатывает по цепи 15 с контролем свободности и замыкания всех

секций, входящих в маршрут приема, и свободности пути. Вслед за реле С

срабатывают его повторители С1 и ЧС, и входной светофор открывается.

В маневровом маршруте от светофора М16 до М22 реле С включается в

цепь 15 контактами реле 1КС в блоке М (М16) и реле КМ блока М (М22).При