/
Автор: Кононов В.А. Никитин А.Б. Гавзов Д.В. Дрейман О.К.
Теги: рельсовый транспорт железнодорожное движение компьютерные технологии железнодорожный транспорт автоматика телемеханика линии связи
ISBN: 5-89035-074-9
Год: 2002
Текст
Д.В. Гавзов, O.K. Дрейман,
В.А. Кононов, А.Б. Никитин
СИСТЕМЫ
ДИСПЕТЧЕРСКОЙ
ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
Под общей редакцией Вл.В. Сапожникова
Утверждено Департаментом кадров и учебных заведений
МПС России в качестве учебника для студентов вузов
железнодорожного транспорта
Москва
2002
I <r:*rvs
бшсииТп.г
I • ... -------
да
eW
УДК 656.256.05:681.3
ББК 39.275
С 409
С 409 Системы диспетчерской централизации: Учебник для вузов
ж.-д. трансп./Д.В. Гавзов, О.К. Дрейман, В.А.Кононов,
А.Б. Никитин; Под общей ред. проф. Вл.В. Сапожникова. — М.:
Издательство «Маршрут», 2002. — 407 с.
ISBN 5-89035-074-9
Изложены теоретические основы построения систем кодового управления,
дан анализ современных компьютерных систем диспетчерской централизации
и диспетчерского контроля, а также принципов функционирования автомати-
зированных диспетчерских центров управления. Рассмотрены особенности
увязки систем диспетчерской централизации с устройствами электрической
централизации и автоблокировки.
Предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта по специаль-
ности Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте, может
быть полезен инженерно-техническим работникам, связанным с разработкой,
проектированием и эксплуатацией устройств железнодорожной автоматики,
телемеханики и связи.
УДК 656.256.05:681.3
ББК 39.275
Книгу написали: введение, главы 6, 8, 12 — Д.В. Гавзов;
главы 1,9 — О.К. Дрейман, А.Б. Никитин; главы 2, 3 —
О.К. Дрейман; главы 4, 5 — В.А. Кононов; глава 7 — Д.В. Гавзов,
А.Б. Никитин; главы 10, 11 — А.Б. Никитин.
Рецензенты: руководитель Департамента сигнализации,
централизации и блокировки МПС России В.М.Кайнов;
начальник НИО ГТСС, канд. техн, наук Ю.А.Липовецкий;
заведующий научно-исследовательской лабораторией «Автоматика,
телемеханика на железнодорожном транспорте» МИИТа,
д-р техн, наук И.В. Беляков.
WJ7
ISBN 5-89035-074-9_
ПГУПС
Научно-техническая
библиотека
©Авторский коллектив, 2002
©Издательство «Маршрут», 2002
НТБ ПГУПС
Отдел учебна*
литературы
ВВЕДЕНИЕ
Оснащенность железных дорог Российской Федерации современ-
ными средствами автоматики и телемеханики является определяю-
щим фактором в обеспечении пропускной способности и эффектив-
ности управления перевозочным процессом на всех уровнях.
Средства автоматики и связи — важнейший элемент инфраструк-
туры железнодорожного транспорта страны. Без них невозможно
представить нормальное функционирование отрасли.
Перспективное направление совершенствования технологичес-
ких процессов на железнодорожном транспорте — концентрация
управления перевозочным процессом с использованием систем дис-
петчерской и станционной кодовой централизаций.
Диспетчерская централизация (ДЦ) — это комплекс устройств
железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, предназна-
ченный для централизованного диспетчерского управления стрел-
ками, сигналами и другими объектами станций диспетчерского
участка (круга).
Станционная кодовая централизация (СКЦ) — это телемехани-
ческая система управления удаленными на расстояние 8—25 км стрел-
ками и сигналами станций, оборудованных электрической центра-
лизацией. Она позволяет сократить расход кабеля на станциях, со-
храняя управление всеми передвижениями в пределах станции в ве-
дении дежурного поста электрической централизации (ЭЦ).
Устройства ДЦ должны обеспечивать: управление из одного
пункта стрелками и сигналами ряда раздельных пунктов; конт-
роль на аппарате управления положения и занятости стрелок, за-
нятости перегонов, путей на станциях и прилегающих к ним блок-
участков, а также повторение показаний входных, маршрутных
и выходных светофоров; возможность передачи станций на ре-
{ервное управление стрелками и сигналами по приему и отправ-
лению поездов, маневровой работе или передаче стрелок на мес-
тное управление для маневров; автоматическую запись графика
исполненного движения поездов; выполнение требований,
предъявляемых к ЭЦ и автоблокировке. Диспетчер управляет
устройствами ЭЦ и принимает решения по организации движе-
ния поездов, в том числе и в случаях возникновения конфликт-
3
пых поездных ситуаций. Это способствует наилучшему исполь-
зованию пропускной способности участка при полном обеспече-
нии безопасности движения поездов.
Диспетчерскую централизацию применяют на одно- и много-
путных линиях дорог, включая пригородные участки с интенсив-
ным движением поездов. Наиболее эффективна ДЦ на однопут-
ных линиях, особенно если перегоны имеют двухпутные встав-
ки, а раздельные пункты построены по продольной схеме, по-
зволяющей выполнять безостановочные скрещения поездов. В
этом случае при ДЦ участковая скорость движения поездов по-
вышается на 15—25 %, а пропускная способность — на 35—40 %.
Численность эксплуатационного персонала при этом на 100 км
железнодорожных линий сокращается на 60 человек. Срок оку-
паемости капиталовложений, затраченных на оборудование од-
нопутного участка устройствами ДЦ, не превышает 3 лет.
Первый в России участок ДЦ Люберцы Куровская протяжен-
ностью 65 км был введен в эксплуатацию в 1936 г. В системе ДЦ,
разработанной в институте «Гипротранссигналсвязъ» и получившей
сокращенное название ДВК, использовались принципы построения
аппаратуры телеуправления и телесигнализации (ТУ и ТС) времен-
ного кода одной из американских фирм. В дальнейшем система ДВК
неоднократно модернизировалась (ДВК-2, ДВК-ЗА): была увеличе-
на ее емкость, введено маршрутное управление стрелками, решен
вопрос управления удаленными раздельными пунктами, расположен-
ными на расстоянии 100 км и более от поста ДЦ. Однако недостатки
системы: малое быстродействие (передача одного сигнала ТУ или
ТС продолжалась 5 с), недостаточная помехозащищенность, труд-
ности эксплуатации релейно-контактной аппаратуры, требующей
частой и тщательной регулировки, устранить не удалось.
Начиная с 1955 г. вместо системы ДВК на сети железных дорог ста-
ли применять разработанную во ВНИИЖТе поляр!ю-часготную дис-
петчерскую централизацию (ПЧДЦ), в которой сигналы ТУ переда-
вались полярными, а сигналы ТС — частотными импульсами. Систе-
ма обладала более высоким быстродействием (сигнал ТУ передавался
3 с, сигнал ТС — 1 с) и с большей емкостью. Была усовершенствована
индикация на аппарате управления: от точечной индикации перешли
к желобковой, стали использовать аппараты типа пульта-табло с на-
4
бором маршрута нажатием двух кнопок. Наблюдения показали, что в
связи с увеличением объема информации на табло ориентация диспет-
чера в поездном состоянии на участке улучшилась, но возросла его
утомляемость за время дежурства. Поэтому стали применяться пуль-
ты-манипуляторы с выносным табло, была разработана схема пере-
ключения диспетчерского управления двумя кругами на один мани-
пулятор, что позволило диспетчерам более рационально организовать
свою работу на участке с сезонной или неравномерной работой.
Системы ПЧДЦ были внедрены на участках обшей протяжен-
ностью почти 4000 км.
В дальнейшем в связи с расширением области применения ДЦ
из-за повсеместного перехода на электрическую тягу и удлинения
диспетчерских участков возникла необходимость использования на
протяженных линиях каналов тональной частоты высокочастотных
систем передачи. Была создана частотная аппаратура организации
каналов ТУ и ТС. Сопряжение такой аппаратуры с физическими
линейными цепями постоянного тока системы ПЧДЦ требовало
сложных технических решений. Применение линейных цепей посто-
янного тока в магистральных кабельных линиях СЦБ и связи при
электрической тяге на переменном токе требовало большого числа
трансляционных усилительных пунктов, что снижало качество пе-
редаваемых сигналов ТУ. Это привело к необходимости использо-
вать в физических линейных цепях ДЦ сигналы ТУ и ТС только
переменного тока тональной частоты.
Частотная диспетчерская централизация (ЧДЦ) была создана в
1961 г. В этой системе впервые кодирующая аппаратура ТС была
выполнена на бесконтактных элементах (германиевых транзисто-
рах и диодах), время передачи сигнала ТУ было сокращено до 1 с, а
сигнала ТС — до 0,3 с, применено квитирование, т.е. посылка на
передающий пункт извещения о приеме сигнала ТУ или ТС.
Несмотря на высокие надежность и достоверность передачи сигна-
лов, система ЧДЦ обладала недостатком, свойственным всем систе-
мам спорадического действия, очередность передачи сигналов ТС с
различных линейных пунктов обеспечивалась реле, контакты которых
включались в линейную цепь. Это порождало задержки и помехи сиг-
налов ТС при их накоплении на линейных пунктах, система не могла
использоваться при их радиальном расположении.
5
Широкое применение в системах ДЦ более быстродействующей
полупроводниковой техники позволило вместо спорадического ис-
пользовать циклический способ передачи информации в канале ТС.
При этом способе все линейные пункты независимо от того, про-
изошли или нет изменения состояния их объектов, поочередно пе-
редают информацию на пост ДЦ.
Система «Нева» с циклическим контролем состояния объектов
впервые была применена в 1967 г. на двухпутном пригородном уча-
стке Октябрьской железной дороги. Продолжительность цикла кон-
троля 1280 объектов в этой системе составляет 5 с. она работает в
дуплексном режиме как при линейном подключении станций, так и
по радиальной схеме. Возможно одно- и двустороннее управление,
что значительно повышает надежность действия ДЦ.
В этот же период в комплекс устройств ДЦ было внесено мно-
го нового. Устройства монтировали уже не в ячейках, а на ста-
тивах с законченным заводским монтажом. На постах ДЦ уста-
навливали испытательный пульт для контроля работы канало-
образующей аппаратуры Вся аппаратура, работающая в им-
пульсном режиме, была переведена на бесконтактные элемен-
ты, причем на центральном посту предусматривался 100%-ный
резерв каналообразующей аппаратуры, находящийся в готов-
ности к действию. На промежуточных станциях была примене-
на схема повторного перевода стрелок, при которой в случае
неперевода стрелки остряки возвращаются в исходное положе-
ние и перевод стрелки повторяется до двух раз. Предусмотрена
автоматическая установка маршрутов (АУМ) на промежуточ-
ных станциях во избежание задержки поездов в случае повреж-
дения кодовой линии. При повреждении в зависимости от со-
стояния перегонов, прилегающих к станции, участков прибли-
жения и приемо-отправочных путей маршрут устанавливается
автоматически, и движение поездов продолжается.
Система «Нева» хорошо зарекомендовала себя, но развитие по-
лупроводниковой техники давало возможность дальнейшего совер-
шенствования системы. Кроме того, возникла необходимость рас-
ширения круга экплуатационных задач, решаемых системой ДЦ.
На основе системы «Нева» была создана система «Луч» и впер-
вые применена в 1977—1978 гг. на одном из участков Белорусской
6
железной дороги. Она позволяет управлять не только поездной, но
и маневровой работой на промежуточных станциях, передавать
ответственные команды, в частности изменять направление движе-
ния на однопутном перегоне. В состав аппаратуры центрального
поста можно было включать дополнительное рабочее место энср-
! ©диспетчера и управлять объектами электроснабжения на станци-
ях. Некоторые параметры системы «Луч», относящиеся главным
образом к тракту передачи управляющей информации, существен-
но отличаются от параметров системы «Нева».
Первыми системами станционной кодовой централизации были
релейные системы РВК (временнбго кода), РСК (схемного кода) и
РПК (полярного кода). Из-за значительных недостатков (неболь-
шие емкость и скорость передачи команд, ненадежная работа ре-
лейной аппаратуры и др.) эти системы не нашли широкого распро-
странения. В 1961—1963 гг. во ВНИИЖТе была разработана бес-
контактная система СКЦ. Большая емкость, относительно высокое
быстродействие, надежность бесконтактной аппаратуры позволи-
ли применять систему вместе с устройствами маршрутно-релейной
централизации на крупных станциях для управления удаленными
районами, включающими в себя до 200 стрелок и сигналов. Наибо-
лее широко эта система распространена в метрополитенах.
В 1982 г. в России начались работы по созданию систем ДЦ на
микропроцессорной элементной базе. Первой такой системой была
диспетчерская централизация АСДЦ, разработанная в Научно-ис-
следовательском институте железнодорожной автома тики (НИИЖА)
и ГГСС. Система АСДЦ была выполнена на технических средствах
КТС-ЛИУС и проходила эксплуатационные испытания на участке
Мельничный ручей - Ладожское озеро Октябрьской железной доро-
ги. На такой же элемен тной базе сотрудниками Ростовского госу-
дарственного университета путей сообщения была разработана сис-
тема ДЦ «Дон», которая в 1989—1994 гг. была внедрена на несколь-
ких участках железных дорог.
В начале 90-х гг. начались разработки системы ДЦ на основе
серийно выпускаемых персональных ЭВМ (ПЭВМ) и промышлен-
ных контроллеров. В 1995 г. первая такая система ДЦ-МПК (разра-
ботка Петербургского государственного университета путей сооб-
щения ) была принята в постоянную эксплуатацию на участке Санкт-
7
Петербург—Сестрорецк и в .1996 г. на четвертой линии Петербургс-
кого метрополитена. В 1997 г. на основе системы ДЦ-МПК в Санкт-
Петербургском отделении Октябрьской железной дороги был создан
центр диспетчерского управления. В 1998—2001 гг. были приняты на
постоянную эксплуатацию компьютерные системы диспетчерской цен-
трализации «Диалог», «Сетунь», «Тракт» и «Юг».
Внедрение систем ДЦ и СКЦ, обеспечивающих необходимую
пропускную способность магистральных железных дорог при вы-
соком уровне безопасности движения, позволяет получить значи-
тельный технико-экономический эффект: не только сокращается
эксплуатационный штат, но и снимается или намного отодвигается
необходимость выполнения дорогостоящих мероприятий по повы-
шению провозной способности железных дорог.
Большой вклад в развитие отечественных систем ДЦ и СКЦ внес
авторский коллектив ВИИИЖТа под руководством Н.Ф. Пенкина
и при активном участии С.Б. Карвацкого, И.М. Кутьина, В.Я. Со-
болева, Н.Г. Егоренкова. а также Н.В. Старостиной (институт «Гип-
ротранссигналсвязь») и П.М. Жильцова (МПС).
Технические средства телемеханических систем в России нахо-
дятся на уровне передовой зарубежной техники, а накопленный
опыт широко используется во многих странах.
Глава 1. Диспетчерское управление
на железнодорожном транспорте
1.1. Организация перевозок
В основе организации перевозочного процесса на железнодорож-
ном транспорте России лежат следующие принципы:
организация движения поездов по графику, координирующему ра-
боту всех подразделений железных дорог с рациональным использо-
ванием пропускной способности линий, устройств и сооружений;
организация работы станций на основе типовых технологичес-
ких процессов приема, отправления, пропуска поездов, формиро-
вания и расформирования составов, погрузки и выгрузки грузов,
посадки и высадки пассажиров:
оперативное планирование эксплуатационной работы для вы-
полнения графика движения и технических норм на текущие сутки
и смену;
организация вагонопотоков и маршрутизация перевозок;
техническое нормирование погрузки и выгрузки, размеров дви-
жения на участках, передача груженых и порожних вагонов по сты-
ковым пунктам, потребных парков подвижного состава и др.;
диспетчерское руководство выполнением заданий по перевозкам;
обеспечение безопасности движения поездов при проведении
любых видов работ.
Качество эксплуатационной работы дорог оценивается следую-
щими показателями: использованием подвижного состава, себес-
тоимостью перевозок и производительностью труда.
Использование подвижного состава характеризуют следующие
показатели: скорости движения поездов (техническая, участковая,
маршрутная): время нахождения поездов и вагонов на станциях; ис-
пользование грузоподъемности вагонов; производительность, сред-
несуточный пробег локомотивов.
Показатели работы станций: время обработки транзитного по-
езда; время обработки транзитного вагона с переработкой; время
обработки местного вагона (погрузка, выгрузка).
Оперативное управление перевозочным процессом на железно-
дорожном транспорте обеспечивается многоуровневой системой
диспетчерского руководства.
9
1.2. Диспетчерское управление
движением поездов
Современные тенденции использования вычислительных средств
в системах железнодорожной автоматики (ЖАТ) определяют на-
правления совершенствования не только аппаратной платформы,
но и структуры оперативного управления. Это нашло отражение в
технологии дальнейшей централизации оперативного управления
движением поездов не на отдельных участках, а на направлениях.
Возможность интеграции руководства перевозочным процессом в
центрах управления требует решения технологических вопросов по
распределению зон и функций управления и разработки норматив-
ных и эксплуатационных основ, связанных с внедрением и обслу-
живанием систем централизации управления.
Для совершенствования и оптимизации системы управления дви-
жением поездов в 1988 г. железные дороги приступили к проекти-
рованию и строительству единых дорожных и региональных авто-
матизированных диспетчерских центров управления перевозками
(АДЦУ). Процесс создания АДЦУ принял затяжной характер из-за
отсутствия принятых в полном объеме в постоянную эксплуатацию
современных систем ДЦ и ограниченности средств на инфраструк-
туру каналов связи.
В то же время в связи с резким снижением объемов перевозок
на сети дорог РФ перед отраслью была поставлена задача сокра-
щения эксплуатационных расходов внедрением ресурсосберега-
ющих технологий и совершенствованием структуры управления
железными дорогами.
Для решения поставленных задач началось укрупнение желез-
ных дорог и отделений с наметившейся тенденцией перехода на бс-
зотделенчсскую структуру управления. Необходимость реоргани-
зации повысила актуальность создания единых дорожных и регио-
нальных АДЦУ и внедрения современных компьютерных систем
управления движением поездов.
Для дальнейшего сокращения эксплуатационных расходов и
совершенствования структуры управления перевозочным процес-
сом началась перестройка структуры управления движением по-
ездов в масштабах всей страны. Предполагается акционирова-
ние железных дорог.
10
В соответствии с новой концепцией управления перевозочным
процессом система управления предназначается для реализации в
рамках следующих территориальных объединений: сеть железных
дорог, регион сети железных дорог, линейный район.
В связи с этим управление перевозочным процессом должно осу-
ществляться на основе трехуровневой вертикали центров управле-
ния: сетевой центр управления перевозками (ЦУП). региональный
центр диспетчерского управления (РЦДУ), опорный центр управ-
ления линейным районом (ОЦ).
Цен тр управления перевозками является составной частью струк-
туры Министерства путей сообщения, а в перспективе — компании
«Российские железные дороги». Его предназначение - организа-
ция и оперативное руководство перевозочным процессом на сети
железных дорог РФ в целях максимального удовлетворения плате-
жеспособного спроса на пассажирские и грузовые перевозки с обес-
печением высокого качества предоставляемых транспортных услуг
при достижении необходимой для развития отрасли рентабельнос-
ти. ЦУП должен возглавлять и координировать работу РЦДУ,
а также всех отраслевых предприятий, причастных к перевозочно-
му процессу.
Региональные центры создаются в соответствии с территориаль-
ным разделением России на семь регионов. РЦДУ должны стать под-
разделениями будущей акционерной компании «Российские железные
дороги», подчиненными сетевому ЦУПу. До организации РЦДУ его
функции выполняют дорожные единые центры диспетчерского управ-
ления. существующие почти на всех железных дорогах РФ,
Региональный центр диспетчерского управления должен быть
информативно и технологически связан с ЦУПом, соседними реги-
ональными центрами и опорными центрами своих линейных райо-
нов, со всеми отраслевыми предприятиями, обеспечивающими ра-
боту инфраструктуры железнодорожного транспорта в регионе уп-
равления, крупными отправителями и получателями грузов.
На РЦДУ возлагается реализация технологий управления пере-
возочным процессом в пределах региона, являющихся естественным
продолжением единых баз данных и сетевых технологий ЦУПа с их
детализацией (вплоть до управления движением каждого поезда) и
дополнением управления местными для региона перевозками.
11
Опорный центр является удаленным подразделением РЦДУ, рас-
положенным, как правило, на опорной станции линейного района.
Работа ОЦ существенно зависит от особенностей опорной станции
и линейного района в целом. Предполагаются следующие типы ОЦ:
примыкающие к районам массовой погрузки грузов на подъезд-
ных путях;
с крупной грузовой станцией в качестве опорной;
для пограничных переходов:
с припортовой станцией в качестве опорной;
с сортировочной или технической станцией в качестве опорной.
Основные задачи ОЦ:
взаимодействие с отправителями и получателями грузов на тер-
ритории линейного района, в том числе на основе единых техноло-
гических процессов;
управление местной работой линейного района с обеспечением
установленных нормативов времени оборота местных вагонов;
переработка транзитного вагонопотока с его обеспечением ло-
комотивами и локомотивными бригадами, технический и коммер-
ческий осмотр поездов;
организация передачи грузов между государствами и другими
видами транспорта, взаимодействие с портами, таможенными орга-
нами и др.;
взаимодействие с вагонными депо и его подразделениями по не-
исправным вагонам, организация подготовки вагонов и составов
под погрузку.
Оперативно-диспетчерский персонал опорного центра обеспечи-
вает руководство работой всех подразделений самой опорной стан-
ции и прикрепленных станций линейного района. К нему относятся
дежурные по станциям и паркам, агенты центров фирменного техно-
логического обслуживания, станционных технологических центров,
дежурные по горке и т.п. Опорный центр включает в себя подразде-
ления других служб, непосредственно участвующих в перевозочном
процессе: пункты технического и коммерческого обслуживания, ва-
гонные участки, дистанции сигнализации и связи и др.
Управление перевозочным процессом строится по принципу
сквозных информационпо-управляюших технологий, направленных
от ЦУП через РЦДУ и ОЦ до рабочих мест работников линейных
I 2
районов или устройств железнодорожной автоматики, исполняю-
щих те или иные операции перевозочного процесса.
Сквозные информационно-управляющие технологии должны
обеспечить единство управления перевозочным процессом сверху
вниз, с соблюдением условий заказа на перевозки и минимизацией
эксплуатационных затрат на их выполнение.
1.3. Структура диспетчерских систем
Для правильного понимания свойств многоуровневых систем
диспетчерского управления на железнодорожном транспорте необ-
ходимо предварительно рассмотреть некоторые общесистемные
закономерности.
Любая целенаправленная деятельность возможна только в рам-
ках определенной системы той или иной степени сложности. В на-
шем случае речь идет о технологических системах, состоящих из лю-
дей и технических средств. Последние — это обычно технические или
кибернетические системы, взаимодействующие с человеком.
Технические системы (рис. 1.1, а) создаются для выполнения опре-
деленной целевой функции. Они способны работать при изменении
внешних условий в определенных пределах. Процесс формирования
целесообразного (эффективного в смысле выполнения функции) пове-
дения системы называется управлением. Поведение технической сис-
темы определяется программами, заложенными в нее при создании.
На одну и ту же ситуацию на входе система всегда вырабатыва-
ет одну и ту же программу управления, т.е. поведение системы од-
нозначно. Суть управления в технической системе сводится к отне-
сению входной ситуации по определенному критерию к одной из
известных, при которой реализуется определенная программа воз-
действия на объект управления. Обычно в технических системах
критерий один и число программ невелико.
Более сложным поведением обладают кибернетические системы
(рис. 1.1, б), в которые технические системы входят как подсистемы
(элементы). В отличие от технической системы для оценки входной
ситуации используются многие критерии и соответственно для оп-
ределенного набора входных данных могут быть выбраны разные
программы управления. Кибернетическая система имеет возмож-
ность перекомблнации программ управления под воздействием
1 3
внешнего или внутреннего управления. В одной и той же ситуации
однотипные кибернетические системы могут вести себя, с одной
стороны, по-разному, а с другой - одинаково в различных ситуа-
циях, т.е. для кибернетических систем характерно формирование
поведения исходя из оценки внешней ситуации по определенному
критерию в соответствии с внутренней целью.
а
Рис. II. Структурные схемы технической и кибернетической систем
14
В отличие от технических систем, где соблюдается жесткое соответ-
ствие между ситуацией на входе и реакцией системы на выходе, в кибер-
нетических системах принимается то или иное управляющее решение (про-
грамма управления) и при нестандартной ситуации на ее входе.
Такой же формой поведения обладают и все системы более вы-
соких классов, т.е. биологические и общественные (производные от
индивидуума). Это сходство в поведении объясняется наличием та-
ких общих свойств у кибернетических, биологических и обществен-
ных систем, как возможность восприятия и распознавания внешних
воздействий и формирования образа (модели) среды; наличие ис-
ходной информации о среде, хранимой в виде образов среды; нали-
чие исходной информации о себе, своих свойствах и возможностях,
хранимых в виде образов системы.
Разумеется, глубина отображения существенно различна у сис-
тем разных классов и даже у ризных систем одного класса. Важно
подчеркнуть, что во всех случаях поведение системы — это резуль-
тат распознавания, сопоставления и преобразования информаци-
онных образов той или иной сложности.
Таким образом, управление требует критерия, информации о
ситуации и исходной информации о системе и среде.
Качество управления прежде всего зависит от объема исходной
информации и полноты представления ситуации на входах систе-
мы, от которых зависят точность опознания ситуации и, следова-
тельно, правильный выбор программы управления. Это объясня-
ется тем, что обычно каждой ситуации однозначно противопостав-
лена определенная программа управления.
Ошибки в опознании ситуации на входах системы неизбежно
ведут к потере эффективности в управлении независимо от причи-
ны ошибки, т.е. безразлично, была ли непредусмотрена ситуация
или неправильно опознана предусмотренная.
Кроме внутреннего управления (самоуправления), система мо-
жет подвергаться внешнему управлению, если она входит как эле-
мент (подсистема) в более сложную целенаправленную систему в
качестве управляемой или сотрудничающей. Взаимоотношения с
другими системами могут быть организованы по разным структу-
рам' цепочечной (рис. 1.2, а), централизованной радиальной
(рис. 1.2, б), кольцевой (рис. 1.2, в), многосвязевой (рис. 1.2, г).
15
6
Рис. 1.2. Структурные схемы взаимосвязи систем
Под структурой системы принято понимать множество возмож-
ных отношений между подсистемами и элементами внутри системы.
Структуры реализуются при помощи связей, осуществляющих взаи-
модействие между подсистемами (элементами). По характеру взаи-
модействия различают прямые и обратные связи. Этим выражается
направленность передачи управляющей и контрольной информации
между подсистемами. Часто структура выражает только соотноше-
ние между подсистемами по управлению (подчиненность).
В диспетчерском управлении железнодорожным транспортом
получили распространение иерархические централизованные струк-
туры (рис. 1.2, д). В этом случае каждый более высокий уровень уп-
равления имеет радиальные связи с однотипными управляемыми
системами. Число систем на каждом уровне зависит от сложности
целевых функций и управляемых систем.
Главной причиной появления любой иерархии является несоот-
ветствие между сложностью объекта управления и способностью
управляющего органа охватить и переработать информацию об
объекте с требуемой точностью в заданное время. Действительно,
любой сложный производственный процесс требует своевременно-
го формирования согласованных с другими процессами правиль-
ных решений, ведущих к цели.
Всем иерархическим системам управления присуши следующие
основные особенности:
16
последовательная вертикальная соподчиненность;
правом вмешательства в действие любой системы обладает толь-
ко система вышестоящего уровня;
действия любой системы фактически зависят от исполнения сво-
их функций управляемыми подсистемами;
более высокие уровни управления имеют дело с более крупными
подсистемами и более широкими аспектами поведения всей систе-
мы в целом, т.е. чем выше уровень, тем больше общность отобра-
жения объекта управления;
более высокий уровень управления имеет больший период вы-
работки управляющего решения из-за необходимости сбора и об-
работки большего количества разнородной информации;
чем выше уровень управления, тем больше неопределенностей в
выработке математически точной программы управления объектом.
Основным видом управления в иерархических системах является
программное (командное) управление. Для эффективного функцио-
нирования систем при таком управлении необходима хорошо отла-
женная технология информационного обмена между уровнями, по-
зволяющая достаточно оперативно и полно отражать управляемый
объект. Однако практически в сложной иерархической системе это
сделать трудно и поэтому все недостатки в информационном обмене
оборачиваются потерей эффективности управления.
При недостаточно полном отражении объектов управления вы-
шестоящими уровнями более эффективной является передача уп-
равляемой подсистеме не программы, а критерия для выработки
программы управления в подсистеме на основе оценки ситуации.
Такой способ называется рефлексивным управлением.
В нестандартных ситуациях или при неполном отражении состо-
яния среды и системы для выбора правильной формы поведения
может использоваться метод адаптивного управления. Он предпо-
лагает втягивание систем в однотипное поведение на основе подра-
жания наиболее эффективным образцам.
Вообще любые формы поведения сложных систем (кибернети-
ческих, биологических, общественных) могут быть представлены
той или иной комбинацией программного, адаптивного и рефлек-
сивного управлений, доля которых колеблется в зависимости от
ситуации на входах и глубины исходной информации в системе.
НТВ ПГУПС
Отдел учебной
литературы
1 7
В кибернетических системах и внутреннее и внешнее управления
являются программными, так как другие виды управления еще не
имеют технической реализации (в автоматических системах).
Однако адаптивное и рефлексивное управления используются в
сложных технологических системах с людьми и автоматизирован-
ными подсистемами и, в частности, в диспетчерском управлении
желез н одорожн ы м транспортом.
Например, если самый нижний уровень управления обеспечива-
ет выбор программы управления на основе оценки входной инфор-
мации от объектов и командных предписаний от вышестоящего
уровня, то уже второй уровень, имеющий в управлении несколько
однотипных систем, может использовать адаптивную или рефлек-
сивную форму управления.
На железнодорожном транспорте нижним (первым) уровнем
иерархии диспетчерского управления является система управления
движением на участке поездным диспетчером.
На крупных станциях диспетчерское руководство осуществляет
сменный маневровый диспетчер.
В управлении у поездных и маневровых диспетчеров находится
ряд однотипных технологических подразделений, непосредственно
управляющих объектами железнодорожного транспорта. Техничес-
кое оснащение диспетчерского управления наиболее развито пока
только для выполнения основных задач поездных и станционных
(маневровых) диспетчеров.
Поездной диспетчер руководит движением поездов на участке
(диспетчерский круг) железной дороги, содержащем ряд станций.
Протяженность участка зависит от размеров движения и объема
грузовой работы.
Основными приемами диспетчерского регулирования движения
поездов являются: сокращение времени стоянок поездов: ускорение
хода поезда по перегонам относительно скорости, предусмотрен-
ной расписанием; изменение пунктов и порядка скрещения, обгона
и технических стоянок поездов; использование неправильного пути
на двухпутных линиях (параллельное движение в одну сторону но
двум путям): отправление поездов вслед; пропуск сдвоенных поез-
дов; первоочередной пропуск опаздывающих поездов или приме-
нение скоростного подталкивания; регулирование подхода поездов
is
к станциям. Любые регулировочные задания диспетчера заблагов-
ременно передаются дежурным по станциям и другим ответствен-
ным лицам для исполнения.
Объем работы поездных диспетчеров велик, особенно по сбору
и обработке информации о состоянии участка (почти 70 % рабоче-
го времени), поэтому большое значение для улучшения организа-
ции движения имеют технические средства, облегчающие деятель-
ность диспетчеров Наиболее эффективны устройства диспетчерс-
кой централизации, т.е. совокупность устройств электрической цен-
трализации (ЭЦ) на станциях, автоблокировки (АБ) на перегонах
между станциями и системы телемеханики, объединяющей терри-
ториально рассредоточенные объекты ЭЦ и АБ в единую систему
управления. Если для диспетчера организуется только сбор инфор-
мации о состоянии объектов на перегонах и станциях, то такую си-
стему принято называть системой диспетчерского контроля (ДК).
Если диспетчер имеет возможность не только контролировать, но
и управлять объектами ЭЦ и АБ, речь идет о системе диспетчерской
централизации (ДЦ).
Для служебных переговоров со станциями, входящими в учас-
ток, поездному диспетчеру предоставляются специальные средства
телефонной связи, охватывающие телефоны дежурных по станци-
ям, операторов, дежурных по локомотивным депо, подменным пун-
ктам, тяговым подстанциям, телефоны локомотивных диспетчеров
и энергодиспетчеров. Кроме того, поездной диспетчер имеет сред-
ства поездной радиосвязи, предназначенной для служебных пере-
говоров с машинистами поездных локомотивов.
Маневровый диспетчер на станциях имеет радиосвязь с маши-
нистами маневровых локомотивов и телефонную связь с необходи-
мыми технологическими подразделениями станции.
Оперативным руководством движением поездов в пределах от-
деления дороги занимается отдел движения, имеющий сменных стар-
шего диспетчера, дежурных но отделению и поездных диспетчеров.
Естественно стремление разместить поездных диспетчеров в одном
месте. В этом случае каждый диспетчерский участок отображается
самостоятельными средствами ДЦ, но в совокупности возникает
отражение ситуации по всему отделению дороги.
Для повышения эффективности диспетчерского управления по-
стоянно стремятся к увеличению зоны действия диспетчера. С этой
19
целью системы ДЦ совершенствовались в направлениях увеличе-
ния информационной емкости и скорости передачи сообщений.
Однако обратной стороной расширения зоны управления стано-
вится перегрузка диспетчера нетворческой работой, снижающей его
возможности по оптимизации управления. Отсюда другая постоян-
ная тенденция в развитии систем ДЦ — автоматизация повторяю-
щихся операций управления вплоть до создания автодиспетчера.
Первые установки, автоматически устанавливающие маршруты
в системах ДЦ, появились в 60-х гг. Были испытаны программно-
задающие устройства, рассчитанные на автоматическую установку
маршрутов по графику движения, оборудован опытный участок сис-
темой «Автодиспетчер участковый», в которой на управляющую
ЭВМ возлагались также задачи по выбору оптимального графика
движения на основе оценки фактического состояния на участке.
Позднее были проведены испытания системы «Автодиспетчер
станционный», предназначенной для оптимального управления
работой крупной станции. Сразу отметим, что в целом эти системы
себя не оправдали, на отечественных железных дорогах получили
распространение лишь сравнительно простые системы автомати-
ческой установки маршрутов на промежуточных станциях.
Основной причиной низкой эффективности управления в системе
«Автодиспетчер» является недостаточное информационное отражение
объекта управления, т.е. управляющая ЭВМ поставлена в такие усло-
вия, когда программа управления выбирается по весьма неточному опи-
санию состояния диспетчерского участка. Объясняется это прежде все-
го тем, что основным источником информации для регулирования дви-
жения в системе «Автодиспетчер» являются устройства электрической
централизации и автоблокировки. Однако в силу своего назначения —
контролировать условия безопасности — эти системы оперируют дан-
ными только о состоянии стрелок, светофоров и рельсовых цепей, т.е.
стационарных путевых объектов. Для принятия правильного управля-
ющего решения по организации движения диспетчером или ЭВМ дан-
ных в системе «Автодиспетчер» явно недостаточно.
Действительно, чтобы принять решение об установке того или
иного маршрута, предварительно необходимо оценить ситуацию на
станции по многим составляющим технологического процесса. По-
скольку конечной целью перевозочного процесса является целенап-
20
равленное перемещение подвижных единиц (поездов, вагонов, локо-
мотивов), для организации любого перемещения исходным является
точное знание места, назначения и состояния каждой единицы, тех-
нологического состояния систем и подразделений, т.е. полное инфор-
мационное описание объектов управления (моделирование).
Таким образом, при диспетчерском управлении движением на стан-
ции или участке в системе должны быть следующие информационные
модели (рис. 1.3): поездная, вагонная, локомотивная, технологического
состояния станции и состояния путевых объектов (стрелок, светофоров и
т.д.). На основе оценки ситуации по этим моделям может быть выбрано
управляющее решение, конечно же, более эффективное, чем при исполь-
зовании информации только о состоянии путевых объектов.
Устройство принятия решений
Рис. 1.3. Схема информационных моделей системы управления станцией
2 1
Таким образом, для автоматизации управления движением не-
обходимы технические средства, отражающие состояние станции
или участка по всем технологическим составляющим. Исходя из
этого, можно решать вопрос и о том, какая система диспетчерского
управления лучше - автоматическая или автоматизированная?
Принципиальным различием между ними следует считать спо-
соб принятия управляющего решения в системе. В автоматической
системе решение выбирает техническое устройство (ЭВМ и т.п.), а
в автоматизированной эти функции выполняет человек. Разумеет-
ся, в автоматизированной системе и некоторые другие функции
могут выполняться человеком, т.е. распределение обязанностей меж-
ду человеком и техническими средствами может быть различным,
но главное как принимаются решения?
Нетрудно заметить, если на входе решающего устройства состо-
яние объекта управления представлено точно и эта ситуация стан-
дартная (предусмотренная), то в подобных условиях решения тех-
ническим устройством будут приниматься оперативнее. В тех же
случаях, когда формализованное информационное описание состо-
яния объекта управления в системе нс является полным и для сня-
тия неопределенности в ситуации требуется привлечение дополни-
тельных данных из других источников, то управляющие решения,
принимаемые человеком, оказываются лучше.
В системах диспетчерского управления наиболее перспектив-
но комбинированное управление, т.е. сочетание управляющей
ЭВМ с диспетчером-оператором. В этом случае ЭВМ должна
оперативно выполнять наиболее трудоемкую работу по оценке
входной информации и выдавать оператору рекомендации (со-
веты) по управлению, которые могут быть приняты или отвер-
гнуты им с учетом известной ему дополнительной неформали-
зованной информации.
В стандартных ситуациях из режима совета ЭВМ легко может
быть переведена в режим автоматического управления. Однако
предпочтительнее все же сохранять за оператором функции окон-
чательного выбора управляющего решения, так как для обрат-
ного перехода от автоматического управления потребуется зна-
чительное время на восприятие оператором сложившейся ситуа-
ции в системе.
22
Таким образом, введение средств автоматизации диспетчерско-
го управления объективно ведет к расширению зоны управления из
одного пункта.
При ДЦ имеется возможность управления объектами ЭЦ: диспет-
чером с центрального пульта; с местного пульта ЭЦ (резервное); с
маневровых колонок (местное). Работа с резервного пульта или мес-
тное управление возможны только с разрешения диспетчера.
Обычно на диспетчерском участке крупные станции постоянно
сохраняются дежурными по станции на автономном управлении.
Некоторые станции диспетчерского участка могут передаваться на
местное управление на длительное время (сезон). Такое управление
часто называют сезонным.
На станциях, передаваемых в отдельных случаях с диспетчерс-
кого управления на местное, управление осуществляется начальни-
ком станции или составителями по разрешению диспетчера.
Любая используемая на участке железной дороги система ДЦ
должна удовлетворять основным требованиям Правил технической
эксплуатации железных дорог Российской Федерации (ПТЭ), т.е.
обеспечивать:
управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда стан-
ций и перегонов;
контроль на аппарате управления за положением и занятостью
стрелок, занятостью перегонов, путей на станциях и прилегающих
к ним блок-участков, а также повторение показаний входных и вы-
ходных светофоров;
возможность перехода при маневровой работе на местное уп-
равление стрелками на самой станции;
автоматическую запись графика исполненного движения поездов;
выполнение требований, предъявляемых к ЭЦ и А Б.
Новые системы ДЦ должны обеспечивать возможность измене-
ния направления движения поездным диспетчером при ложной за-
нятости блок-участков и контроль исправности работы переездной
сигнализации.
Глава 2. Основы построения систем
2.1. Способы передачи
и анализ телемеханических сигналов
Любая целенаправленная деятельность относительно каких-либо
технологических объектов возможна в том случае, если существует
система управления, содержащая необходимые функциональные
узлы (рис. 2.1). Не имеет принципиальных отличий от указанной
структуры и система диспетчерского управления движением поез-
дов на участках железных дорог и станциях.
Рис. 2.1. Структурная схема системы управления
Выполнение целевых функций любой системы достигается, если
между ее частями происходит обмен информацией, энергией и ве-
ществом. В зависимости от назначения системы и средств ее реали-
зации три вида обмена одновременно могут не наблюдаться, одна-
ко информационные и энергетические взаимодействия для рассмат-
риваемого класса устройств являются обязательными.
На железнодорожном транспорте получили широкое распрост-
ранение следующие способы информационного и энергетического
взаимодействия между территориально разобщенными частями
системы управления технологическими объектами.
При местном способе информационные преобразования осуществля-
ются только в пункте управления и в результате выработанных команд
24
Устройства управления
м н
Информация
Индивидуальные
линии связи
Энергия
Н
Датчики
Исполнительные механизмы
Объекты управления
Рис. 2.2. Структурная схема местного управления
на объекты управления по индивидуальным линейным проводам пода-
ется вся энергия, необходимая исполнительным механизмам (рис. 2.2).
Контроль состояния исполнительных механизмов выполняется
по отдельным проводам и используется энергоресурс пункта управ-
ления. Такой способ взаимодействия с объектом является основным
в системах электрической централизации с центральными зависи-
мостями и центральным питанием.
Основные недостатки, ограничивающие область использования
рассмотренного способа: небольшая дальность управления (едини-
цы километров) и большой расход кабеля с различным попереч-
ным сечением проводов (в зависимости от передаваемой мощнос-
ти) для индивидуальных цепей.
Отмеченные недостатки менее ощутимы при использовании так
называемого дистанционного способа управления объектами (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Структурная схема дистанционного управления
25
При этом способе пункт управления (ПУ) взаимодействует с ус-
тройствами контролируемого пункта (КП) только на уровне инфор-
мационного обмена по индивидуальным для каждого сообщения
линейным проводам.
Исполнительные механизмы получают необходимую энергию от
местного источника в соответствии с командами пункта управле-
ния. Сравнительно небольшие мощности передаваемых информа-
ционных сигналов позволяют существенно увеличить дальность
управления и сократить расход кабеля на организацию взаимодей-
ствия в системе. Дистанционный способ получил широкое распро-
странение в системах электрической централизации с местным пи-
танием и в устройствах перегонной автоматики.
С увеличением зоны управления, т.е. с ростом числа групп объек-
тов и расстояний между ними, в системе управления используют те-
лемеханические способы взаимодействия (рис. 2.4). Такой способ об-
мена информацией в системах управления обеспечивает передачу всей
совокупности сообщений между пунктами по общей линии (каналу)
связи при энергетической независимости каждого пункта.
Рис. 2.4. Структурная схема телемеханического управления
26
Таким образом, основу телемеханики составляют устройства, позво-
1яющие различными способами независимо передавать многие диск-
ретные сообщения по общим линиям связи любой протяженности.
В зависимости от назначения передаваемой информации приня-
то различать телемеханические системы телеуправления (ТУ), теле-
сигнализации (ТС) и телеизмерения (ТИ) (рис. 2.5.)
Рис. 2.5. Структурные схемы систем телеуправления (а),
телесигнализации (б) и телеизмерения (в)
Практически любая система телемеханики представляет собой
определенную комбинацию перечисленных устройств. На желез-
нодорожном транспорте для диспетчерского управления наиболь-
шее распространение получили системы ТУ-ТС. В последнее вре-
мя для диагностирования состояния устройств они стали
дополняться и аппаратурой ТИ, т.е. приобретают структуру
ТУ-ТС-ТИ.
27
Территориально объекты системы телемеханики могут быть раз-
лично размещены относительно пункта управления. Поэтому теле-
механическая сеть — совокупность устройств телемеха ники и объе-
диняющих их каналов связи — выполняется по радиальной
(рис. 2.6, а). цепочечной (рис. 2.6, б) или радиально-цепочечной
(рис. 2.6, в) структуре. На железнодорожном транспорте эти струк-
туры наиболее распространены, хотя возможна реализация и более
сложных древовидных структур (рис. 2.6, г).
Системы телемеханики любой структуры реализуются с исполь-
зованием линий связи, в качестве которых может выступать та или
иная физическая среда, способная передавать сигналы. В современ-
ных системах телемеханики чаще всего применяются проводные
линии (выделенные или совмещенные с энергоснабжением), радио-
тракты и световодные линии.
По любой линии связи может быть организовано определенное
число каналов для независимой передачи сообщений. При переда-
че сигналов телемеханики такой канал принято называть телеме-
ханическим.
Телемеханические каналы являются средством объединения в
систему источника и получателя сообщений.
Источники информации разнообразны, рассредоточены в про-
странстве, могут иметь детерминированное и неопределенное чис-
ло состояний. Соответственно и организация устройств телеме-
ханики различна для сосредоточенных и рассредоточенных
объектов, для отражения их дискретного или непрерывного мно-
жества состояний. Любое изменение внутреннего состояния
объектов контроля принято считать событием. О каждом собы-
тии контролирующий пункт должен получить сообщение. Сооб-
щение, порожденное событием на передающем конце, должно
быть определенным образом доставлено получателю. Передача
сообщений в системах телемеханики происходит по каналам свя-
зи. где в роли переносчика сообщений выступает переменный или
постоянный ток. Поэтому переносчик с нанесенным на него со-
общением уже представляет собой сигнал. Разумеется, что каж-
дое сообщение образует свой собственный сигнал, отличный от
других. Это необходимо для различения сообщений на прием-
ном конце по виду сигналов.
28
tl
Рис. 2.6. Структурные схемы телемеханических сетей
29
Для упрощения процедур организации сигналов и выделения из
них сообщений стремятся использовать ограниченное число при-
знаков переносчика. Если число сообщений превышает число ис-
пользуемых признаков, каждому сообщению соответствует слож-
ный сигнал, состоящий из определенной совокупности этих при-
знаков, используемых на определенных интервалах времени.
Интервал времени, в течение которого признак переносчика не
меняется, называют импульсом сложного сигнала, а используемые
характеристики переносчика — импульсными признаками.
Любой сложный сигнал на приемном конце может быть правиль-
но понят, если будет выделен каждый импульс сигнала и произой-
дет .запоминание его качества (т.е. импульсного признака) на вре-
мя, достаточное для определения известных приемнику свойст в всей
совокупности импульсов сложного сигнала. Каждой такой совокуп-
ности импульсов сложного сигнала соответствует вполне опреде-
ленное сообщение. Поэтому, если правильно принят сложный сиг-
нал. правильно будет понято переданное сообщение. Процесс об-
разования сложного сигнала, соответствующего определенному
сообщению, называют кодированием, а обратные преобразования
на приемном конце декодированием.
Таким образом, в системах телемеханики всегда наблюдает-
ся определенная последовательность информационных преоб-
разований, обусловленная необходимостью оптимального со-
гласования отдельных частей системы. В любом случае на пе-
редающем конце каждое сообщение преобразуется в эквивален-
тный сигнал для согласования источника сообщений с каналом
связи, а на приемном конце из сигнала выделяется соответству-
ющее сообщение.
Сложность этих преобразований зависит от соотношения коли-
чества информации, от источника сообщений и пропускной возмож-
ности используемого канала, так как этим определяется выбор им-
пульсных признаков и закона преобразования сигналов.
Первичные преобразователи, реагирующие на изменение физи-
ческого параметра (механического, электрического, оптического,
теплового, химического и т.п.) источника сообщений, принято на-
зывать датчиками, а все последующие информационными преоб-
разователями.
30
В любом преобразователе происходит отображение множества
входных сигналов в эквивалентное множество выходных с измене-
нием формы представления сигналов. Это позволяет любую систе-
му телемеханики рассматривать как определенную последователь-
ность информационных преобразователей, видоизменяющих сиг-
налы. Например, сигналы х, с выходов датчиков (рис. 2.7) в коди-
рующем устройстве преобразуются в форму х3, удобную для согла-
сования с возможностями канала, после чего модулятор преобра-
зует кодированную запись сообщения х, в линейный сигнал х4, т.е.
выполняет модуляцию переносчика в соответствии с передаваемым
сообщением. На приемном конце проводятся обратные преобразо-
вания сигналов для представления информации в наиболее удоб-
ной форме.
Рис. 2.7. Схема информационных преобразований в системах
Таким образом, для каждого преобразователя нужно уметь за-
давать взаимосвязь между входами и выходами в соответствующей
математической форме, а также описывать сигнал любого вида.
Чаще всего для описания сигналов
используют функцию времени
(рис. 2.8), так как изменение физичес-
ких параметров сигналов удобно на-
блюдать во времени. Если изменения
наблюдаемых параметров происхо-
дя г дискретно во времени, то и сиг- Рис. 2.8. Функция времени
налы получают дискретную форму.
При непрерывном изменении параметров во времени сигналы
могут быть аналоговыми или после дополнительных преобразова-
ний (квантование) — дискретными (рис. 2.9).
31
Рис.2.9. Дискретный сигнал
Сигналы как функции времени
у - х(/) графически удобно пред-
ставлять совокупностью точек опре-
деленной кривой в двухмерном про-
странстве прямоугольных коорди- ,
нат .г и t (см. рис. 2.8). Однако не во
всех случаях такое представление сигналов оказывается достаточ-
ным и наглядным, в особенности для изучения свойств совокупно-
сти сложных сигналов. В этих случаях используют сложные про-
странства сигналов, в которых каждый сигнал изображается точ-
кой в этом многомерном пространстве. Иными словами, все сигна-
лы, обладающие свойствами Р, образуют множество сигналов S,
т.е. S = {х; Р\. В другой форме эта же взаимосвязь может быть за-
писана так: Р => х Е S, т.е. Р верно для х, принадлежащего S.
Таким образом, определяя Р, задают нужное множество сигна-
лов. Оперируя множествами, в теории сигналов широко использу-
ют операции объединения и пересечения.
Объединение множеств 5] и S2 (рис. 2.10, а) представляется как
5, U 53 = {х; х ё 5, или х Е $,},
а пересечение (рис.2.10, б) как
S',
Рис. 2.10. Пересекающиеся и непсресекакмциеся множества и подмножества
Операторы U и П используются также для разбиения множества S
на ряд нспересекающихся подмножеств (рис. 2.10, в), т.е. 5 = Sj U S2 U
U U S4, если Si A Sj = 0 для Мф, где 0 — знак пустого множества.
Для получения более удобных узких подмножеств обычно ис-
пользуют разбиения с помощью отношения эквивалентности, вы-
ражаемого следующими свойствами: х ~ х для любого х (свойство
рефлексивности); х - у => у ~ х (симметрия); х - у и у ~ z => х ~ z
(транзитивность).
3 2
Более общий способ установления отношений между элемен-
тами множеств состоит в отображении элементов одного множе-
ства на элементы другого по определенному правилу, т.е. отобра-
жение — это правило, по которому элементам множества 5]
(рис. 2.11) ставятся в соответствие элементы множества 52- Сим-
волически это записывается как /- Sj -* S2, что означает у =/(х),
х 6 Sj и у Е S2, т.е. у — образ х в S2 при отображении /
Преобразо
ватель
Рис. 2.11. Отображение сигналов
При взаимно однозначных отображениях используют и обрат-
ное отображение S2 на 5], т. e./1:S2 а также составные или
последовательные отображения (рис. 2.12), т. е. f:S\ S2 => z =
Г
Рис. 2.12. Составное отображение
Любое отношение эквивалентности может быть выражено как
соображение, а любое отображение порождает отношение
эквивалентности.
Наиболее широко применяемым в теории сигналов является ото-
бражение, называемое преобразованием Фурье:
F:S, -*S,=>x(f2) = f x(t)e
(2.1)
где:
+0° 9
S] = {л; J xz(t)dt < ос};
-со
+°°
$2 “{*:/!*(/)! <*/<“}•
— 00
Обратное отображение задается соотношением
F ':$2 — S, => л(0 = J x(f)ej2xfidf.
-00
(2.2)
Соотношения (2.1) и (2.2) являются парой преобразований Фу-
рье, причем первое из них выражает так называемую спектральную
плотность сигнала (частотный спектр).
Любой сигнал конечной длительности Sd(t) - {х; x(t) = 0 для
всех |Г| > Т\ или периодический сигнал 5Л(т) = {х; х(Нт) = х(/);
- а < t < ч- а} могут быть представлены совокупностью периоди-
ческих (гармонических) составляющих (рис. 2.13) в соответствии с
разложением в ряд Фурье.
Коэффициенты разложения определяются функционалами
где: т = 0, ± 1, ± 2, . . .
Рис. 2.13. Представление сигналов гармоническими составляющими
34
Другим широко используемым способом представления любо-
ю сигнала является его представление временным рядом, т.е. ко-
нечным набором функций, описывающих интерполирующий им-
пульс tp(Z) (рис. 2.14, а) при разных его смещениях по оси времени
(рис. 2.14, б). Обычно такой импульс удовлетворяет условиям
<р(0) ~ 1 и ф (At) = 0 для к * 0, тогда
к
Рис. 2.14. Представление сигналов временным рядом
Сигналы с ограниченной частотой изменения со представляют
дискретным набором отсчетов через равностоящие промежутки
времени (рис. 2.15) в соответствии с теоремой Котельникова (тео-
рема отсчетов), т.е. для любого х Е S(w) и любого t
к
+оо к ^2^-—)
x(t) = 2 *(—)--------оо </<+<».
к =-оо 2uj л , к х
Кроме указанных способов
представления произвольных
сигналов существует множе-
ство других, например разло-
жения по полиномам Лежанд-
ра, Чебышева, Лагерра, функ-
циям Бесселя, Хаара и др.
Таким образом, для описа-
ния любых детерминирован-
Рис. 2.15. Представление сигналов
дискретными отсчетами
35
пых во времени сигналов существуют различные методы. Однако в
реальных системах часто приходится иметь дело со случайными сиг-
налами, т.е. с такими функциями времени, значения которых лежат
в определенном диапазоне и появление любой из них имеет опреде-
ленную вероятность (стохастический процесс) X = {x(z))} t Е Т},
где X(t) рассматривается как вектор в гильбертовом пространстве,
образуемом точками по параметру /.
В таких системах стремятся определить не конкретное значе-
ние сигнала (отдельная реализация), а вычислить статистические
средние значения по отношению к случайным переменным (мате-
матическое ожидание). Тогда случайный процесс во времени ха-
рактеризуется детерминированной во времени функцией от раз-
личных ожиданий, а не формой конкретных сигналов. В этом со-
стоит принципиальное различие в описаниях детерминированных
и случайных сигналов.
Для сравнительной оценки сигналов одного множества по ка-
ким-либо свойствам каждой паре элементов множества ставится в
соответствие действительное положительное число, называемое
расст оян и ем между эл ементамн.
Расстояния во множестве, представляющем пространство сигна-
лов, определяют по условному правилу, называемому метрикой
данного пространства. Метрика должна удовлетворять следующим
условиям:
d(x, а 0 (если х = у, d(x, у} = 0), т.е. расстояние неотрицательно;
d(x, у) - d(y, х)» т.е. расстояние от х до у равно расстоянию от у
до х (симметрия);
d(x, z) £ d(x, y)+d (y,z), т.е. длина одной стороны треугольника
векторов не может быть больше суммы двух других.
Для одного и того же множества элементов по разным метрикам
могут быть образованы разные метрические пространства. Напри-
мер, если принять х - {Лр ну = {Лр то расстояние
в трехмерном пространстве (Евклидова метрика)
/-1
36
Из этого же множества элементов может быть образовано про-
странство, определяемое по метрике Хэмминга, т.е.
d(.x,y)= i(ai +ft,)mod2.
i -1
В этом случае расстояние между любой парой слов определяется
числом несовпадающих символов (суммирование по модулю 2) по
всем разрядам. Эта метрика широко применяется для сравнения
кодов по возможностям обнаружения и исправления ошибок.
Кодирование. Сообщения, подлежащие передаче по каналу свя-
зи, должны быть представлены в форме, наиболее удобной для пе-
редачи по данному каналу. Таким образом, подразумевается пре-
образование одного исходного пространства сигналов в эквивалент-
ное ему. Подобное преобразование проходит в два этапа. Первона-
чально из избыточного множества сигналов следует выделить
подмножество рМ, содержащее М нужных сигналов. Затем их не-
обходимо поставить в однозначное соответствие с исходными сиг-
налами. Первый этап может быть осуществлен Су различными
способами, а второй — М\ Таким образом, общее число возмож-
ных правил кодирования К ~С‘^} М\.
Подмножество выбранное по любому из К правил, состав-
ляет код. По ГОСТ 26.014—81 код — совокупность условных сиг-
налов. обозначающих дискретные сообщения.
Символическая запись сложного сигнала из подмножества pW
представляет собой кодовую комбинацию (кодовую последователь-
ность). Вид записи комбинации зависит от системы счисления, ис-
пользуемой для рассматриваемого кода, так как любая комбина-
ция — это число, записанное в определенной системе счисления.
Основание системы счисления состоит из конечного набора цифр
(символов), из комбинаций которых может быть образовано лю-
бое число. Так, основание наиболее привычной в обычной жизни
десятичной системы счисления содержит 10 цифр (0—9), а основа-
ние наиболее распространенной в технике передачи и обработки
данных двоичной системы составляют цифры 0 и 1.
Любое число в системе счисления с основанием х может быть
представлено многочленом
37
F(x) - ax”+ ... + + OpY0,
где: a — знаки основания от 0 до х - 1.
Например, десятичное число 169 в двоичной системе записыва-
ется так:
F(x) = 1 • х7 + 0 • х(> + 1 • х5 + 0 • х4 + 1 х3 + 0 • х2 + 0 х1 + 1 • х° =
= 1 • 27+0 • 26+1 • 25+0 • 24+ 1 • 23+0 22+ 0 • 2’+ 1 • 2°
или
Г(х) = 10101001.
Обычно при записи двоичного числа в виде многочлена опуска-
ют члены с коэффициентом 0 и не пишут множители 1, т. е. для чис-
ла 169 получаем
F(x) = х7 + х5 + х3 + 1.
Представление кодовых комбинаций в виде многочленов широ-
ко используется благодаря возможности проводить над ними обыч-
ные алгебраические операции при анализе свойств кода. Однако
для сохранения заданного кодом числа разрядов при сложении
любых комбинаций используется сложение по модулю 2, т.е. по сле-
дующим правилам:
000 = 0; 0@1 = 1; 1®0 = 1: 1®1 =0.
Пространство сигналов, построенное в соответствии с этими
требованиями, удовлетворяет метрике Хэмминга
d(x,y)=i(ai + Z>,)mod2-
l-l
Действительно, при использовании л разрядов в комбинации
возможно всего 2я комбинаций. Сложение любых двух (или боль-
шего числа) комбинаций по модулю 2 дает комбинацию из указан-
ной совокупности. Данные коды называются систематическими.
Если в коде используются всевозможные комбинации, то некото-
рые отличаются друг от друга только в одном разряде, т.е. по Хэм-
мингу расстояние d = 1. Такие коды являются непомехозащшценны-
ми, так как искажение какого-либо разряда помехами (любого про-
исхождения) приводит к другой разрешенной комбинации.
Однако, если выбрать для использования только комбинации с
расстоянием d = 2, одиночные искажения в комбинациях легко об-
наруживаются. Такая совокупность комбинаций будет уже представ-
лять код с обнаружением одиночных ошибок. Коды с расстоянием
38
d г 2 называются помехозащищенными. Они подразделяются на две
группы: коды с обнаружением ошибок (пассивная помехоустойчи-
вость); коды с обнаружением и исправлением ошибок (активная
помехоустойчивость), т.е. корректирующие коды.
По числу разрядов, используемых в кодовых комбинациях, коды
могут быть равномерными и неравномерными, т.е. содержащими оди-
наковое или разное число элементов в комбинациях.
Непомехозащищенные коды (группа кодов с кодовым расстояни-
ем d = 1) получили достаточно широкое распространение в телеме-
ханических системах, несмотря на низкую помехозащищенность.
Наиболее известными представителями этой группы являются
коды Морзе, Бодо, Грея, международный телеграфный и двоично-
десятичный коды.
В коде Морзе используются комбинации двух символов — точ-
ка и тире, разделяемые паузой. Длительности точки и паузы между
элементами одной комбинации одинаковы, а длительность тире в
3 раза больше. Число элементов (и время передачи) в комбинациях
колеблется в широких пределах, что является серьезным недостат-
ком кода Морзе.
Код Бодо более удобен, так как он является равномерным и со-
держит пять элементов в каждой комбинации.
Для уменьшения влияния помех в отдельных разрядах при пере-
даче цифровых данных используется код Грея, соседние комбина-
ции в котором отличаются только в одном разряде. Такие коды
широко применяют при передаче результатов телеизмерений.
Двоично-десятичные непомехозащищенные коды нашли приме-
нение в системах передачи данных и вычислительной технике. В этих
кодах каждый десятичный разряд представляется четырехразряд-
ной комбинацией двоичного кода. Например, цифра 1 представля-
ется как 0001, а цифра 9 — как 1001. Нетрудно заметить, что запись
многоразрядных десятичных цифр двоично-десятичным кодом по-
лучается весьма громоздкой. Для сокращения числа разрядов ис-
пользуют различные приемы.
Помехозащищенные коды предполагают, что из множества
2п различных слов (комбинаций) для использования выбраны толь-
ко такие, для которых d 2. Выбор такого подпространства с
нужными свойствами из пространства сигналов представляет
39
собой задачу выбора кода, оптимального по какому-либо опреде-
ленному критерию. Чаще всего таким критерием является именно
кодовое расстояние d при ограничениях на число разрядов пит.
Широко используются следующие постановки задачи:
выбрать из множества И'7) заданное число М комбинаций с мак-
симально возможным кодовым расстоянием d;
выбрать из множества И") максимальное число комбинаций
Л/тах с заданным кодовым расстоянием d;
найти такой оператор, который однозначно трансформирует
ш-значные комбинации в и-значные (п 2 т) и обеспечивает макси-
мальное кодовое расстояние для данного вида преобразований.
Наиболее широко используются в телемеханических системах коды,
получаемые в результате линейных преобразований /я-значных ком-
бинаций в л-значные (л а: т), называемые поэтому линейными.
Линейное преобразование в пространстве X обладает следую-
щими свойствами:
А(Х]+х,) = L(x,) + £(х,); £(ах() = аЦх,),
т.е.
Z(ax1+px2)=aL(x1)+ РЦх2),
где: X] и х? — произвольные векторы из пространства X; а и р
произвольные скалярные величины.
Множество всех линейных преобразований некоторого линей-
ного пространства само является линейным пространством, в ко-
тором определены векторное сложение и умножение на скаляр:
L — L\ + => A(X|) + Д(х?)?1
>• для всех х G X.
L = => £(х) = а£](х)
Операция сложения схемно легко реализуется в виде параллель-
ного соединения, а умножение - последовательным соединением
соответствующих блоков, выражающих указанные операторы.
Линейные коды с избыточностью (корректирующие коды) стро-
ятся добавлением к каждой /л-значной комбинации исходного кода
к проверочных символов, выбираемых по определенному правилу
(линейной форме).
40
Комбинации корректирующих кодов в общем виде записыва-
ются следующим образом:
a/z...az/...aw/ р/;...р/7...р17,
где: a-z — информационные символы 1-й комбинации исходного
кода; PyZ = — проверочные символы.
Коэффициенты С/у могут иметь значения 0 и 1, суммирование
проводится по модулю 2.
Корректирующие возможности кода зависят от кодового рассто-
яния, косвенно отражаемого в форме общей записи числом прове-
рочных символов р^ В табл. 2.1 приведена система кодовых слов при
минимальном для помехозащищенных кодов расстоянии </= 2.
Таблица 2.1
Xj а, «2 а3 р. х. «1 «2 «3 Pl
*1 0 0 0 0 Xs 1 0 0 1
Х2 0 0 1 1 Xf> 1 0 1 0
Ху 0 1 0 1 Х7 1 1 0 0
ХА 0 1 1 0 Хц 1 1 1 1
Разряд Pj является проверочным на четность по правилу
Р| = («I +«2+аз)тО<12-
Из примера видно, что появление ошибки в любом разряде мо-
жет быть обнаружено, так как возникает комбинация не из набора
разрешенных —х8. Добавляя проверочные разряды, можно по-
лучить множество комбинаций с кодовым расстоянием d > 2, что
позволяет не только обнаруживать ошибки, ио и исправлять их (кор-
ректировать).
Например, множество кодовых слов с d = 3 (табл. 2.2) обладает
возможностью обнаруживать и исправлять ошибку в одном разря-
де или же только обнаруживать ошибки в двух разрядах.
Разряды р, = (a, + а2 + a4)mod2; Р2 = (а, + а3 + a4)mod2;
fb = (а2 + а3 + a4)mod2 являются проверочными на четность.
4 I
Таблица 2.2
х} «1 а2 «з ГО 0! 1*2 03 X, «1 «3 а4 01 1*2 0.1
*i 0 о‘ 0 0 0 0 0 Л*9 1 0 0 0 1 1 0
Д'? 0 0 0 1 1 1 1 *10 1 0 0 1 0 0 1
*3 0 0 1 0 0 1 1 *11 1 0 ,| 9 1 0 1
Ад 0 0 1 1 1 0 0 *12 1 0 1 1 0 1 0
А'5 0 1 0 0 1 0 1 *14 1 1 0 0 0 I 1
А'(, 0 1 0 1 0 1 1 ' JL. *14 1 1 0 1 ] 0 0
Л'7 0 1 1 0 1 1 0 *15 1 1 1 0 0 0 0
0 1 1 1 0 0 1 *lh 1 1 1 1 1 1 1
В общем виде корректирующие возможности кодов cd ^2 могут
быть охарактеризованы выражением
d = г + .V + 1,
где: г — число обнаруживаемых ошибок; .у — число исправляе-
мых ошибок.
Например, при d - 4 код может обнаружить две и исправить одну
ошибку (г = 2, 5 = /) или же обнаружить три ошибки ( г = 3, s ~ 0).
Синтез линейных кодов с заданными свойствами обычно осу-
ществляется кодирующими устройствами (рис. 2.16. а), которые
сравнительно просты, так как содержат только ячейки регистра
сдвига Глр .... хт) и сумматор по модулю 2. К сумматору подклю-
чаются выходы тех ячеек регистра, для которых С}- 1 в соответ-
ствии с выбранными линейными формами кода. От вида кода мо-
жет изменяться не только число связей Cj, но и число сумматоров.
Рассмотрим для примера структуру кодирующего устройства для
образования линейного кода с d~ 3 (обычно называемого кодом Хэм-
минга) ври трех информационных и трех контрольных символах
(рис. 2.16,б). В ячейки 1 - 3 регистра памяти вводятся исходные инфор-
мационные символы л'|, л?, л3. Далее проводится сдвиг всех символов
на один такт, в результате чего в ячейку 3 записывается сумма по моду-
лю 2 первого и второго информационных символов. После второго сдви-
га в ячейке 1 будет .v3, в ячейке 2—лч ©л?, а в ячейке 3 - л2Фл'у Третий
42
Рис. 2.16. Структурные схемы кодирующих устройств для линейных кодов
такт сдвига приводит к тому, ч го в ячейках регистра окажется комбина-
ция проверочных символов к исходной комбинации кода.
При использовании циклического сдвига и выборе линейных
форм в соответствии с так называемыми порождающими много-
членами образуются циклические коды, в которых каждая комбина-
ция представляет собой блок из информационных и контрольных
символов на определенных местах.
Циклические коды позволяют обнаруживать и исправлять лю-
бые ошибки в зависимости от выбранного порождающего (образу-
ющего, генераторного) полинома. Образуют циклические коды с
теми или иными корректирующими свойствами, беря комбинации
двоичного кода на все сочетания и умножая их на образующий мно-
гочлен. Для систематизации таких кодов с целью закрепления мест
информационных и контрольных символов используют дополни-
тельные операции умножения и деления многочленов.
43
В системах телемеханики на железнодорожном транспорте из
помехозащищенных кодов нашли широкое применение коды на
одно сочетание (с! = 2, г = 1.5 = 0). Такие коды, кроме одиночных
ошибок, обнаруживают также однотипные ошибки более высокой
кратности.
Поскольку в таких кодах контролируется постоянное число еди-
ниц и нулей в комбинации, то их часто называют кодами с посто-
янным весом.
Общее число разрешенных комбинаций в таком коде зависит от
числа сочетаний
N = ст = к(и“1)(к-2)-[/г-(/??-!)]
я 1-2-3.. .т
или
/и!(л - дм)!
где: л—число разрядов в комбинации; т—число единиц в комбинации.
Разновидностью кода с постоянным весом является широко ис-
пользуемый распределительный код (рис. 2.17), имеющий вес, рав-
Рис. 2.17. Распределительный код
ный единице (в любой комбина-
ции длиной п содержится только
одна 1). Обычно в системах тс-
лсмеханики распределительны й
код используется в одной (испол-
нительной) части комбинации,
тогда как другую (избиратель-
ную) часть представляет код с
большим числом единиц. Напри-
мер. в тракте ТУ системы СКЦ
избирательная часть (адрес груп-
пы объектов) содержит Су ком-
бинаций, а исполнительная (номер команды) представлена распре-
дел игольным кодом.
При оценке свойств кодов, кроме кодового расстояния (I. часто
используют коэффициент избыточности Rf., вычисляемый как от-
44
ношение общего числа возможных комбинаций Мп при заданном
числе элементов п к рабочему числу кодовых комбинаций Мт, т.е.
М „ М т + М к М
!\1- —-- — --------— 1 +---
Мт Мт Мт ’
где: Мк— число нерабочих (запрещенных) кодовых комбинаций,
используемых только в контрольных целях.
Например, для широко применяемых кодов на одно сочетание
С’”, т.е. с постоянным числом единиц и нулей в комбинации, коэф-
фициент избыточности
Rk =1 +---
'-'/г
Избыточность в комбинациях кода может быть образована дву-
мя способами:
выбором для использования из общего числа возможных ком-
бинаций только некоторых с определенными свойствами:
добавлением контрольных символов ко всем возможным ком-
бинациям кода для придания им нужных свойств.
Примером кодов, образованных по последнему способу, может слу-
жить корреляционный код (код с удвоением элементов). В этом случае
каждый элемент двоичного кода на все сочетания представляется двумя
символами, т.е. I соответствует !0, а 0 -* 01. Конечно, избыточность
такого кода велика, так как происходит удвоение числа элементов, но и
помехоустойчивость тоже резко возрастает (обнаруживаются одиноч-
ные ошибки в любом числе удвоенных элементов комбинации).
Таким образом, представление любого исходного множества
двоичных сигналов эквивалентным ему множест вом кодовых ком-
бинаций (с любым основанием) составляет суть кодирования. Ко-
дирование выполняется в устройствах телемеханики в целях наи-
лучшего согласования источника двоичных сообщений с возмож-
ностями канала связи для получения на приемном конце точного и
быстрого отображения состояния источника.
Разумеется, для правильного выбора кода надо знать информа-
ционные характеристики источника сообщений н характеристики
используемого капала связи.
45
Физические характеристики канала и сигнала. Обычно телемеха-
нические сигналы передаются посылками электрического тока по
проводным линиям связи, но иногда используется и радиоканал. В
обоих случаях перенос электромагнитной энергии сигналов непос-
редственно зависит от свойств канала. Из множества этих свойств
три параметра, произведение которых составляет объем (емкость)
канала, характеризуют его количественные возможности:
где: Тк — время, на которое канал предоставлен отправителю
сообщения; FK - полоса частот пропускания канала; Нк — допус-
тимая электрическая мощность сигнала, передаваемого по каналу.
Аналогично может быть представлен и объем передаваемого
сигнала, т.е.
И = TFtf,
где: Тс - длительность импульса сигнала; Fc — ширина спектра
частот сигнала; /7С= log—— превышение уровня сигнала /?с над
уровнем помех/?п.
Нормальная передача сигналов возможна только при правиль-
ном согласовании Ис и Ик. Это означает, что всегда должно выпол-
няться не только условие Ис s Ик. но и Тс s Тк, Fc s Лк, Нс * Нк.
Таким образом, согласование сигнала с каналом сводится к
уменьшению одного параметра (Г. F, Н) и пропорциональному уве-
личению другого с сохранением общего объема Ус £ Ик. Подобные
преобразования проводятся при выборе способа передачи сигна-
лов по данному каналу. Однако кодирование может изменять ис-
ходный объем сигналов, подлежащих передаче. Вместе с этим из-
меняются эффективность и помехоустойчивость передачи.
Следует подчеркнуть, что Ук характеризует максимальное ко-
личество информации, которое можно передать по каналу за время
7’к, при заданных ограничениях мощности передаваемого сигнала.
По определению К.Э. Шеннона, максимальная скорость передачи
информации прирс »рп
^шах = = Т_.
Рл
Использование канала для передачи максимального объема ин-
формации с требуемой достоверностью основная задача при со-
46
здании любой системы телемеханики. Имеются различные подхо-
ды для достижения максимального использования возможностей
канала по FK и Тк при постоянном Нк.
Частотное разделение сигналов. Всю полосу частот канала FK
разбивают на число имеющихся двоичных сигналов п с тем, чтобы
каждый из них независимо от других передавался на своей частоте
(рис. 2.18, а). Подобный способ технически легко осуществить толь-
ко при сравнительно малом числе сигналов, так как различать близ-
кие частоты сложно.
Рис. 2.18. Частотны? и временные разделения сигналов
Если имеются ограничения на допустимое время передачи сиг-
налов Тд, то минимальная полоса частот, необходимая для пере-
дачи сигнала такой длительности, определяется из соотношения
Fr - \/Т-. Максимально возможное число частотных сигналов
V А
" = We
Подобным образом могут быть организованы частотные кана-
лы для независимой передачи непрерывных сигналов. Число таких
каналов для аналоговых сигналов будет значительно меньше, чем
для дискретных, так как каждый из них будет занимать большую
полосу частот.
Времени & разделение сигналов. Полностью использовать поло-
су частот канала связи можно также при передаче сигнальных им-
пульсов длительностью т = 1 IFK. Такие импульсы должны переда-
ваться последовательно во времени, так как каждый из них требует
использования всей полосы частот Гк (рис. 2.18. б). Для правильно-
го приема импульсов между ними должны быть разделительные па-
узы. Длительность такой паузы нс может быть меньше длительнос-
47
ти импульса. Отсюда за время Тд может быть передано п независи-
мых сигналов: п = Гд/(2т).
Кроме рассмотренных двух предельных случаев максимального
использования объема канала при частотном и временном его раз-
делении, может быть организована передача частотно-временных
сигналов при условии, что их общий объем не превышает объема
канала.
Любой реальный сигнал, передаваемый по каналу связи, изме-
няется во времени по амплитуде ЛС(ЯС) и частотным составляющим
F& т. е. его объем
И=ЯЯс(/)Я(/М/.
Проекции объема сигнала на плоскости позволяют судить об
изменениях амплитуды (рис. 2.19, а), частоты (рис. 2.19, б) во вре-
мени, амплитуды частотных составляющих (спектральной харак-
теристики) сигнала (рис. 2.19, в). Рассмотренные проекции, пред-
ставляющие собой один и тот же сигнал, взаимосвязаны и поэто-
му по определенным правилам из одной проекции можно полу-
чить другую.
Рис. 2.19. Проекции объема сигнала на плоскости
Наиболее широко в теории сигналов используются взаимные
преобразования двух проекций: получение спектральной характе-
ристики из известной зависимости амплитуды сигнала во времени
и получение закона изменения формы сигнала во времени из извес-
тной спектральной характеристики.
Правила выражения одной характеристики сигнала через
другую получены на основе преобразований Фурье и называ-
ются соответственно прямым (2.3) и обратным (2.4) преобразо-
ваниями Фурье:
48
5(0 = | ТакЛ“'.
2 k —00
г
Л J5(z>-^.
Т т
(2.3)
(2-4)
2
Сигналы, передаваемые по каналу, могут быть представлены как
одиночными импульсами, так и последовательностями импульсов
с постоянным и переменным периодами следования.
Последовательности импульсов имеют следующие параметры
(рис. 2.20): амплитуду Ат, длительность (ширину) импульсов ти,
тактовую частоту следования F = 1/Т (круговую частоту Q = 2л/Г),
положение (фазу) импульсов относительно тактовых точек t- = IT,
где / = 0, ± 1, ± 2,...
Рис. 2.20. Характеристика последовательностей импульсов
Отношение периода следования импульсов к длительности на-
зывается скважностью: Q = Т/ти. Эта величина также является ха-
рактеристикой последовательности импульсов.
Если в канале связи передаются импульсы постоянного тока, их
называют видеоимпульсами (рис. 2.21, а). Импульсы переменного
тока принято называть радиоимпульсами (рис. 2.21, 6).
Спектры сигналов, передаваемых одиночными импульсами или
короткими сериями таких импульсов, существенно отличаются от
спектров периодических сигналов.
а Ак
б А
Рис. 2.21. Видео- и радиоимпульсы
Например, периодическая пос-
ледовательность прямоугольных
импульсов со скважностью, рав-
ной двум (рис. 2.22, а), достаточно
хорошо описывается суммой пер-
вых трех гармоник, тогда как оди-
ночный импульс (период бесконе-
чен) для своего отражения требу-
ет непрерывного спектра гармони-
ческих колебаний.
Возрастание периода следования импульсов ведет к увеличению
спектра частот, необходимых для их описания (рис. 2.22, б). Таким
образом, любая последовательность импульсов может быть представ-
лена суммой постоянной составляющей с амплитудой и гармоник,
_ Q 1
кратных частоте повторения импульсов = — = ~ т.е. кратных ос-
новной гармонике (к - 1). Для правильного восприятия импульсов на
приемной стороне канал связи должен обеспечивать неискаженную
передачу соответствующего спектра частот. При заданном объеме ка-
нала для согласования преобразуют объем сигналов.
Рис. 2.22. Спектры частот последовательности импульсов со скважностью.
равной двум (а) и шести (б)
50
Импульсные признаки. Модуляция. Каждый телемеханический
канал связи рассчитан на передачу импульсов постоянного или
переменного тока. Но для того чтобы передаваемые импульсы яв-
лялись сигналами, т. е. несли полезную информацию о событиях
на передающем конце, они должны быть различимы. Различение
импульсов может осуществляться по определенным признакам,
которые называют импульсными. В качестве таких признаков мо-
гут выступать любые параметры постоянного или переменного
тока (переносчика), изменяемые по определенным правилам. Про-
цесс изменения параметров переносчика информации принято на-
зывать модуляцией. Если в системе телемеханики используются
только два дискретных значения параметра переносчика, соответ-
ствующих логическим 0 и 1. такой процесс называют манипуляци-
ей, Глубиной модуляции является степень изменения модулируемо-
го параметра.
Принципы модуляции зависят от вида тока переносчика (сину-
соидальный или постоянный).
Переменный ток в любой момент времени характеризуется амп-
литудой, частотой и фазой:
I - lit sin (wf + гр),
где: 1т — максимальная амплитуда тока; со = 2 л/’— частота;
гр — начальный фазовый угол.
Поэтому импульсные признаки и принципы модуляции могут быть
амплитудными, частотными, фазовыми и производными от них.
Амплитудная модуляция (AM) характеризуется изменением ам-
плитуд переносчика в соответствии с законом изменения состояния
источника сообщений (рис. 2.23, й). Принципиально важным для
AM является выбор несущей частоты. Она должна быть значитель-
но больше частоты изменения модулирующего сигнала. При пере-
даче непрерывных сигналов (например, телеизмерения) число гра-
даций амплитуд бесконечно, а при передаче дискретных сигналов
выбираются два значения с максимально возможными различиями
для уменьшения вероятности ошибок. Однако амплитудные импуль-
сные признаки по сравнению с другими обладают малой помехоус-
тойчивостью.
5 1
a
U
Сообщение
(Ул
Переносчик WVW 7
б
и
Сообщение
U
Переносчик
U
Сигнал ЧМ
о
Сигнал AM
Сигнал ФМ
Сообщение
Переносчик
Рис. 2.23. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции
Частотная модуляция (ЧМ) представляет собой изменение не-
сущей частоты в соответствии с передаваемым сообщением
(рис. 2.23, б). Если модулирующая функция Д/) непрерывна, то
w = ш()+ ДсоДД
где: о)0 — исходная частота несущей; Дсо — предельное измене-
ние (девиация) частоты модуляции.
Фазовая модуляция (ФМ) представляет собой изменение фазы
несущего колебания во времени в соответствии с модулирующим
сигналом ср = ф„+ АсрДО (рис. 2.23, в), т.е. при ФМ
'<™ = 4 sin[<o0r+A<py(01
Частотная и фазовая модуляции связаны с изменением угла не-
сущей частоты, поскольку нет изменения частоты без изменения
фазы и наоборот, т.е.
52
Рис. 2.24. Модуляция постоянного тока
по амплитуде (д), полярности (6),
длительности (в) импульсов
Разница между этими видами модуляции лишь в характере из-
менения угла. Так. при ФМ мгновенная частота изменяется прямо
пропорционально производной модулирующей функции, а при
ЧМ — пропорционально самой
модулирующей функции fit)
или, что то же самое, при ФМ
фаза меняется линейно с моду-
лирующей функцией, а при
ЧМ — линейно с интегралом
модулирующей функции fit).
Если в качестве переносчика
информации использовать по-
стоянный ток, то модулировать
его можно по амплитуде, направ-
лению тока (полярность импуль-
сов) и длительности импульсов
(рис. 2.24).
Помимо рассмотренных основных параметров переменного и
постоянного тока, используемых в качестве импульсных признаков,
возможно еще модулирование по относительным признакам им-
пульсов. следующих друг за другом. Такая модуляция может осу-
ществляться импульсами постоянного и переменного тока.
Например, в устройствах телемеханики широко используют спо-
соб так называемой относительной фазовой модуляции (ОФМ). Суть
этого способа сводится к следующему. Для передачи двоичных сим-
волов служат три значения фазы: <Р|, ф2 и Фз> н0 сигнальное значе-
ние имеют только переходы от одной фазы к другой. Например,
для передачи 1 используют переходы cpj ф2 ф2 -* фр а для пеРе“
дачи 0 — обратные переходы ф1 -* Фз -* Ф2 “* ф] • Поскольку значе-
ние принятого сигнала определяется по текущему значению фазы
колебания относительно фазы в предыдущем такте работы устрой-
ства, метод получил название ОФМ.
Другими примерами относительных модуляций являются спо-
собы времяимпульсной модуляции и ее разновидностей: фазоим-
пульсной и частотно-импульсной модуляций.
Времяимпульсная модуляция (ВИМ) предполагает, что времен-
ной интервал между опорным (тактовым) и сигнальным импульса-
53
ми изменяется пропорционально модулирующей функции
(рис. 2.25, л). При фазоимпульсной модуляции (ФИМ) сигнальные
импульсы занимают определенную позицию (фазу) по отношению
к опорным тактовым импульсам. Внешне ФИМ сходна с ВИМ, раз-
ница заключается лишь в глубине модуляции при изменениях мо-
дулирующей функции.
Рис. 2.25. Врсмяимпульсная и частотно-импульсная модуляции
Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ) характеризуется изме-
нением частоты следования импульсов в соответствии с изменени-
ем модулирующей функции (рис. 2.25, б). При ЧИМ возможно из-
менение как частоты при постоянной скважности (ЧИМ-2), так и
скважности при постоянной длительности импульсов (ЧИМ-1).
Рассмотренные способы модуляции в некоторых системах ис-
пользуются в комбинациях, т.е. для повышения помехоустойчивос-
ти передачи или более эффективного использования канала приме-
няют двойную или тройную модуляцию переносчика (AM—ЧМ,
ФИМ—ЧМ—AM и т.п.). Устойчивость приема модулированных
сигналов существенно зависит от того, сколько значений (града-
ций) имеют сигналы. Если модулирующая функция непрерывная,
то и модулируемый параметр переносчика в некотором диапазоне
может принимать любое значение. Разумеется, в этом случае при
приеме сигналов труднее обнаружить искажения. Передача диск-
ретных сигналов обладает целым рядом преимуществ перед пере-
дачей непрерывных сигналов, особенно по помехоустойчивости и
простоте реализации.
5 4
Однако дискретные сигналы используют и при телеизмерениях для
передачи значений непрерывных величин. Это преобразование непре-
рывных величин в дискретные получило название квантование, а ме-
тод организации дискретных сигналов, соответствующих квантован-
ным уровням, называют импульсно-кодовой модуляцией (ИКМ).
Дискретизация и квантова-
ние. Для передачи дискретных а
сигналов, отражающих измене-
ния какой-либо непрерывной
функции во времени, необходи-
мо провести дискретизацию
этой функции по времени и кван-
тование по уровню (рис. 2.26).
Дискретизация по времени дает
возможность передавать значе-
ния функции только через опре-
деленные промежутки времени q
At. Дискретизация функции по
передаваемому параметру (кван-
тование) обеспечивает возмож-
Рис. 2.26. Дискретизация сигнала по вре-
мени, квантование по уровню (а) и
кодовые комбинации уровней (6)
ность передачи определенных
фиксированных уровней, в пре-
делах которых происходит изме-
нение функции. Один уровень от
другого отличается на определенную величину Д<?.
Значения Д/ и Д<? определяют точность передачи функции, по-
этому для их выбора в у шествуют определенные правила. Обычно
при квантовании уровня измеряемого параметра по оси ординат
откладывают отрезки Де? (шаг квантования) и через эти точки про-
водят линии, параллельные оси времени. По оси времени отклады-
вают отрезки Д/ (шаг дискретизации) и по концам этих отрезков
проводят линии, параллельные оси ординат. Таким образом, диск-
ретизируемая непрерывная функция оказывается покрытой сеткой
с ячейками Д<? х Дг.
Те ячейки, через которые проходит функция, подлежат рассмот-
рению для организации передачи дискретных сигналов, отражаю-
щих значения этой функции с определенным приближением.
5 5
Для передачи в выбранные моменты времени должны принимать-
ся значения функции, ближайшие к ее дискретным значениям. По-
скольку непрерывная функция в результате дискретизации заменя-
ется ступенчатой ломаной линией, то, естественно, возникают ошиб-
ки в ее отображении, зависящие от шага квантования по уровню Д<?
и дискретизации по времени Д/.
Если рассматривать отклонения в определении значения функ-
ции по каждому направлению дискретизации, нетрудно заметить,
что максимальная ошибка будет наблюдаться при нахождении фун-
кции в центре шага, т.е. Др = ± Дл = ± Д//2. .-------
Суммарная ошибка дискретизации функции Д = лД2 + Д2 .
Выбор шага дискретизации (квантования) функции существен-
но зависит от допустимых искажений в передаче ее исходных зна-
чений. Естественно, чем меньше шаг, тем меньше ошибка, но
больше число передач. В связи с этим большое значение имеют
методы оптимального выбора шага дискретизации непрерывных
функций времени.
Известны способы так называемой адаптивной дискретизации,
когда используется переменный шаг дискретизации, зависящий от
скорости изменения функции, т.е. Д/ = /0/(0). Наибольший интерес
для систем телемеханики представляет способ дискретизации непре-
рывных функций с ограниченным спектром колебаний параметра
по методу Котельникова (теорема отсчетов). В соответствии с этой
теоремой колебание, не содержащее частот выше Fmax, определяет-
ся своими мгновенными значениями, отсчитанными через интерва-
лы времени Д/ = л/о)П1ах = l/(2Fmax).
И без теоретического доказательства этого положения понятно,
что если функция меняется не очень быстро (спектр ограничен), то
за время между отсчетами ее значение не может существенно изме-
ниться.
Практически метод Котельникова сводится к следующему:
отсчитываются мгновенные значения непрерывной функции в
моменты времени tk - где к = 1,2, 3,..;
передаются в канал дискретные сигналы, соответствующие зна-
чениям отсчетов;
на приемном конце восстанавливаются значения исходных от-
счетов в виде импульсов с соответствующей амплитудой:
56
суммируются значения полученных отсчетов для восстановле-
ния с определенной точностью исходной непрерывной функции
времени.
Дискретные сигналы по отсчетам непрерывных функций обыч-
но образуются методами импульсно-кодовой модуляции (ИКМ).
Суть ИКМ (или КИМ — кодово-импульсной модуляции) сво-
дится к тому, что каждому квантованному уровню параметра
противопоставляется определенная кодовая комбинация, пере-
даваемая в канал связи. Вид кода может быть различным. Дли-
тельность наиболее короткого импульса определяет необходи-
мую полосу частот.
Кроме ИКМ для дискретной
передачи непрерывных функций
используется также так называ-
емая делыпа-модуляция (ДМ).
При ДМ через каждый шаг Д/
(рис. 2.27) в линию передается
импульс со знаком приращения
непрерывного сигнала в эти мо-
менты. Если использовать, на-
пример, двухполярные импуль-
сы, функция будет передаваться
последовател ь ностью д воич н ы х
импульсов. Для получения ис-
ходной функции достаточно проинтегрировать на приемной сто-
роне значения двоичных импульсов.
Разновидностью ДМ можно считать разностно-дискретную мо-
дуляцию (РДМ), при которой, если нет изменений функции, сигнал
в линии отсутствует, а если изменения есть, то на каждом шаге кван-
тования, как и при ДМ, передается импульс со знаком приращения
функции.
Методы ДМ и РДМ по сравнению с ИКМ более просты по тех-
нической реализации, требуют меньшей полосы частот канала, но
обладают возможностью накопления ошибок, что является наибо-
лее существенным недостатком этих способов.
Кроме рассмотренных существуют и другие методы модуляции,
а также их комбинации в системах с многократной модуляцией.
57
В современных компьютерных системах ДЦ для передачи инфор-
мации по стандартным телефонным каналам используют модемы
(модулятор—демодулятор) с многопозиционной фазоразностной и
Рис. 2.28. Формирование фазы при
квадратурной амплитудной модуляции
сложением ортогональных сигналов
Аи иАп
амплитудной модуляцией (квад-
ратурная модуляция).
Многопозиционная модуля-
ция позволяет повышать ско-
рость передачи информации без
расширения полосы пропуска-
ния канала.
Информационное значение
имеет разность фаз либо фаза
сигнала в точках отсчета по от-
ношению к фазе немодулиро-
ванного несущего колебания.
Например, удвоение скорости
передачи происходит при квад-
ратурной амплитудной модуля-
ции несущей частоты (ортого-
нальная модуляция) из-за ис-
пользования четырех значений фазы после сложения двух ортого-
нальных (сдвинутых на 90°) колебаний несущей частоты (рис. 2.28).
2.2. Схемы передачи и приема
телемеханических сигналов
Для отражения состояния источника сообщений, содержащего
N двухпозиционных объектов, необходимо передать 2N различных
сигналов, по которым можно было бы различать и объект, и его
состояние (0 или 1).
Возможны следующие способы передачи сигналов:
каждому объекту предоставляется индивидуальная физическая
цепь (или канал) и используются два импульсных признака (0 и 1),
отражающих состояние объекта (физическое — схемное — разде-
ление сигналов);
по общей физической цепи (или каналу) передается # элемен-
тарных сигналов с различающимися (индивидуальными) импульс-
ными признаками (частотное разделение);
58
по общей физической цепи последовательно передается N эле-
ментарных сигналов, имеющих общие импульсные признаки 0 и 1
(временное разделение или распределительная селекция);
по общей физической цепи последовательно передается N ком-
бинаций из л элементов с общими импульсными признаками на
любой разряд (кодовое разделение сообщений с временным разде-
лением элементов);
по общей физической цепи последовательно передаются N ком-
бинаций из п элементов и одновременно каждый разряд индивиду-
альными импульсными признаками (кодовое разделение сообще-
ний с частотным разделением элементов);
комбинации перечисленных способов.
Первый способ разделения сигналов является основным для сис-
тем местного и дистанционного управления (см. рис. 2.2 и 2.3), когда
каждый объект имеет индивидуальные физические цепи. Такой спо-
соб широко используется в железнодорожных системах автоматики
для управления и контроля объектов, удаленных от поста управле-
ния на незначительные расстояния (до 3 км). Другие способы, исполь-
зующие общую линию связи, как раз и составляют способы органи-
зации телемеханических систем. Рассмотрим их содержание.
Частотное разделение сигналов. Полоса частот линии связи разделя-
ется на частотные участки по числу передаваемых сообщений. Каждому
двухпозиционному объекту источника сообщений предоставляется оп-
ределенный частотный участок, состояние объекта (0 или 1) отражается
отсутствием или наличием соответствующей частоты в канале.
Таким образом, функциональные преобразования сводятся к следу-
ющему: множеству двоичных сообщений N противопоставляется экви-
валентное множество сигналов N, различающихся импульсными при-
знаками; суммарный сигнал, отражающий состояние источника сооб-
щений, передается в линию; на приемной стороне суммарный сигнал
разлагается на составляющие сигналы; осуществляется переход от мно-
жества сигналов к первоначальному множеству двоичных сообщений;
производится отражение состояния источника сообщений.
В системе с частотным разделением сигналов (рис. 2.29) состоя-
ние источника сообщений определяет состояние набора элементов
памяти (регистр состояний). Каждая ячейка регистра связана со сво-
им генератором частоты G (модулятор) и в зависимости от состоя-
59
О\
о
Рис. 2.29. Структурная схема системы с частотным разделением сигналов
ния этой ячейки в линию посылается сигнал логических 0 или 1. На
приемном конце происходит выделение частот сигналов полосовы-
ми фильтрами (ПФ), затем преобразование демодуляторами ДМ
переменного сигнального тока в постоянный и управление состоя-
нием соответствующих ячеек памяти приемного регистра. Состоя-
ние приемного регистра при нормальной работе устройств отра-
жает состояние источника сообщений.
Возможны модификации рассмотренной структуры. Например,
часто используют на передающем конце суммарный частотный сиг-
нал для модуляции несущей частоты общего генератора. В этом
случае помехоустойчивость передачи оказывается несколько выше.
Временное разделение сигналов. Каждому двухпозиционному
объекту выделяется определенный интервал времени, в течение ко-
торого по общей линии связи можно передать сигнал, отражающий
состояние объекта. В этом случае возникает необходимость в уст-
ройствах точного отсчета времени в передающем и приемном пунк-
тах. Такую задачу выполняют распределители интервалов време-
ни, переключающиеся одновременно (синхронно) и согласованно
(синфазно) по позициям.
На каждой временнбй позиции распределителя передающего пун-
кта (рис. 2.30) общий генератор импульсных признаков (модуля-
тор) должен вырабатывать в линию связи сигнал, соответствующий
состоянию опрашиваемого объекта источника сообщений. Распре-
делитель на приемной стороне должен выбрать соответствующую
ячейку памяти приемного регистра для записи значения сигнала,
поступившего из демодулятора.
Система с временным разделением сигналов предполагает цик-
лическую работу распределителей. В этом случае изменения в со-
стоянии источника сообщений отражаются в каждом цикле.
Если использовать спорадический (по необходимости) режим работы
распределителей, появляется дополнительная функция по выявлению из-
менений в состоянии источника сообщений после предыдущей передачи
сигналов. В структуре системы возникает дополнительный функциональ-
ный узел по выявлению изменений (рис. 2.3 J). На приемной стороне от-
личий в структуре из-за режима работы распределителей нет. Число пере-
даваемых двоичных сообщений в таких системах соответствует числу
временных каналов (рабочих позиций распределителя).
6 1
Т_>
Рис. 2.30. Структурная схема системы с временным разделением сигналов
л Образование сигнала
Регистр состоянии ,----------------------
Рис. 2.31. Структурная схема передающих устройств системы с временным
разделением сигналов при спорадическом режиме работы распределителя
Частотно-временное разделение сигналов. В тех случаях, когда
имеются ограничения на длительность цикла при временнбм раз-
делении сигналов или число частотных каналов при частотном раз-
делении, можно использовать комбинированную систему частот-
но-временного разделения сигналов (рис. 2.32).
На каждой временнбй позиции распределителя происходит од-
новременная передача сигналов по всем частотным каналам. Об-
щее число двоичных сообщений, передаваемых в такой системе,
равно произведению рабочих позиций распределителя на число
частотных каналов.
Кодовое разделение сигналов. В рассмотренных системах теле-
механики с частотным, временным или частотно-временным раз-
делением двоичных сигналов объем аппаратуры прямо пропор-
ционален числу двоичных сообщений. Если это число достаточно
велико, переходят к использованию систем с кодовым разделени-
ем сообщений, т.е. к системам, где каждому исходному двоично-
му сообщению N противопоставляется определенная многоэле-
ментная (л-элементная) комбинация (N s 2”), передаваемая устрой-
ствами с частотным, временным или частотно-временным разде-
лением элементов этой комбинации. Таким образом, возникают
дополнительные функции и, следовательно, дополнительные узлы
в системах телемеханики.
63
Рис. 2.32.Структурная схема системы с частотно-временным разделением сигналов
Отражение состояния
источника сообщений
Новыми функциями системы на передающем конце являются:
фиксация выявленных сообщений, т.е. изменений состояния
источника;
определение очередности в передаче одновременно возникших
сообщений и выбор одного из них для текущих преобразований;
кодирование выбранного для передачи сообщения, т.е. преобразо-
вание двоичного сообщения в эквивалентное многоразрядное в соот-
ветствии со структурой кода, установленного в данной системе;
перенос закодированного сообщения в передающие устройства
системы телемеханики с частотным, временным или частотно-вре-
менным разделением для образования кодированного сигнала.
На приемном конце кодовая комбинация, записанная в при-
емный регистр после обработки кодового сигнала, должна быть
подвергнута обратным преобразованиям, т.е. совершен переход
от многоразрядного представления сообщения к одноразрядно-
му (декодирование).
Дополнительные функциональные устройства передающего
пункта составляют кодер источника сообщений, обеспечивающий
упорядоченный переход от множества двоичных сообщений, от-
ражающих состояние двухпозиционных объектов источника к эк-
вивалентному кодовому множеству (рис. 2.33). Кодер источника
содержит логическую схему выявления сообщений, схему уста-
новления очередности передачи этих сообщений (дешифратор
комбинаций), схему образования комбинации, эквивалентной ис-
ходному двоичному сообщению (шифратор комбинации). Каж-
дый функциональный узел содержит логический элемент (пре-
образователь) и элементы памяти, фиксирующие результат пре-
образований: регистр фиксации возникших сообщений (РФВС),
регистр фиксации сообщения для передачи (РФСПер) и регистр
кода сообщения (РСК).
Схема выявления сообщений должна обнаруживать изменения
в состоянии любого из N двухпозиционных объектов источника и
иметь соответственно N элементов памяти на выходе РФВС.
Очередность передачи возникших г сообщений, где i - 1,2, 3,..., М
устанавливается схемой с N выходами (дешифратором комбинаций).
В активном состоянии в любой момент времени может находиться
только одна ячейка регистра фиксации передаваемого сообщения.
3 Зак. 92
65
о
о
1----------/
Фиксация возникающих
сообщений и установление
очередности их передачи
Кодирование
сообщения,
выбранного
для передачи
------v-------*
Организация
кодового
сигнала
Рис. 2.33. Структурная схема передающих устройств системы с кодовым разделением сигналов
Двоичное сообщение должно быть закодировано шифратором
комбинации, имеющим п выходов, т.е. выполнен переход от ком-
бинации из W элементов по единице к комбинации из п элементов
по т, где п — общее число разрядов в комбинации, а т — число
единиц. Число л должно соответствовать числу элементов сигнала,
образуемых кодером канала.
На приемной стороне (рис. 2.34) декодер сообщений находится меж-
ду выходами декодера канала и приемным регистром получателя со-
общений РСПр, состоящим из N ячеек памяти. Поэтому л-разрядная
комбинация сообщения на выходе декодера канала дешифратором
комбинации из п элементов по т преобразуется в одно из N двоичных
сообщений. На рис. 2.34 РКПр — приемный регистр кода.
Рис. 2.34. Структурная схема приемных устройств системы с кодовым
разделением сигналов
В зависимости от вида кодера канала, т.е. способа разделения
элементов кодового сигнала, кодовые системы могут быть с вре-
менным, частотным и частотно-временным разделением. Одна-
ко на железнодорожном транспорте в большинстве случаев при-
меняются комбинированные системы, сочетающие кодовый сиг-
нал с распределительной селекцией (кодово-распределительные
системы).
67
з*
о
ос
Помехи
I
I Канал
Рис. 2,35. Структурная схема передающих устройств кодово-распределительной системы
Вся совокупность объектов источника сообщений разбита на К
групп по 10 объектов каждая (рис. 2.35). Кодовым сигналом пере-
дастся номер группы, в которой произошли какие-либо изменения,
0 распределительная селекция используется для отражения состоя-
ния объектов указанной группы. В связи с этим кодер источника
никаких принципиальных отличий от рассмотренного ранее не име-
ет, за исключением цепей управления ключами переноса информа-
ции из контролируемой группы в дополнительные разряды регист-
ра сообщений кодера канала п + 1, п + 2. ..., п + 10.
На приемной стороне (рис. 2.36) декодер сообщений управляет
также ключами переноса информации из разрядов приемного ре-
гистра декодера канала в соответствующие приемные регистры
получателя сообщений.
Таким образом, существует ограниченное число модификаций
функциональных структур телемеханических систем, определяемых
сочетанием типов кодера канала и кодера источника сообщений.
Для понимания действия любой системы телемеханики достаточно
определить ее функциональную структуру и уяснить правила вы-
полнения основных функциональных узлов. Элементами таких уз-
лов являются распределители, регистры, генераторы, функциональ-
ные преобразователи (шифратор или дешифратор) и др.
Следует подчеркнуть, что при программных реализациях функ-
ций системы телемеханики (компьютерные ДЦ) функциональная
структура отображает последовательность информационных пре-
образований в системе и является необходимой при создании и ана-
лизе работы системы.
Используемые на железнодорожном транспорте системы ДЦ с аппа-
ратной реализацией функций по структурам характеризуются табл. 2.3.
Таблица 2.3
Функциональная структура по виду селекции Система диспетчеризации
ЧДЦ «Нева» «Луч» СКЦ
ТУ тс ТУ ТС ТУ ТС ТУ ТС
Кодово-распределительная + + + + +
Кодовая +
Распределительная + +
69
о
Рис. 2.36. Структурная схема приемных устройств кодово-распределительной системы
2.3. Функциональные узлы
Регистры представляют собой набор элементов памяти, пред-
назначенных для приема и хранения полученной информации и
йыдачи ее для последующих преобразований.
Регистры являются наиболее распространенным узлом, свя-
павающим между собой любые функциональные преобразова-
тели информации.
По назначению регистры разделяют на накопительные и сдвигающие.
Накопительные регистры, или регистры памяти, служат для па-
раллельного приема информации по многим разрядам и для сохра-
нения ее в течение необходимого времени. Обычно схемы таких
регистров выполнены на реле или RS-триггерах.
Порядок записи информации в накопительный регистр опреде-
ляется предыдущим функциональным преобразователем, а считы-
вание — последующим.
Регистры сдвига представля-
ют собой набор элементов па-
мяти, допускающих более
сложную обработку информа-
ции. Они позволяют синхрон-
но с тактовой (сдвигающей) ча-
стотой проводить последова-
тельно-параллельные запись и
считывание информации. В
последнем случае регистр сдви-
Рис. 2.37. Схема сумматора по модулю 2
га для организации схемы деления или умножения дополняется
сумматорами по модулю 2 (рис. 2.37).
Деление любого многочлена на известный другой проводится по схе-
ме, приведенной на рис. 2.38, а, в тех разрядах многочлена делителя
/и(х) = «qT0 + a jx1 + а^?- +...+ х""1, где ai = 1, устанавливают сумма-
торы. Умножение многочлена па многочлен выполняется по схеме, приве-
денной на рис, 2.38, б.
Сравнение делителей и умножителей многочленов на основе ре-
гистров сдвига позволяет определить следующие правила выпол-
нения этих схем:
число ячеек регистра равно старшей степени многочлена дели-
теля или множителя;
7 1
a
Рис, 2.38. Схемы деления и умножения многочленов
число сумматоров на единицу меньше веса многочлена;
сумматоры устанавливаются перед ячейками регистра с номера-
ми, соответствующими разрядам многочлена;
сумматор не устанавливается при делении после старшего раз-
ряда, а при умножении перед младшим разрядом многочлена:
при делении делимое поступает на первый сумматор, а частное —
на выход и на все сумматоры делителя;
при умножении множимое, подается на вход первой ячейки ре-
гистра и на все входы сумматоров;
умножение или деление выполняется начиная со старшего раз-
ряда многочлена, поступающего на вход схемы.
Распределители. Эти устройства являются неотъемлемой функ-
циональной частью любой системы телемеханики с временным раз-
делением сигналов. Они обеспечивают на передающей стороне пе-
реход от параллельного кода сообщения к последовательности сиг-
нальных импульсов, отражающих это сообщение. На приемной сто-
роне распределители участвуют в обратном преобразовании пос-
ледовательности импульсов, поступающих из канала связи, в сооб-
щение, представляемое дальше параллельным кодом.
Главное требование к распределителю — выработка на его «
выходах последовательных во времени сигналов (рис. 2.39), служа-
щих для последовательного переключения п внешних цепей шиф-
ратора или дешифратора импульсных признаков.
Распределители на основе регистра сдвига. В телемеханике рас-
пределители чаще всего реализуют по структуре сдвигающего ре-
72
I истра на п разрядов ячеек (Яч.) при условии записи в него толь-
ко одной единицы и ее последовательного переноса из разряда в
разряд по тактовым сигналам. Такой распределитель часто на-
зывают распределителем последовательного действия, обеспечи-
вающим унитарное кодирование (распределительный код). Со-
стояния распределителя различаются положением 1 (или 0) на
одном из выходов (в одном из разрядов) при инверсном значе-
нии всех остальных.
Тактовые импульсы
Рис. 2.39. Условное обозначение и временная диаграмма работы распределителя
При большом числе сообщений стремятся уменьшить число раз-
рядов регистра сдвига, поэтому переходят к составным структурам,
сочетающим два и более регистров сдвига (рис. 2.40). Первый ре-
гистр (распределитель первой ступени выбора) замкнут в кольцо, а
второй регистр (распределитель второй ступени) считает число цик-
лов работы первого. Если есть третья ступень, то второй регистр
тоже замкнут в кольцо, а третий распределитель считает число цик-
лов работы второго и т.д.
Общее число неповторяющихся сочетаний состояний регистров
равно произведению числа их разрядов. Общее число выходов рас-
пределителя может быть равно числу этих сочетаний, но для орга-
низации каждого выхода необходимо использовать комбинацион-
ную схему (дешифратор состояний), подключенную к соответству-
ющим разрядам регистров.
Таким образом, в распределителях на основе регистров сдвига
обязательным является использование не всех возможных сочета-
ний состояний ячеек регистра, а только комбинации из п элементов
по единице, т.е. допускаются запись в регистр только одной едини-
цы (нуля) и ее последовательный сдвиг (рис. 2.41).
73
Выходы распределителя
Рис. 2.40. Структурная схема двухступенчатого распределителя
Выходы распределителя
__________X___________
Рис. 2.41. Схема и временная диаграмма распределителя на D-триггерах
Распределители на основе двоичных счетчиков. В отличие от пос-
ледовательных данные распределители используют все возможные
комбинации состояний ячеек счетчика импульсов. Такие распреде-
лители (рис. 2.42) состоят из двоичного счетчика и дешифратора
комбинаций его состояний (матрицы), поэтому их часто называют
матричными. Счетчики обычно содержат п двоичных разрядов из
расчета общего числа выходов распределителя N = 2п.
74
Выходы распределителя
Рис. 2.42. Схема распределителя на счетчиках импульсов
Каждый разряд представляет собой Т-триггер (или JK-триггер),
реализуемый на дискретных элементах или интегрально. Взаимо-
связь разрядов может быть осуществлена по принципу последова-
тельного или параллельного переноса информации, т.е. переклю-
чение триггеров счетчика может происходить последовательно во
времени (асинхронно) или одновременно (синхронно).
Для организации распределителя безразлично, в каком режиме (сло-
жения или вычитания входных импульсов) будут работать счетчики.
В счетчиках, работающих на сложение (по переднему фронту импуль-
са), инверсный выход предыдущего разряда соединяется со счетным
входом последующего, а в режиме вычитания счетный вход следую-
щего разряда подключается к прямому выходу предыдущего.
Если использовать управляемые элементы связи между разрядами,
то нетрудно получить реверсивный счетчик, обеспечивающий сложе-
ние или вычитание импульсов в зависимости от значения сигнала уп-
равления (рис. 2.43).
Выходы счетчика
Рис. 2.43. Схема реверсивного счетчика
75
Для построения распределителей реверсивные счетчики обычно
не используются, так как можно применять более простые схемы. Пос-
ледовательность комбинации состояний триггеров счетчика дешиф-
рируется специальной схемой, образующей выходы распределителя.
Распределители на основе двоичных счетчиков импульсов полу-
чили в системах ДЦ большее распространение, чем распределители
последовательного типа, так как более рациональной считалась схе-
ма с меньшим числом элементов памяти (реле, триггеров, феррит-
транзисторных модулей), а объем комбинационной схемы имел вто-
ростепенное значение.
Двоичные счетчики в системах телемеханики используются нс
только как составные части распределителей, но и самостоятельно
в качестве делителей тактовой частоты для переключения распре-
делителей с необходимой периодичностью.
В системах телемеханики с временным разделением сигналов обяза-
тельными являются синхронизация и синфазирование распределителей.
Нарушение одновременности (синхронности) в переключении распреде-
лителей приемного и передающего пунктов или переключение с разных
позиций (разной фазы) приводит к ошибкам в приеме информации. Это
относится к системам циклического и спорадического действия.
При пошаговой синхронизации от единого тактового генератора
распределитель передающего пункта переключается непосредствен-
но (или через делитель тактовой частоты) от тактового генератора,
а приемный распределитель от каждого тактового импульса, пе-
редаваемого по линии связи.
Часто совмещают функции информационных и тактовых импуль-
сов. Тогда распределитель переключается из одной позиции в дру-
гую при получении очередного информационного импульса неза-
висимо от его сигнального значения (качества).
Установка исходной фазы распределителей при пошаговой син-
хронизации в циклических системах телемеханики проводится пе-
риодически специальным сигналом, а в спорадических системах—
специальными служебными импульсами в начале (конце) передачи
(иногда просто возвратом распределителя в исходное состояние с
окончанием сигнала).
Автономная синхронизация распределителей происходит от не-
зависимых тактовых генераторов, устанавливаемых в каждом пунк-
76
тс. Обычно эти генераторы обладают высокой стабильностью час-
тоты, достаточной для сохранения синхронности переключения
распределителей в течение определенного времени. По истечении
этого времени проводятся синфазирование распределителей или
коррекция фазы генераторов.
Синфазирование в циклических системах телемеханики осуще-
ствляется периодически специальным сигналом, а в спорадических
проводится возврат распределителей в исходное состояние после
передачи определенной серии сигнальных импульсов, а также при
нарушениях ее поступления. Иногда этот способ называют старт-
стопной синхронизацией.
Генераторы импульсов. Генераторы тактовых импульсов выра-
батывают стабильную последовательность импульсов прямоуголь-
ной формы для переключения распределителей в циклическом или
спорадическом режиме. Для создания таких скачкообразных изме-
нений тока или напряжения наибольшее распространение получи-
ли так называемые регенеративные схемы, основанные на исполь-
зовании усилителей с положительной обратной связью. Так, два
усилителя, включенные по схеме, приведенной на рис. 2.44, а. дают
самовозбуждающуюся схему с неограниченным спектром частот,
если выполнены два условия:
модуль общего коэффициента передачи системы должен пре-
вышать единицу (условие положительного баланса амплитуд),
т.е. А'р > 1;
суммарный сдвиг фаз колебаний, проводимых усилителем и уст-
ройством обратной связи, должен быть кратен 2л (условие баланса
фаз), т.е. фА. + срр = 27л (Т= 1,2,...).
Рис, 2.44. Структурные схемы генераторов
77
Наиболее распространенными структурами, реализующими эти
условия, являются генераторы импульсов, известные под названи-
ем «блокинг-генераторы», в которых на выходе усилителя для со-
здания обратной связи использован трансформатор (рис. 2.44, б).
В качестве тактовых генераторов в системах телемеханики так-
же широко используются регенеративные схемы, выполненные по
структуре мультивибратора.
Мультивибратор составляют два усилителя, охваченные емкостной
обратной связью (рис. 2.44, в). Конденсаторы Ср определяют длительность
релаксации, т.е. время восстановления условий регенерации. Поэтому бло-
кинг-генераторы и мультивибраторы часто называют релаксаторами.
Рис. 2.45. Схема одночастотного
генератора тактовых импульсов
Задающий каскад тактового
блокинг-генератора из системы
ДЦ «Нева» (рис. 2.45) собран на
транзисторе VT1. В его коллек-
торной цепи включен колеба-
тельный контур ИЗ обмотки Wj
трансформатора Т1 и конденса-
тора С1, частоту которого мож-
но регулировать переменной ин-
дуктивностью L1.
Делитель на резисторах R1.
R4, R5 и стабилитрон VD3 обес-
печивают стабилизированное по-
ложение рабочей точки транзис-
тора VT1 при напряжении пита-
ния С/2 = 24 В. Конденсатор С2 выполняет роль развязки по перемен-
ной составляющей, шунтируя один из ограничивающих резисторов.
Выходной каскад генератора выполнен на транзисторе VT2, с кол-
лектора которого происходит управление схемой распределителя.
Выходные импульсы генератора имеют трапецеидальную форму.
В тех случаях, когда осуществляется автономно-циклическая син-
хронизация распределителей передающего и приемного пунктов,
нужны тактовые генераторы с высокой стабильностью частоты ко-
лебаний. Стабилизацию частоты обычно выполняют кварцевые ре-
зонаторы, обладающие неизменными частотными зависимостями
пьезоэффекта от геометрических размеров кварцевой пластины.
78
Рис. 2.46. Схема тактового генератора
со стабилизацией частоты
Основной каскад используе-
мого в системах ДЦ «Нева» и
«Луч» тактового генератора со
стабилизацией частоты кварце-
вым резонатором (рис. 2.46) вы-
полнен на транзисторе VTI, в
коллекторной цепи которого
включен колебательный контур
из обмотки W] трансформатора
Т1 и конденсатора С1.
Обратная связь, организо-
ванная с выходной обмотки w2,
воздействует на кварцевый резо-
натор по цепи, проходящей че-
рез электроды 5-6 и 1-2. Напря-
жение, снимаемое с электродов резонатора 1-2 и 3-4, является уп-
равляющим для транзистора VT2, к коллектору которого подклю-
чена база VT1.
Таким образом, изменение напряжения на обмотке w2 изменяет
напряжение в цепи базы VT2 и соответственно в противофазе на
базе VT1 с частотой, определяемой собственной частотой кварце-
вого резонатора, так как контур wj — Cl настроен на частоту, близ-
кую к этой.
Выходные тактовые импульсы снимаются с коллектора транзи-
стора VT3, управляемого напряжением с той же обмотки Ста-
билитроны VD1 и VD2, резисторы R6 и R8 служат для обеспечения
стабильного питания генератора от напряжения U2~ 24 В.
Схемы мультивибраторов реализуются проще, чем схемы бло-
кинг-генераторов, но стабильность их работы хуже. На рис. 2.47, а
приведена схема мультивибратора, являющегося генератором так-
товой частоты в системе ЧДЦ.
В исходном состоянии по установочному входу подан положитель-
ный потенциал, поэтому мультивибратор остановлен. Снятие потенциа-
ла установки приводит к периодическому переключению транзисторов в
соответствии с процессами, отраженными на временных диаграммах
(рис. 2.47, б). Время закрытого состояния каждого из транзисторов (вре-
мя релаксации) определяется временем разряда конденсатора, заряжае-
79
Рис. 2.47.Схема генератора тактовых импульсов на мультивибраторе
и временная диаграмма его работы
мого в предыдущем такте базовым током соответствующего транзисто-
ра. Интервалы времени /j — /2 и % — ?7 соответствуют периодам регене-
рации в смене состояний транзисторов мультивибратора.
Генераторы импульсных признаков. Для получения сигнальных
импульсов в соответствии с передаваемым сообщением использу-
ются генераторы импульсных признаков (модуляторы). Схемы та-
ких генераторов классифицируют по модулируемому импульсному
признаку, т.е. различают генераторы частоты, фазы, амплитуды,
длительности, полярности и т.д. В частности, для выработки широ-
ко используемых частотных признаков служат генераторы часто-
ты, выполняемые по структуре блокинг-генераторов.
В отличие от рассмотренных тактовых генераторов такие схемы
содержат дополнительные элементы, предназначенные для измене-
ния частоты генерации, согласования генератора с каналом связи,
для включения его в работу.
Задающий каскад двухчастотного генератора из системы ДЦ
«Нева», используемого для модуляции сигналов ТС (рис. 2.48), вы-
80
Рис. 2.48. Схема двухчастотного генератора импульсных признаков
полнен на транзисторе VT1. Транзистор VT2 служит для включе-
ния генератора, транзистор VT3 обеспечивает переключение гене-
ратора с одной частоты на другую, выходной сигнал формируется
каскадом на транзисторе VT4.
При наличии потенциала сигнала 0 на входе Вх1 транзистор VT2
открыт, диоды VD2 и VD3 смещены его коллекторным током в прямом
направлении и тем самым обмотка нагружена на малое сопротивле-
ние открытых диодов. В этих условиях незатухающие колебания в кон-
туре — С1 возникнуть не могут и генератор не работает.
Сигнал логической 1. поданный на вход Вх1. включает генера-
тор, так как VT2 закрывается и исчезает шунтирующее действие на
контур диодов VD2 и VD3. Это приводит к возбуждению блокинг-
генератора и появлению частоты в канале связи.
Значение частоты, вырабатываемой генератором, зависит от состо-
яния транзистора VT3. Если он закрыт, то выходной транзистор VT4
управляется частотой, определяемой основным контуром wj — Cl.
При подаче на вход Вх2 потенциала логической 1 транзистор VT3
открывается и происходит подключение дополнительного контура
— С2, что приводит к уменьшению частоты, вырабатываемой ге-
нератором. В закрытом состоянии транзистора VT3 сопротивление
диода VD1 велико и обмотка не нагружена. При смещении VD1
коллекторным током VT3 обмотка нагружена на конденсатор С2.
С этого момента период колебаний блокинг-генератора определяет-
8 1
ся суммарным значением емкостен и индуктивностей основного
(и>| — СЦ и допознительного (и'3 — С2) контуров.
Напряжение, снимаемое с выходной обмотки и’4, управляет вы-
ходным транзистором VT4 через полосовой фильтр ПФ на элемен-
тах L1, СЗ, С4, L2, С6, исключающий помехи в линии связи во вре-
мя переходных процессов в генераторе при переключениях.
13 отличие от схемы двухчастотного генератора в коллекторную
цепь транзистора VTI четырехчастотного генератора, используемо-
го в системе ДЦ «Нева» для организации сигналов ТУ (рис. 2.49),
включены два колебательных контура (wj — СЗ и — С5) на осно-
ве трансформаторов Т1 и Т2. В свою очередь, каждый из контуров
может быть перес гроен с основной частоты на другую подключени-
ем соответствующего дополнительного конденсатора С4 или С6.
Рис. 2.49. Схема четырехчастотного генератора
Примером наиболее сложного генератора импульсных признаков
может служить схема, используемая в системе ДЦ «Луч» для образо-
вания импульсов с относительной фазовой модуляцией. В этой сис-
теме для передачи сигналов логических 0 и I используют три значе-
ния фазы импульсов фА. фв и ф^, различающиеся на 120°.
Сигнальное значение имеет не сама фаза текущего импульса, а ее
значение относительно предыдущего. Так, сигналам логической 1
соответствуют переходы фазы в направлении фА -> фв -> фс —* фА
а сигналам логического 0 — обратные переходы фА -* фс -»фв -* ФА.
Основу модулятора (рис. 2.50) составляют три триггера А, В и С,
предназначенные для запоминания фазы переданного импульса. Из
восьми возможных состояний этих триггеров используемыми (раз-
82
решенными) являются только три (фаза А — ООО, фаза В — 110, фаза
С — 101), и они дешифрируются тремя элементами И-НЕ, обозна-
ченными соответственно А, В и С. При случайных переходах тригге-
ров в запрещенные комбинации происходит их автоматическая ус-
тановка в состояние ООО специальной схемой, контролирующей по-
явление на выходах дешифратора состояния 111.
Рис 2.50. Схема модулятора при относительной фазовой модуляции
В любой разрешенной комбинации сигнал логической 1, имею-
щийся на выходе одного из инвертирующих элементов А, В и С, бу-
дет периодически совпадать со значениями сигнала на одном из вы-
ходов А, В и С разделителя фаз. Последний непрерывно вырабаты-
вает под воздействием тактовых сигналов три последовательности
прямоугольных импульсов с относительным сдвигом фаз на 120°.
Таким образом, при стабильном состоянии триггеров А, В и С в
канал связи поступает одна из последовательностей импульсов раз-
делителя фаз, не имеющая сигнального значения
83
Для посылки сигнала логической 1 или логического 0 необходи-
мо изменить фазу очередного импульса относительно текущего на
120° в одном или другом направлении. Подготавливает и выполня-
ет такие переходы специальная схема на входах триггеров А, В и С.
Эта схема содержит шесть элементов И-НЕ подготовки перехода
(переход из одной фазы в другую, осуществляемый данным элемен-
том, соответствует обозначениям на его входе и выходе), а также
три исполнительных элемента И-ЛЕ, определяющих момент пере-
ключения триггеров при посылке импульсов сигналов ТУ или цик-
ловой синхронизации (ЦС).
Каждый элемент подготовки удерживает свой триггер в исход-
ном состоянии в момент смены состояния двух других триггеров.
Ситуация определяется сигналом логической 1 на входе подготов-
ки (передача логической 1 или 0) и состоянием триггеров после пре-
дыдущего импульса (сигнал логической 1 на входе А, В или С эле-
мента подготовки). На выходе элемента подготовки, выбранного
таким образом, будет сигнал логического 0 и соответствующий триг-
гер не сможет переключиться при подаче управляющею сигнала от
исполнительных элеменгов.
Нормально на входах исполнительных элементов присутству-
ет сигнал логической I, а на выходах — 0. Перед посылкой оче-
редного импульса сигнала ТУ или ЦС происходит смена сигнала
1 на 0 Время, в течение которого сохраняется эго состояние, явля-
егся периодом подготовки триггеров к переключению. Само пе-
реключение происходит с возвратом исполнительных элементов в
исходное состояние. Переключаются тс два трипера, у которых
на входы С с выходов элементов подготовки не был подан сигнал
логического 0.
Элементы подготовки управляются цепями шифратора, а уп-
равление исполнительными элеменвами осуществляется со сторо-
ны узла, кон гролпруюшего длительность посылок (уюл включе-
ния передачи).
Число модуляторов всевда соответствует числу одновременно
используемых непсрекрывающихся импульсных признаков. Каждый
модуля юр рассчит ан на одну, две или более градаций последова-
тельно используемых признаков.
84
Любой модулятор посылает в канал связи импульс с признаком,
соответствующим передаваемому двоичному сообщению, т.е. выра-
батывает одноэлементный сигнал (при распределительной селекции
и частотном разделении) или элемент многоразрядного сигнала.
Шифраторы. В системах телемеханики по способу преобразований
исходных данных можно выделить два вида шифраторов: шифраторы
импульсных признаков (ШФИП) и шифраторы комбинаций (ШФК).
Шифраторы импульсных признаков. Преобразование множества
двоичных сообщений п в тождественное ему множество сигналов,
соответствующих содержанию регистра сообщений, осуществляют
шифраторы импульсных признаков По сути, ШФИП составляют
кодер канала. В зависимости от типа системы эти п разрядов регист-
ров кода могут содержать независимые сообщения или элементы
сложного сообщения. Опрос разрядов может происходить одновре-
менно (рис 2.51, а) или последовательно (рис. 2.51, б) во времени.
а Регистр Регистр
сообщений Q кода С
Рис 2 51 Схемы шифратора импульсных признаков при параллельной
и последовательной передаче элементов сигнала
При параллельной передаче содержания регистра (см. рис. 2 51, а)
каждый разряд связан со своим модулятором и обеспечивает перевод
модулятора на выработку импульсного признака в соответствии с со-
стоянием разряда.
При последовательной передаче сигналов (см. рис 2.51, б) исполь-
зуется один модулятор с числом управляющих испей, соответствую-
щим числу импульсов в сложном сигнале. Каждая такая цепь отража-
ет определенную позицию распределителя, т.е. действует в определен-
ное время, и состояние соогвегствующей ячейки pei истра. В этом слу-
чае ШФИП обеспечивает преобразование параллельного кода сооб-
щения, записанного в регистр, в последовательность сигнальных им-
пульсов, отражающих это сообщение К информационным импуль-
сам могут быть добавлены также специальные служебные импульсы.
В комбинационных системах рассмотренную совокупность це-
пей управления модулятором принято называть шифратором.
Схемы ШФИП с временным разделением сигналов могут разли-
чаться видом модулятора (модулятор фазы, частоты, амплитуды и
т.п.) и типом элементов (бесконтактных и релейных).
Мультиплексоры (рис. 2.52) обеспечивают управляемое подклю-
чение любой входной шины к одной выходной. В данном случае в
зависимости от состояния управляющих входов ,г5 и к выходу
может быть подключен любой из входов .Vj —
Рис. 2.52. Схема и условное обозначение мутьтиплексора
86
Нетрудно заметить, что мультиплексор вполне соответству-
ет правилам выполнения ШФИП и может выполнять его роль.
Для этого информационные входы необходимо связать с выхо-
дами регистра кода сообщений, а управляющие — с выходами
распределителя.
Шифраторы комбинации. Переход от множества одноэлемент-
ных сообщений к эквивалентному множеству многоэлементных,
т.е. функцию кодированного представления каждого двоичного
сообщения, выполняет шифратор комбинаций. Как видно из струк-
турных схем систем телемеханики, ШФК являются составной час-
тью кодера источника и обеспечивают перевод любого из N = 2”
двоичных сообщений в и-разрядный код условленного для кодера
канала вида. Обычно используют код с постоянным числом еди-
ниц (постоянным весом), т.е. комбинации из п элементов по т, где
т — число единиц.
Отсюда общее правило: ШФК представляет собой комбинационную
схему, содержащую N входов с т разветвлениями каждый, поданными
на п схем ИЛИ, с выхода которых снимается код, — комбинации из п
элементов по т (рис. 2.53).
От источника
На ШФИП
Рис. 2.53. Схема шифратора комбинаций
Схемная реализация ШФК обычно очень проста. В релейно-кон-
гактных системах на входе каждою разряда регистра кода вклю-
87
чается набор (схема ИЛИ) контактов тех реле регистра сообщений
(IP — NP), которые будут включаться при записи 1 в данном разря-
де кода (рис. 2.54).
IP? —> 1РК?, 2РК1...гсРК4<
1 ... О
2Pt -> 1РКТЭ 2РК?... иРК?
1 0 ... О
NP? -> IPKt, 2РКТ... иРК1
1 0 ... О
Рис 2 54. Схема релейного шифратора комбинаций (а)
и структура комбинаций (б)
Аналогично в бесконтактных схемах (рис. 2 55) на входе каждо-
го разряда регистра кода включена схема ИЛИ (шина с диодами),
се входы соединены с нужными шинами матрицы состояний
регистра сообщений.
Однако кроме кодов с постоянным весом, для которых рассмот-
рены правила выполнения ШФК, в системах телемеханики могут
быть использованы и другие коды, в частности двоичные на все со-
четания. Шифратор комбинаций двоичного кода (рис. 2.56, а) от-
личается лишь разным числом ответвлений с выходов регистра со-
общений в зависимости от номера разря ja. В настоящее время ШФК
широко выпускаются в интегральном исполнении (рис. 2.56, б).
88
Рис. 2.56. Схема шифратора комбинаций двоичного кола
89
Шифратор ШФК с большим числом входов и выходов организуется
по двухступенчатой схеме (рис. 2.57).
Рис. 2.57. Схема двухступенчатого шифратора комбинаций двоичного кода
Дешифраторы импульсных признаков (ДШФИП). Эти устрой-
ства, называемые также декодерами каналов, обеспечивают преоб-
разование линейных сигналов на входе демодулятора в дискретные
и их запоминание для дальнейшего использования. При параллель-
ной передаче сигнал поступает одновременно па входы всех демо-
дуляторов (их число равно числу одновременно посылаемых сооб-
щений), к выходам которых постоянно подключены элементы па-
мяти, составляющие приемный регистр декодера.
В случае последовательной передачи сигналов используется один
демодулятор, выходы которого коммутируются распределителем на
соответствующие элементы памяти приемного регистра.
Вид демодулятора зависит от используемых импульсных при-
знаков, однако можно выделить следующие характерные функ-
ции (рис. 2.58): оптимальное согласование входа демодулятора с
каналом связи; выделение импульсных признаков в сигнале; пре-
образование параметров выделенных признаков в форму, удоб-
ную для последующего анализа и сравнения; сравнение ио поро-
гу или с образцами сигналов; формирование выходных
сигналов демодулятора.
90
Рис. 2 58. Структурная схема демодулятора
Базовая цепь транзистора VT1 двухчастотного демодулятора сис-
темы ДЦ «Нева» (рис. 2.59) согласована по параметрам с каналом.
_ _ Сравнение по
Выделение Преобразова- nOpOrv
Согласованиепр113наков Ние формы z—- - —ч Формирование
выходных сигналов
Т2
М
ТЗ
(7.
М
М
м
Стробирующий
импульс
ц VT2
< ?Контр_рль_
JjHCnpepbiB-
ности сигнала
На запоминание
ГП качества”
Рис. 2.59 Схема двухчастотного демодулятора
М
В коллекторной цепи включены два колебательных контура, на-
строенных каждый на свою частоту. Поэтому на частоту управ-
ления VT1 откликается один из контуров, а напряжение, возник-
шее на вторичной обмотке трансформатора контура, выпрямля-
ется и используется для закрытия соответствующего транзисто-
ра VT2 или VT3, если по значению превышает напряжение отпи-
рания транзистора.
После закрытия транзистора происходит формирование выходного
сигнала демодулятора для запоминания значения (качества) принятого
импульса в приемном регистре. С началом приема импульсов сигнала
происходит включение схемы контроля непрерывности поступления
частот сигнала (схема триггера ТП).
Наиболее сложные импульсные признаки — относи i ельная фа-
ювая манипуляция — использованы в системе ДЦ «Луч».
9 1
В блоке линейного усилителя (рис. 2.60, а) происходит предвари-
тельная обработка (до выделения фазы включительно) приходящих из
канала связи импульсов сигнала, после чего они поступают в блок де-
модулятора на дальнейшие операции (рис. 2.60. о).
о
выходных
сигналов ДМ
ты входного версии входного
сигнала сип 1ала
(001,010.100) (110,101,011)
предыдущего и выявление
состояния перехода
Рис. 2.60. Схемы демодуляторов относительных фазовых признаков
В блоке усилителя (см. рис. 2.60, а) сигнальные импульсы после
фильтрации, усиления и формирования подаются на входы фазо-
вых детекторов ФДА, ФДВ и ФДС для сравнения с фазами эталон-
92
пых импульсных последовательное гей А, В и С, поступающих из схе-
мы разделителя фаз. В результате сравнения на выходе одного и j фазо-
вых детекторов появляется сигнал логической 1, а на выходах двух дру-
гих — сигнал ЛО1 ического О
В схеме I с тремя устойчивыми состояниями (см. рис. 2.60, б) конт-
ролируется полнота состояний выходов А, В и С линейного усили-
теля, т.е проверяется наличие одной 1 и двух 0
Выходы трехе। абильной схемы I подключены к входам такой
же схемы II, проверяющей комплектность инверсных значений вы-
ходных ст налов схемы I. После проверки происходят инвертиро-
вание выходных сигналов грехстабильной схемы 11 и запуск одно-
ю из трех одновибраторов, предназначенных для оперативного (на
один такт) запоминания значения фазы поступившего сигнала.
Одновременно с этим сигнал значения фазы подается на входы эле-
ментов сравнения, выявляющих направления изменения фазы и фор-
мирующих сигналы, соответствующие логическим 1 и 0. Три
таких элемента предназначены для выявления переходов фазы в
направлении А —> В -> С —> А, т.е. при передаче сигнала логической
I, а три других — для противоположных переходов при передаче
сигналов логического 0. Каждый элемент сравнивает текущее зна-
чение фазы (сигнал логической 1 на входе) со значением фазы пре-
дыдущего такта (сигнал логической I на другом входе, связанном с
шиной А', В или С ).
Далее происходит формирование выходных сигналов де модул я-
юра для управления цепями записи в приемный регистр переклю-
чением распределителя и схемой контроля временных параметров
поступающих сигналов.
Таким образом, демодуляторы могут занимать значительный
объем устройств ДШФИП в сравнении с распределителями и при-
емными регистрами, входящими в их состав.
Схемы управления записью в приемный регистр ДШФИП реа-
лизуются сравнительно просто на любых элементах, так как состо-
ят из набора двухвходовых схем И
На рис. 2.61 приведена логическая схема так называемого де-
мультиплексора в интегральном исполнении, легко реализующего
ыдачу связи общего выхода демодулятора Х| с одним из выходов
\ I—в зависимости от состояния управляющих входов л'з- Вы-
93
ход открываема при совпадении 1 на входах схемы И. Соответству-
ющий триггер приемного регистра, подключенный к этому выхо-
ду, переключается в состояние 1.
Рис. 2 61. Схема и условное обозначение демультиплексора
Каскадным соединением таких схем можно получить требуемое
число выходов демультиплексора.
Дешифраторы комбинаций. Комбинационные логические схемы,
в которых каждому состоянию входов однозначно соответствует
одна из возможных комбинаций двоичных сигналов на выходах,
принято называть дешифраторами комбинаций (ДШК). Чаше все-
го в системах телемеханики ДШК используют для преобразования
многоразрядного входного двоичного кода в выходной распреде-
лительный код, когда сигнал (1 или 0) присутствует только на од-
ном из выходов ДШК.
Если при /1 входах образовано W - 2п выходов, то такой ДШК
называется полным. В общем случае ДШК описывается системой
переключательных функций вида:
J 2 ~ %П 'Т fl-1 • • -X' ? -X ) .*
J N -Х’п_|.. • Xi I »
где: -,хл,а:л —двоичные переменные на входах.
94
При реализации каждой переключательной функции/, —от-
дельной схемой получается ДШК, выполненный по матричной
ирукгуре (рис. 2.62). Любая комбинация двоичного счетчика де-
шифрируется соответствующей диодно-резистивной шиной мат ри-
цы. Сигнал логического 0 присутствует на выходе только одного
инвертора, так как его вход подключен к резистору шины матри-
цы, на котором с закрытием соответствующих транзисторов счет-
чика понижается потенциал.
Рис. 2.62. Схема матричного дешифратора комбинаций
Нетрудно заметить, что каждая шина матрицы представляет собой
uoi ическую схему И для определенного набора входных сигналов.
Для большого числа переменных полный ДШК матричной струк-
1уры получается громоздким, особенно при использовании диск-
рс 1 пых элементов (диодов, транзисторов, резисторов и т.п.), поэто-
му для упрощения схемы часто используют ступенчатую структу-
ру. Двоичный счетчик разбивается на ступени (две и более) и для
95
каждой из них выполняется матрица. Выходы таких частичных мат
риц V |Л'2В * * 11 Л*зЛ4 (Рис- 2.63) объединяются схемами И во всех комби
нациях, чю и образует выходы ДШК
Матрица л') л.
Рис. 2.63. Схема двухступенчатого дешифратора комбинаций
В интегральном исполнении частичные матрицы выполняют по
схеме, приведенной на рис. 2.64. Каждый выход ДШК образуется
определенной схемой И при соответствующем сочетании входных
переменных.
Если стремя 1ся к многократному использованию одних элемен-
тов схемы при дешифрации различных комбинаций с общими пере-
менными, переходят к пирамидальным структурам ДШК (рис. 2.65).
Основание пирамиды ДШК при использовании интегральных
элементов (рис. 2.66) образуют ДШК младших разрядов счетчика (2 ,
21), управляемые с выходов ДШК старших разрядов (22,23). Выход-
ной сигнал определяется по состоянию ДШК обеих ступеней.
При необходимости дешифрировать комбинации с большим
числом разрядов устанавливаются ДШК для старших разрядов и
соответственно увеличивается число схем для младших разрядов.
96
Входы
Рис. 2.64. Схема и условное обозначение дешифратора комбинации
в ин rei ральиом исполнении
11равило соединения ДШК разных ступеней остается таким же. т.е.
выходы ДШК старших разрядов (24, 2$) соединяются с входами С
более младших разрядов (2Л и т.д.
Выходы ДШК
Рис. 2.65 Схема
пирамидального дешифратора
комбинаций на реле
Рис. 2.66 Схема пирамидального
дешифратора комбинаций
на интегральных схемах
Пусконачинаюише узлы. В системах телемеханики со спорадическим
режимом передачи сигналов необходимы функциональные узлы, обна-
4 5;iK. 92
97
руживаюшие наличие сообщения и включающие передающие устройства
канала связи. Обычно такие схемы называют пусконачинающими. Ре-
гистр источника сообщений (рис. 2.67) непрерывно контролируется спе-
циальной схемой выявления изменений в его состоянии, т.е. переходов
О ~* 1, 1 ~* 0. Эта схема содержит на выходе набор элементов памяти (по
числу контролируемых разрядов регистра источника), фиксирующих из-
менение в состоянии соответствующих разрядов регистра.
Фиксация Установление
Рис. 2.67. Схема пусковых устройств
В свою очередь, к выходам этого узла подключен функциональ-
ный узел, устанавливающий очередность в передаче сообщений
при одновременном обнаружении многих изменений в состоянии
регистра источника. Такой узел содержит логический преобразо-
ватель в виде дешифратора комбинаций состояний регистра в схе-
ме выявления изменений и собственный регистр с тем же числом
элементов памяти. При любом числе зафиксированных изменений
на выходе ДШК будет активизирован только один элемент, опрег-
деляющий передаваемое сообщение. Другой выход может быть ак-j
тивизирован только после завершения передачи выбранногц
сообщения. (
Для передачи каждого сообщения необходимо проверить и при-г
вести в рабочее состояние кодер канала. Поэтому сообщение, выб-
ранное для передачи, запускает кодер канала с учетом дополнитель-
ных условий по свободности канала.
98
В системах телемеханики ко-
дово-распределительного типа
обычно передают сигнал, в ко-
гором отражено состояние всей
группы объектов. Для возник-
новения такой передачи доста-
точно изменения в состоянии
хотя бы одного объекта в груп-
пе (рис. 2.68). В цени самобло-
кировки каждого начинающего
реле Н включены контакты кон-
трольных реле одной группы
объектов При изменении состо-
яния любого контрольного реле
Рис. 2.68. Схемы пусконачинающих ре-
лейных устройств а — фиксация изме-
нений; б — установление очередности
передачи
происходит разрыв цепи само-
блокировки на время перелета контакта от фронтового к тыловому
или наоборот (1 -» 0 или 0 -* 1). Выключение реле Н фиксирует
факт изменения состояния объектов данной группы.
Очередность в передаче сообщений из групп, в которых воз-
никли изменения, устанавливается схемой реле В. Возможно вык-
лючение только одного реле В, и оно будет определять код пере-
даваемого сигнала и запуск кодера канала. С окончанием переда-
чи обеспечивается включение реле Н и выключение данного реле
В, после чего может быть осуществлена аналогичная передача из
хругой группы.
Исполнительные узлы. Телемеханический сигнал на приемном
конце должен воздействовать на исполнительные управляющие или
контрольные устройства. В зависимости от декодера канала эта за-
щча выполняется с различной степенью сложности. Сообщение,
подлежащее реализации, записано в приемном регистре декодера
канала (рис. 2.69) и содержит две части: избирательную и исполни-
тельную. Первая из них содержит комбинацию адреса группы объек-
юв, а вторая определяет состояние объектов данной группы. Если
речь идет о сигнале ТУ, исполнительная часть содержит команды
объектам, а в сигнале ТС она отражает их состояние. Во всех случа-
ях состояние исполнительной части приемного регистра должно
99
определять состояние управляющих или контрольных реле соответству-
ющей группы.
Рис. 2 69. Схема включения исполнительных реле
Для выбора нужной группы проводится декодирование комбина-
ции избирательной части принятого сигнала. В результате активизи-
руется один из выходов ДШК С'” ->Ск, обеспечиваются подключе-
ние управляющих (контрольных) реле к выходным шинам исполни-
тельной части регистра декодера канала и их переключение в соот-
Рнс. 2.70. Схема организации исполни-
тельных цепей в кодово-распределитель-
ных системах
ветствии с состоянием шин
Выходной регистр ДШК
(рис. 2.70) составляют ipymio-
вые реле 1 — К. Контактами
включенною группового реле
к шинам реле исполнительной
части регистра декодера /Н-1 -
— л+10 подключаются нужные
управляющие (контрольные)
реле. Состояние этих шин (от
«+1 до и+10) определяет пос-
ледующее состояние подклю-
ченных управляющих (конт-
рольных) реле.
100
При включении того или иного управляющего реле происходит воз-
юйствие на местные схемы управления исполнительными механизма-
ми Переключение контрольных реле при приеме сигнала ТС приводит
к и вменению индикации на табло, отражающем состояние объектов уп-
равления.
Схемы, обладающие резким различием по вероятностям ошибоч-
ного включения и выключения, получили название несимметричных
по отказам. Пример такой схемы, не допускающей ложного включе-
ния исполнительного реле при повреждении какого-либо элемента
или случайных сбоях, приведен на рис. 2.71, а
а
Рис 2.71 Схема системы телемеханики с исключением опасного отказа
и временная диаграмма ее работы
Для включения реле, т.е для достижения напряжения срабатывания,
необходимо поступление серии периодических сигнальных импульсов
в схему накопления. Во включенном состоянии исполнительное реле
будет находиться до тех пор, пока будут поступать сигнальные импуль-
сы. Каждый импульс подтверждает исправное состояние элементов,
участвующих в его организации. Любое повреждение не нарушает ус-
юйчивое состояние узла и в конечном счете ведет к выключению реле.
С лучайные сбои в работе системы в момент времени (рис. 2.71, б),
если они не носят регулярного характера, на работоспособность схем
пс оказывают влияния.
101
2.4. Каналообразующая аппаратура
Телемеханические сигналы в системах ДЦ передаются по специ-
ально выделенным проводным линиям (физические цепи) или вы-
деленным телефонным каналам (300—3400 Гц).
Все находящиеся в эксплуатации системы ДЦ используют спе-
циализированные каналы ТУ и ТС, работающие со скоростью до
200 Бод. Такая аппаратура позволяет вести устойчивую передачу
информации по физическим цепям и каналам тональной частоты,
предусматривает организацию групповых каналов ТУ и ТС.
Современные компьютерные системы ДЦ также ориентированы на
использование стандартных телефонных каналов, допускается их ра-
бота по физическим линиям ограниченной дальности. Выделение те-
лефонного канала для системы ДЦ подразумевает наличие многока-
нальной системы передачи на диспетчерском участке. Такая аппара-
тура обеспечивает прозрачную среду передачи сигналов Д Ц, хоз я прин-
ципы ее организации аналогичны тем, что используют системы теле-
механики с частотным или временным разделением сигналов.
Телефонные каналы в многоканальных системах передачи органи-
зуются на основе частотного или временного разделения сигналов.
При частотном разделении сигналов (рис. 2.72) индивидуальные
первичные сигналы С|(/), с2(0, ... <jy(O от источников информации
обрабазываются преобразователями П1, П2, .... Пуу и формируют
индивидуальные канальные сигналы /j (/),/,(/), Индивиду-
альные канальные сигналы суммируются и групповой сигнал
ИО = 2 А (О направляется в линию. На приеме групповой сигнал
устройствами Г1, Г2, ... Гуу разделяется на канальные /к(/), а за-
тем устройствами ДМ1, ДМ2, ... ДМУ — на первичные сигналы
Q(0» ^(О* Оуу(/).
При временном разделении индивидуальных сигналов периоди-
чески передаются мгновенные значения канальных сигналов, т.е.
каждому каналу выделяется определенное время в цикле передачи.
Для непрерывных сигналов период передачи отсчетов выбирается
в соответствии с теоремой В.А. Котельникова
шах
102
Рис. 2.72. Схема связи при частотном разделении сигналов
I де: — высшая частота изменения сигнала.
Генератор импульсов (ГИ) (рис. 2.73) обеспечивает переключе-
ние распределителя Р1—P7V, опрашивающего канальные модуля-
юры Ml, М2, ..., M V. С выхода модуляторов импульсы сигналов
поступают непосредственно в линейную цепь симметричного кабе-
ля или на вторую ступень модуляции при использовании волново-
юв и оптоволокна, поскольку в этом случае передача частот ниже
100 кГц нецелесообразна.
На приеме канальные демодуляторы ДМ 1, ДМ2,... ДМ/V также
управляются распределителем, синхронизированным с передающим
распределителем специальным синхронизирующим импульсом, пе-
редаваемым в начале импульсной последовательности канальных
сигналов.
Стандартные телефонные каналы, используемые для передачи
сигналов ТУ-ТС в системах ДЦ на большие расстояния, могут быть
организованы различным образом.
На воздушных линиях по двухпроводной цепи организуется од-
нополосная передача сигналов в обоих направлениях с использова-
нием дуплексных телефонных усилителей (рис. 2.74). На этом рисун-
ке ДС — дифференциальная система, УЭ — усилительный элемент.
Передача тональных частот по симметричным кабельным цепям
осуществляется по однополосной четырехпроводной системе. В этом
с 1учаедля каждого направления передачи используются отдельные
1вухнроводные цепи и усилители с дифференциальными схемами в
। очках выделения.
103
Рис. 2.73 Схема многоканальной аппаратуры с разделением сигналов
по времени
УЭ1 УЭ2 УЭЗ
УЭ1 У32 УЭЗ
Рис. 2 74. Схема однополосной передачи сигналов в обоих направлениях
При высокочастотном уплотнении аналогично используются
системы однополосной четырехпроводной (рис. 2.75) или двухпо-
лосной двухпроводной (рис. 2.76) связи.
104
г"'»’ ПФЛ;
Цепь
'“Ж
ПФ1 ДМ ФНЧ
Ус Пр
М ПФ1
Ус Пер ±4
Цепь
Ш
Цепь
Ус Пер
ПФ1 М
ФНЧ ДМ ПФ1
Цепь
Ш
Рис. 2.75. Схема однополосной четырехпроводной системы связи
Рис 2.76 Схема двухполосной двухпроводной системы связи
Таким образом, для организации двусторонней передачи по те-
лефонному каналу необходимо иметь две кабельные пары или две
различные частотные полосы.
105
На диспетчерских участках каналы ТЧ широко используются
для связи с удаленными центральными постами или центрами уп-
• равления.
В системах ДЦ «Нева» или «Луч» канал ТЧ выделяется на гра-
нице участка или в точках разветвления участка (рис. 2.77) с после-
дующим стыкованием с физическими цепями, протяженность кото-
рых стараются уменьшить.
Схема организации связи по физической цепи приведена на рис. 2.78:
«
п.
>1
Рис. 2.7Н. Структурная схема связи по физическим цепям в системе «Луч» /
Схема стыкования физической цепи с каналами ТЧ приведена
на рис.2.79 с использованием дифференциальной системы ДС
с балансным контуром БК (рис. 2.79, а) и разделительным фильт-
ром Ф (рис. 2.79, б). ч
106
Рис. 2.79. Схема стыкования физической цепи с каналом ТЧ в системе «Луч»
Ширина полосы ГФ
Kauai НЧ Канал ВЧ
I" гд г Г- ।
Jj__________о и___________ii ____
ОДкГц 0.5 1,2 1,5 2,0 2,4 3,0 3,4кГц
Рис. 2.80. Частотное разделение
каналов
В компьютерных системах ДЦ стандартные телефонные каналы
используются для организации модемной связи между центральным
постом и линейными пунктами.
Модемы, используемые на выделенных или коммутируемых те-
лефонных каналах, работают на скоростях 300 —9600 бит/с в двух- и
четырехпроводных схемах связи. В четырехпроводной схеме связи
юстигается более высокая скорость передачи информации благода-
ря использованию всей полосы пропусканий каждого канала (при-
мерно 3,1 кГц) в одном направ-
лении передачи. При двухпро-
водной схеме связи модемов
разделение трактов передачи и
приема происходит по времени
(полудуплексный режим) или
частоте, когда в заданной по-
лосе телефонного канала ТФ
выделяются каналы низкой НЧ
и высокой ВЧ частот (рис. 2.80)
Наибольшее pacnpoci ранение получили универсальные стандар-
тные модемы с интеллектуальным уровнем управления через стык
RS232 (HAYES-модсмы), однако некоторые компьютерные систе-
мы ДЦ используют специализированные модемы из-за более про-
стой адаптации к условиям железнодорожного транспорта.
Все современные модемы соответствуют требованиям стандар-
та ISO7498, т.е. эталонной модели взаимодействия открытых сис-
тем (ЭМВОС), и включают в себя функции физического и каталь-
ного уровней (табл. 2.4).
107
Таблица 2.4
№ п/п Уровень Функция
1 Физический Физический интерфейс с каналом, битовые про- токолы модуляции и линейного кодирования
2 Канальный Управление каналом. формирование кадров, управ- ление доступом к среде передачи, передача данных по каналу, обнаружение ошибок, коррекция
3 Сетевой Маршрутизация, сегментирование, управление потоком, обнаружение ошибок и сообщение о них
4 Транспортный Обеспечение сквозного обмена между системами
5 Сеансовый Поддержка диалога между процессами, обеспече- ние соединения и разъединения процессов, обмен между процессами
6 Представительный Согласование представления и интерпретация передаваемых тайных
7 Прикладной Интерфейс с прикладными процессами
Иерархическое представление функций, реализуемых в одной
или нескольких ЭВМ, позволяет стандартизировать отношения
в любой рассредоточенной компьютерной системе на основе
модели ЭМВОС.
Взаимодействие смежных уровней одной и той же системы орга-
низуется по правилам мемсуровнего интерфейса. Взаимодействие
объектов одноименных уровней различных систем задается соот-
ветствующим протоколом, содержащим набор соглашений о фор-
матах и порядке следования сообщений во времени.
Программы пользователей и взаимосвязанные с ними програм-
мы управления представлением и сеансом принято называть
процессом. Их взаимодействие характеризуется протоколами уров-
ней 5—7.
108
Обеспечение взаимодействия процессов происходит через пере-
йму сообщении между портами ЭВМ Сообщение произвольной
длины делят на блоки, максимальный размер которых ограничива-
йся. Каждый блок снабжается заголовком процесса.
С использованием протоколов транспортного, сетевого, каналь-
ного и физического уровней организуется логический канал между
портами для передачи сообщений. При передаче блока с транспорт-
ного уровня на сетевой ему присваивается новый заголовок и он
становится фрагментом.
Аналогично сетевой уровень присваивает свой заголовок па-
кету информации при передаче его на канальный уровень. В
свою очередь, канальный уровень передает на физический уро-
вень кадры пакетов с новыми заголовками
Структура информационно-
го кадра по рекомендованному
МККТТ протоколу х.25/2
(HDLC) приведена на рис. 2.81.
Выделение кадров из потока би-
гов происходит благодаря мет-
кам (флагам) в виде восьмиби-
1ОВОЙ комбинации 01111110 в
начале и конце каждого кадра.
Кроме информационных кадров
(1-типа), по протоколу HDLC
используются еще супервизор-
ные (S-типа) и ненумерованные
(U-типа) для обеспечения функ-
ций управления каналом. Па
приемной стороне принятые кад-
ры на уровне 1 передаются пос-
ледовательно па более высокие с
удалением служебной информа-
ции в начале и конце сообщения,
относящейся к данному уровню.
На рис. 2.82 приветен про-
филь одного из протоколов.
Рис 2 81 Структура информацион-
ного кадра
109
Оконечное оборудование
(DTE)
Оборудование приема-передачи данных
(DCE)
Рис. 2.82. Профиль протоколов для модема с функциями 1 и 2 уровней
Стык С1 для коммутируемых телефонных сетей общего пользо-
вания регламентируется в зависимости от физического канала раз-
ными стандартами. Например, для каналов тональной частоты
(С1—ТЧ) действуют ГОСТ 23475—79, ГОСТ 23504—79,
ГОСТ 23578—79, ГОСТ 25007 — 81. Стык С2 не зависит от среды и
является преобразовательным. Для него действуют стандарты V 24,
RS-232, RS-449, RS-422A, RS-423A, V35 и др.
Реализуются современные модемы на основе широкой номенкла-
туры БИС общего и специального назначений по схеме, приведен-
ной на рис. 2.83, где ПЗУ, ППЗУ и ОЗУ — соответственно постоян-
ное, полупостоя иное и оперативное запоминающие устройства.
Специализированные для модемов БИС подразделяются на ана-
логовые, цифровые и комбинированные.
На аналоговые БИС для модемов возлагаются следующие функ-
ции: фильтрация в приемнике и передатчике; регулировка уровня
на выходе передатчика; автоматическая регулировка уровня в при-
емнике; контрольная коррекция; генерация тональных сигналов и
сигналов многочастотного набора; аналого-цифровые и цифроа-
налоговые преобразования сигналов; контроль уровня входного
сигнала; взаимодействие с телефонным каналом.
Цифровые БИС обычно выполняют: генерацию необходимых час-
тот; скремблирование, дескремблирование; кодирование (декодиро-
вание), модуляцию (демодуляцию); адаптивную коррекцию; выделе-
ние несущей и тактовой комбинаций; асинхронно-синхронное преоб-
разование информации; стык с оконечным оборудованием.
110
ППЗУ
ОЗУ
is
ПЗУ
(ROM) (ERRROM) (RAM)
с
а
х
о
DSP
Модемны?
процессор
Универсальны?
процессор PU
£ >s
Цифровой
сигнальны?
yv процессор
4 г п«?р
Индикаторы
состояния
Рис. 2.83. Структурная схема современного модема
В последние годы роль цифровых БИС стали выполнять про-
граммируемые цифровые контроллеры (МП) и цифровые сигналь-
ные процессоры (ЦСП).
Программирование МП и ЦСП обеспечивает возможность со-
вместимости модемов с различными типами используемого обору-
дования, позволяет реализовать функции интеллектуального взаи-
модействия с оконечным оборудованием защиты от ошибок и сжа-
тия данных.
Все модемы обладают диагностическими и тестовыми возмож-
ностями, включаемыми вручную и дистанционно.
В качестве основного протокола для модемов МККТТ стандар-
тизирован протокол LARM с функциями:
обнаружения ошибок с помощью циклического кода;
исправления ошибок автоматическим запросом, повторением
данных, принятых с ошибками;
синхронной передачей старт-стопных данных;
процедурой начального вхождения в связь для определения типа
протокола защиты от ошибок, используемого в данном модеме;
установкой режима работы с защитой от ошибок или без нее в
процессе вхождения в связь;
111
координацией согласования необходимых параметров и процедур;
старт-стопно-синхронным преобразованием данных;
взаимодействием в режиме без исправления ошибок с модемами
других серий, не реализующими функции защиты от ошибок.
Модемы между собой взаимодействуют при помощи кадров,
содержащих О1крывающие и закрывающие поля и проверочную
комбинацию.
Комбинация проверок кадров содержит 16 или 32 бита в соот-
ветствии с образующими полиномами:
л-|6+л-|2 + Л'5+ 1
или
л-32 + v26 + л23 + л.22 + л.16 + v12 + у11 + л-10 + д.8 + у7 + л-5 + л-4 + у2 + ,
Использование этих полиномов позволяет обнаруживать ошиб-
ки любой кратности и обеспечивать достоверную передачу инфор-
мации по любым телефонным каналам.
Ио скорости передачи информации каналы классифицируются
следующим образом: низкоскоростной — 0 600 бит/с. среднескоро-
стной — 600 —1200 бит/с, высокоскоростной—4800 9600 бит/с. При
использовании волоконно-оптических линий связи скорости передачи
информации несопоставимо выше.
Применение стандартных универсальных модемов в системах
компьютерной диспетчерской централизации ограничивается вре-
менем установления связи любого линейного пункта участка с цен-
тральным постом. В связи с эт им разработчики часто идут по пути
создания своих специализированных модемов.
Тем не менее создание инте1 ральных цифровых сетей передачи
данных на железнодорожном транспорте неизбежно приведет к
тому, что системы ДЦ будут являться абонентами этой сети, но с
соответствующей защитой от несанкционированного доступа.
Глава 3. Достоверность передачи сообщений
и надежность систем
3.1. Помехи и помехоустойчивость систем
Любые сигналы телемеханических систем состоят из той или
иной совокупности импульсов, передаваемых по каналу связи.
Правильное опознание сигналов на приемной стороне означает
верный (достоверный) прием переданного сообщения. Это воз-
можно в том случае, если принимаемые импульсы искажены не
настолько, чтобы приемное устройство не различило импульс-
ных признаков сигналов логических I и 0. При передаче кодо-
вой комбинации достоверный прием возможен, если число оши-
бок в опознании сигналов I и 0 не превысило корректирующих
возможностей кода.
Причин, ведущих к ошибкам в определении импульсных При-
маков принимаемых импульсов, достаточно много, но они могут
быть разделены на две группы:
аппаратурные искажения, вы манные нестабильностью парамет-
ров элементов уст ройств;
искажения сигналов помехами в канале связи. В конечном счете
безразлично, отчею произошла ошибка в приеме телемеханических
сигналов, однако выявление ее истинных причин необходимо для
правильного выбора защитных мер при проектировании и регули-
ровании устройств, тем более что последствия от искажений сигна-
юв moi у г бьп ь существенно различны Например, при приеме теле-
механического сигнала из-за ошибок в опознании символов может
не произойти реализации команды (защитный отказ) или выполнит-
ся другая команда (трансформация команды). Более гою. при отсут-
ст вии какой-либо передачи сигнала помехи могут воздействовать на
приемник и воспроизвести сигнал (ложная команда).
Таким образом, процесс приема сигналов в любой системе теле-
механики имеет вероятностный характер, г.е. всегда вероятность
правильного приема
Рр = ] _р = I _(р + р у
где: Рош — вероятность ошибочно! о приема. Р м — вероятность
защитного отказа; Р — вероятность трансформации команды.
113
Системы телемеханики по назначению делятся на три катего-
рии. Железнодорожные системы телемеханики относятся к кате-
гории 1 по достоверности и имеют еще ряд других специфичес-
ких требований.
В соответствии с ГОСТ 26 205 — 83 по достоверности передачи
комплексы (кроме устройств телеизмерения с аналоговыми сигна-
лами) должны соответствовать требованиям, приведенным в
табл. 3.1 для каждой из функций отдельно при наличии в канале
связи нормального флуктуационного шума и при отношении амп-
литуды сигнала к эффективному значению шума па входе приемно-
го устройства, равном семи.
При использовании стандартных каналов связи и отсутствии в
устройствах телемеханики встроенной аппаратуры таких каналов
требования таблицы должны выполняться при вероятности иска-
жения элементарного сигнала Ю^4 и независимых ошибках.
Таблица
Вероятностная характеристика Вероятность события Р, не более, в зависимости от категории комплекса
1 2 3
Вероятность трансформации: команды контрольной информации ТС знака буквенно цифровой информа- ции или отсчета кодового телеизме- рения 10“14 КГ8 10’7 10-ш 10 7 ю-* 10~7 КГ6 10'5 :
Вероятность отказа от исполнения по- сланной команды (допускается повторе- ние передачи до 5 раз) Ю'1" 10~7 10^
Вероятность потери: контрольной информации ТС при спорадической передаче (допускается повторение передачи до 5 раз) команды КГ* 10“14 10’7 10ъ г 10’7
Вероятность образования ложной ко- манды или контрольного сообщения при отсутствии передачи или се прекраще- нии 10"’2 1(Г7 КГ4
1 14
Мешающие факторы, суще-
ствующие при передаче сигналов
ТМ, могут вести к следующим ис-
кажениям исходного импульса
(рис. 3.1, а): искажения фронтов
импульсов (рис. 3.1, б), смещение,
изменение крутизны и тому по-
добные краевые искажения
(рис. 3.1, в); изменения длительно-
сти импульсов и пауз (рис. 3.1, г);
дробление одного импульса на
части без изменения (рис. 3.1, д)
или с изменением (рис. 3.1, (?) па-
раметров или появление дополни-
тельных импульсов в паузе
(рис. 3.1, ж).
Указанные внешние искаже-
ния импульсов являются чаще все-
го результатом наложения вне-
шних помех или определяются фа-
зочастотными характеристиками
канала передачи телемеханичес-
ких сигналов. Фазочастотные ис-
кажения вызываются неодинако-
выми условиями прохождения
гармонических составляющих по
каналу из-за наличия в нем боль-
шого числа сосредоточенных и
распределенных реактивных со-
противлений. которые существен-
но зависят от частоты.
Искажения сигналов по фазе и
частоте могут оказаться линейны-
ми, т.е. без дополнительных час-
тотных составляющих в спектре
принимаемого сигнала, и нели-
нейными, что зависит от характе-
а
U
U
и
и
Рис. 3.1. Искажения импульсов
о
г
д
е
ж
115
ра сопротивлений в канале передачи. При правильном проектирова-
нии системы телемеханики влияние фазочастотных характеристик
канала на принимаемые сш налы может быть сведено к минимуму.
Главной причиной искажения телемеханических сигналов явля-
ются внешние помехи: чем меньше их влияние на приемные устрой-
ства, тем выше достоверность передачи. Но поскольку разработчи-
ки систем телемеханики не могут влиять на уровень внешних по-
мех, они повышают помехоустойчивость систем
Бели в канале связи кроме напряжения передатчика телемехани-
ческих сигналов существуют какие-либо другие напряжения, го все
они в гой или иной мере действуют на вход приемника и, следова-
тельно, являются помехами. Реакция приемника на сигнал с поме-
хами зависит 01 характера их взаимодействия. Различают два вида
такого взаимодействия:
амплитуды сигнала 5(/) и помех £;(/) складываются, т. е. х(1) =
= S(t) + £(/). В этом случае помехи являются аддитивными'.
результирующая амплитуда равна произведению амплитуд сиг-
нала и помехи, г.е. л(/) = 5(r) g(r) Помехи являются мультиплика-
тивными. Они могут вызываться изменениями коэффициентов уси-
ления и параметров канала связи.
Для систем телемеханики характерными являются аддитивные
помехи, которые по характеру действия во времени на вход прием-
ника принято разделять на импульсные и флуктуационные.
Бели переходные процессы в приемнике от импульса помехи ус-
певают закончиться до поступления следующего импульса помех,
считается, чго на входе приемника действуют импульсные помехи
(рис. 3.2, а). Если на входе приемника непрерывно действует напря-
жение помех со случайной амплитудой, помехи называют флукту-
ационными или гладкими (рис 3.2, б)= Характерной особенностью
гладких помех является отсутствие амплитуды, более чем в 3 раза
превышающей среднюю.
Фильтрацией сигнала на входе приемника, г.е. изменением по-
лосы пропускания, можно импульсные помехи линии связи превра-
тить во флуктуационные, так как время установления переходных
процессов обратно пропорционально полосе пропускания.
Аддитивные помехи в канале могут быть внутренними или внеш-
ними Внутренние помехи являются принципиально неусгранимы-
116
ми, так как представляют собой шум, возникающий из-за разных
физических явлений (тепловой, гальванический эффекты и т.п.) в
электрических цепях канала. Обычно уровень шумов намного ниже
возможных уровней телемеханических сигналов и не оказывает за-
метного влияния на работу систем. Внешние аддитивные помехи
возникают в результате коммутационных процессов в электричес-
ких цепях, имеющих элсктрома! нитную связь с каналом передачи
сигналов, а также от грозовых разрядов в атмосфере
Для аналитического описания аддитивных помех широко исполь-
зуется теория стационарных случайных процессов, т.е. функций,
вероятностные характеристики которых не зависят от времени.
Флуктуационная помеха на входе приемника представляет собой
непрерывный случайный сигнал U(t). Для оценки мгновенных зна-
чений помехи из интегральной характеристики распределения плот-
ности вероятности (рис. 3.3) определяется вероятность появления
того или иного напряжения, т.е.
И4/п) =
P(U <.ии <и + АС')
lim -----------------------
ДС/-*О &U
— плотность вероятности того, что мгновенное значение напря-
жения флуктуационной помехи Un лежит в пределах от U до U + &U
I 17
Рис. 3.3. Распределение плотности вероятности помех
Плотность вероятности напряжения флуктуационных помех под-
чиняется закону нормального распределения (распределения Гаусса)
1
1 7 [I '
/=7 е ‘ "" • (3.1)
где:
2 1 7/2 2
UBCK = п = Нт - / U2(f)dt
Т-*ос 1 _7/2
— среднее квадратичное значение переменной составляющей напря-
жения на интервале Г; а — среднее значение (постоянная составляющая)
случайного напряжения (обычно для флуктуационных помех а - 0)
Для описания импульсных помех, действующих в канале связи
систем телемеханики, также используются вероятностные характе-
ристики, но их получение связано с большими трудностями. Это
объясняется необходимостью иметь распределения импульсных
помех по амплитуде, длительности, времени и т.п. Поэтому поме-
хоустойчивость систем телемеханики чаще всего определяют отно-
сительно флуктуационных помех.
Помехоустойчивость приемников элементарных сш налов при
флуктуационных помехах. Помехи, действующие ла передаваемые
телемеханические сигналы, могут привести к неправильному опре-
делению приемником значения напряжения на входе, т е. вместо
сигнала логической 1 приемник зарегистрирует сигнал логическо-
го 0 (Р]0 — ошибка перехода 1 -» 0) или наоборот (Р01 — ошибка
перехода 0 —> 1).
118
Каждый приемник обладает определенной устойчивостью к ис-
кажениям импульсов на входе и фиксирует признаки правильно с
некоторой вероятностью РПр=1 - “ (^10 + Л) Л Указанные
вероятности характеризуют помехоустойчивость приемника, т.е.
способность противостоять искажающим влияниям помех.
Для определения помехоустойчивости реальных приемников
используется теория потенциальной помехоустойчивости, предло-
женная впервые В.А. Котельниковым. Математический аппарат
этой теории ориентирован на определение предельной (потенциаль-
ной) помехоустойчивости приемников при действии флуктуацион-
ных помех.
Обычно помехоустойчивость реальных приемников ниже потен-
циальной, но расчеты позволяют правильно выбрать методы пере-
дачи, структуру сигналов и устройств.
Идеальный приемник, реализующий потенциальную помехоустой-
чивость сигналов, искаженных флуктуационными помехами, должен
иметь образцы исходных сигналов для сравнения с ними сигнала, по-
ступившего на вход. Полученный сигнал отождествляется с тем об-
разцовым сигналом, с которым имеет минимальное различие.
Обычно сравнивают энергию сигналов, которая для сигнала S(t)
выражается так:
Ei = fS^(t)dt
о
Если рассматриваются два сигнала S/0 и £•(/), то их взаимодей-
ствие может характеризоваться следующими функциями:
взаимной энергией
= }si (tySj (t)dt.
о
энергией разности между сигналами
Е,_, = Л$/ (O-Sj(г)]2dt -E^E^lEy.
о
коэффициентом взаимной корреляции
119
Если сигналы S- и S ортогональны (Р = 0), то
*
= f St (t)Sj (t)dt = 0.
о
Идеальный приемник по Котельникову для обработки сигналов
S|(0 и S2(0 в условиях флуктуационных помех имеет следующие
функциональные блоки (рис. 34): генераторы Г образцов сигналов
5j(0 и ^(Oi Два блока сравнения входного сшнала x(t) на интерва-
ле Т соответственно с образцами £](/) и S2(Z), вычисляющие энер-
гию разности, т.е.:
^л(/)-5](г) ~/МО •£] (0]
о
(3-2)
^x(/)-s2(o ~/МО ^2 (01 (3.3)
о
решающее устройство РУ, относящее принятый сигнал к Sj(/)
или 52(0 после сравнения значений энергии разности на выходах
рассмотренных блоков.
Г
Г
Рис. 3.4. Приемник сигналов по Котельникову
20
Если в системе используются не бинарные сигналы, а многопозици-
онные, приемник содержит М блоков сравнения, где вычисляются | |х -
Т 2
SJ|2= i ~ 1, 2, .., Л/, и одно решающее устройство,
сравнивающее расстояния для выявления сигнала с минимальным его
значением
Помехоустойчивость реального приемника может быть рассчи-
тана, если известны параметры распределения помех, полоса про-
пускания AF на входе приемника и порог его срабатывания р
Для учета снижения уровня помех на входе решающего устрой-
ства благодаря ограниченной полосе пропускания приемника ис-
пользуют понятие удельной помехи, т.е.
Л пек
0 = Jaf ’
где: Ц]СК — среднее квадратичное значение напряжения помехи
в канале.
В расчетах потенциальной помехоустойчивости принимается во
внимание отношение сигнала к удельной помехе, т. с.
ct0=
"о Д[5'(/)-52(/)]2л- (3.4)
Плотность вероятности напряжения флуктуационной помехи
описывается нормальным законом Гаусса, т.е.
(*-в)2
е 2о“ .
/(*) =
где ц и о — параметры, характеризующие соответственно центр
распределения и его масштаб.
Например, при изменении математического ожидания р и неиз-
менном о происходит смещение распределения относительно исход-
ного значения (рис. 3.5), с другой стороны, при изменении среднего
квадратичного отклонения с и постоянном р, измененяется форма
распределения по вертикали (рис. 3.6)
121
Рис. 3.5. Распределения с различным
математическим ожиданием
Рис. 3.6 Распределения при изменении
среднего квадратичного отклонения
Таким образом, для
сигналов с флуктуаци-
онной помехой, описы-
ваемых выражением
(3.4), изменение ампли-
туды а сигнала означа-
ет смещение кривых
и Pv] по оси (7, а изме-
нение £/пск влияет на
форму распределения
по крутизне спада.
С учетом этого не-
трудно определить ве-
роятность ошибочного
приема символов и пути
изменения помехоустой-
чивости приемника.
Если приемник
(см. рис. 3.4) сравнивает
энергию разности меж-
ду сигналами логичес-
ких 0 и 1 в соответствии
с формулами (3.2) и
(3.3), то при ее положи-
тельном значении фик-,
сируется прием сигнала’
логической 1, а при от-
рицательном — логи-
ческого 0.
Поэтому при переда-
че сигнала логического
0 положительные значе-
ния напряжения на входе приемника ошибочно будут приниматься
как сигнал логической 1, т.е. будут происходить ошибки
а при передаче сигнала логической 1 отрицательные значения на-
пряжения от помех будут фиксироваться как прием сигнала логи-
ческого 0 (ошибка Р10). Указанные вероятности ошибок:
122
4 DO
Л)1 = fPxQ(U)du^
о
^10 =
о
fPx}(U)dU.
Общая вероятность ошибочного приема символа Рош “ Р01 + Р10-
При Pq] = P]Q канал считается симметричным, а приемник —
оптимальным по критерию идеального наблюдателя (Зигерта—
Котельникова).
Когда потери от ошибок Р()1 и неравноценны, для приемни-
ка выбирают другой критерий — пороговый уровень р, перерас-
пределяющий вероятности ошибок.
Действительно, при пороге срабатывания р (рис. 3.7) ошибки:
+00
Ли =
Р
(3.5)
Нетрудно заме-
тить, что сумма по-
дынтегральных пло-
щадей Р01 + Р10 при
р*0 увеличивается,
г.е. помехоустойчи-
вость приемника при
работе по критерию
идеального наблюда-
Р|0 = fPx}(U)dU.
-00
на входе приемника
(3.6)
-а р a U
Рис. 3.7. Распределение сигнала с помехами
теля максимальна.
Выбор оптимального для конкретных условий порога срабаты-
вания р является самостоятельной задачей. Например, выбор порога
срабатывания по критерию Неймана—Пирсона позволяет при по-
стоянном значении ложного приема минимизировать вероятность
пропуска P|q.
Таким образом, помехоустойчивость приемника можно повы-
сить следующими путями:
увеличением разности энергии сигналов логических 0 и 1, т.е.
напряжения а, и, следовательно, раздвижением кривых плотностей
распределения Рх§ и Рх^\
123
изменением формы распределения плотности вероятности сигнала и
помехи на входе приемника вследствие повышения удельной энергии
сигнала или уменьшения удельной интенсивности помех;
перераспределением вероятности ошибок по ложному приему Pqj
и пропуску Р 0 импульсов в результате выбора порогового уровня.
Вероятности ошибок -г Р]0 для реальных приемников рас-
считывают по формулам (3.5) и (2.6) с учетом, что подынтеграль-
ной функцией является плотность вероятности напряжения (7П на
входе приемника, рассчитываемая по формуле (3.1):
+ °° 1 +°° -д(^|./^иск)2
Ли = J -СсоС^пХ^и = ~J е .
^пор 1/|(Ор
Такой интеграл нельзя выразить через элементарные функции,
поэтому его расчетные значения определяются по специальным таб-
лицам вероятностного интеграла:
2
1 +°о
И(х ) = -= f е 2 dz.
у/2т1 х
Для определения и в этом интеграле вместо л* использу-
ются значения р = ^ПОр/Ц1СК
Помехоустойчивость приемника можно определить по значени-
ям вероятностного интеграла:
Р|0=Г(ПоТ2-Р); (3.7)
Л)1=У(₽). (3.8)
где: cxq — соотношение сигнал/помеха.
Если Pjq = /’qi (канал симметричен), приемник работает с мини-
мумом ошибок по критерию идеального наблюдения, при этом
Р = а0л/2
Помехоустойчивость приемников при различных методах моду-
ляции сигналов обычно сравнивают по значению т. е. по отно-
шению энергии сигнала к энергии удельной помехи, рассчитывае-
мой по формуле (3.4).
Например, передача двух дискретных сигналов, когда импульс с
амплитудой Uc и длительностью Т соответствует сигналу логичес-
124
кой 1. а его отсутствие — сигналу логического 0 (пассивная пауза), ха-
рактеризуется следующим образом.
а0 = U сл/т /Оу»
где: L’J-T — энергия видеоимпульса.
Если передается не видео-, а радиоимпульс, то
aft =l/cVr/(a0V2)
При передаче сигналов логических 1 и 0 разнополярными им-
пульсами с одинаковыми амплитудой Uc и длительностью Т
Отсюда видно, что при одном и том же значении С7с и Т наиболее
помехоустойчива передача разнополярными импульсами, а наиме-
нее — радиоимпульсами с пассивной паузой. Аналогично можно срав-
нить по помехоустойчивости chi налы других видов модуляции
Для сравнения помехоустойчивости передачи кодовых комби-
наций с тем или иным видом модуляции элементарных сигналов
рассчитывают вероятности сложных событий, состоящих из произ-
ведения вероятностей определенных ошибок в каждом символе ком-
бинации.
При расчете помехоустойчивости кодовых комбинаций исходят
из следующих общих положений:
вероятности правильной и неправильной передачи любого эле-
мента составляют полную группу событий, т.е. Pj । + Р10 = 1 при
передаче сигнала логической 1; Pqq+ ^*01 = ПРИ пеРеДаче сигнала
логического 0;
вероятность перехода одной комбинации в другую равна произ-
ведению вероятностей переходов каждого символа. Например, ве-
роятность перехода комбинации 100 в 001
Р(100“*001) = Р10 Л)0 Л)1 = Р10 Л)1 U “ Р01)’
где: Р10 и Р01 определяются выражениями (3.7) и (3.8).
При расчете вероятностей ошибок для симметричного канала с
независимыми ошибками чаше пользуются понятием вектора ошиб-
ки, равного результату сложения по модулю 2 переданной и приня-
той комбинаций. При отсутствии ошибок такой вектор содержит
125
одни нули В общем случае для определения вероятности К ошибок
используется формула’Бернулли (к < п)
При независимых ошибках в приеме символов комбинации эти
вероятности могут быть выражены довольно просто, однако чаще
всего ошибки зависимы.
Главной причиной взаимозависимости ошибок (корреляции)
являются импульсные помехи в канале связи, представляющие со-
бой обычно пачки импульсов одного происхождения и искажаю-
щие ту или иную часть комбинации.
Помехоустойчивость приемников при импульсных помехах.
У импульсных помех случайно не юлько значение амплитуды (как у
флуктуационных помех), но и время появления на входе приемника,
длительность импульсов, их число. Такие импульсные помехи из-за
неопределенности процесса часто называют хаотическими.
При расчете помехоустойчивости приемников к импульсным поме-
хам необходимо учесть параметры их распределений по амплитуде, вре-
мени и длительности. Обычно полных данных из-за трудностей сбора
информации ист и, следовательно, расчеты приблизительны.
Чаще всего определяют закон распределения помех во времени
при условии, что длительности и амплитуды импульсов помех и
сигнала сравнимы. Для описания распределения импульсных по-
мех во времени используют закон Пуассона, т.е.
И1
Р(«) = UmQ C~fc"', (3.9)
п\
где: /си ~ т — средняя частота появления импульсов помехи;
1 СП
п — число импульсов в интервале Гсп.
Тогда при известном интервале времени следования кодовой
комбинации можно определять вероятность попадания импуль-
сов помехи на базу кода. По соотношениям Тб/7'сп можно выде-
лить уровни интенсивности импульсных помех. Так, если п-1,
то по выражению (3.9) вероятность попадания одного импульса на
126
базу кода Рп = j = е" = 0,3679, а вероятность двух ошибок в комби-
нации Рп _ 2 = 0,5е-1 = 0,1839 и т.д. Таким образом, к выбору кода
для передачи с требуемой достоверностью нужно подходить нехо-
тя из соотношения Т^/Т^.
Следует отметить, что интенсивность импульсных помех в зависи-
мости от типа канала колеблется в очень больших пределах (от десят-
ков импульсов в секунду на проводных линиях до десятков тысяч на
радиолиниях СВЧ).
Помехоустойчивость приемников к импульсным помехам повы-
шают, используя различия в свойствах сигнала и помехи.
Широкое распространение получили следующие методы разде-
ления сигналов и помех (рис. 3.8, а):
различение длительностей импульсов помехи и сигнала — се-
1екция по длительности (рис.3.8, б). Этот способ эффективен, если
длительность сигнала намного больше длительности импульсов
помехи, так как предполагает наличие на входе решающего уст-
ройства приемника интегрирующего звена, не пропускающего бо-
лее короткие импульсы помех;
различение амплитуд импульсов сигнала и помехи, когда между
ними нет равенства. Если амплитуды импульсов помехи намного
меньше амплитуд сиг-
нала, пороговый уро-
вень приемника уста-
навливают выше уров-
ня значений помех (ог-
раничение снизу), все
шачения ниже порога
не рассматриваются
(рис. 3.8, в);
если амплитуды им-
пульсов помехи значи-
юльно превышают ам-
плитуды сигнала, ис-
пользуют метод ШОУ
(широкая полоса—ог-
раничитель—узкая по-
лоса) (рис. 3.8, г и д).
Рис 3.8. Методы разделения сигналов и помех
127
Этот метод предполагает ограничение импульсов помехи по уров-
ню после прохождения их через широкополосный фильтр без искаже-
ния формы, а затем прохождение через узкополосный фильтр (селек-
ция по длительности) на вход решающего устройства.
Таким образом, все импульсы помех, первоначально превыша-
ющие по амплитуде сигнал, но более короткие но длительности, не
могут вызвать срабатывания приемника.
Кроме рассмотренных методов, сущеетвует еще целый ряд мето-
дов повышения помехоусгойчивости приемников на основе извест-
ных различий в изменении параметров сигнала и помех, например
прием сигнала с предсказанием, вычитание помехи из сигнала, за-
пирание приемника в момент отсутствия сигнала и т.п
Комплексная оценка помехоустойчивости приемника элементар-
ных и сложных сигналов. Помехоустойчивость приемника к дей-
ствию флуктуационных помех оценивают исходя из кривой плот-
ности распределения напряжения помехи на входе приемника, опи-
сываемой выражением (3.1). Вероятности ошибок и опреде-
ляются соответственно по формулам (3.5) и (3.6). Эти значения не
будут точно соответствовать помехоустойчивости реального при-
емника, так как в расчетах не учитываются время превышения по-
мехой порогового уровня и инерционность приемника.
С другой сIороны, при защите от импульсных помех инерцион-
ность приемника является одним из главных свойств, позволяющих
отделять сигнал от более коротких импульсов помех. Однако пара-
метры распределения импульсных помех по амплитуде, длительно-
сти, времени появления и числу импульсов в единицу времени обыч-
но неизвестны Одним словом, расчеты помехоустойчивости при-
емников при действии флуктуационных или импульсных помех при-
близительны.
Очень трудно сравнить характеристики приемников разных ти-
пов, так как изменение их парамегров неизвестным образом мсняе!
характер распределения помех па входе Однако помехоустойчи-
вость приемников можно сравнить, если исходи гь из комплексной
оценки свойств самого приемника, не касаясь характера распреде-
ления помех. Такой характеристикой может быть пороговая энер-
гия, т. е. величина, равная произведению пороговых значений на-
128
пряжения Ц1ор, тока /п и времени Т|Юр, необходимых для переключе-
ния приемника из одного состояния в другое
Е = U 1 Т .
пор пор пор пор
Действительно, чтобы приемник перешел из состояния 0 в со-
стояние 1, необходимо на его входе иметь напряжение более ^ПОр,
развивающее ток, превышающий или равный / на время пере-
ключения Т приемника. Если хотя бы одна величина не достиг-
нет порогового значения, изменения состояния не произойдет. Для
возврата приемника в исходное состояние 0 один из параметров
(U, I, Г) должен уменьшиться до значения ниже порогового (Е^пор,
Г Т' )
пор’ пор7'
Таким образом, любой приемник характеризуется определенной
пороговой энергией на переход в состояние 1 (£гор|) и 0 (^норо)-
Обычно ]> £ц0рО' Их разность характеризует коэффициент
возврата приемника. При £110р] = Еу р0 приемник будет давать
наименьшее число ошибочных переходов.
На рис. 3.9 даны значения пороговой энергии включения и вык-
лючения для логических элементов, наиболее распространенных в
системах железнодо-
рожной автоматики и
гелемеханики. Из срав-
нения значений этих
величин видно, на-
сколько обостряется
проблема помехоус-
тойчивости с перехо-
дом на более совер-
шенные элементы
Для правильной
оценки помехоустой-
чивости реального
приемника необходи-
мо иметь статистичес-
кие данные о длитель-
ностях превышения по-
мехами пороговых
Рис. 3.9. Пороговая энергия элементов: 1 — реле
НМ; 2 — транзисторные модули; 3 — интеграль-
ная микросхема гибридная К 210; 4 — то же, мо-
нолигная К 155; Суп энергия включения;
энергия выключения
4 !;ik. V2
129
уровней данного приемника. Пересчет имеющихся данных для дру-
гого вида приемника затруднителен и неэффективен. Эго объясня-
ется тем. что мощность помех на входе приемника зависит от соот-
ношения входного сопротивления приемника, сопротивления тракта
передачи и внутренне! о сопротивления источника помех. К тому
же у большинства приемников наблюдается нелинейная зависимость
между входными напряжением и током.
Точно определить помехоустойчивость того или иного прием-
ника можно только при получении распределения времени ei о сра-
батывания от помех. Для этого на выход приемника необходимо
подключить на определенное время анализатор длительностей
импульсов. Такое распределение позволяет правильно определить
меры повышения помехоустойчивости.
Повысить помехоустойчивость можно увеличением любого по-
рогового значения приемника (^пор1 /пор1 Г) отлельно или в
совокупности. Наибольшего эффекта можно добиться увеличени-
ем Т т.е. повышением инерционности приемника.
В железнодорожных системах автоматики имеются существен-
ные резервы увеличения пропускной способности каналов, что по-
зволяет снижать быстродействие приемников для повышения их
устойчивости к помехам.
Если принятые меры повышения помехоустойчивости приема
элементарных сигналов нс могут считаться достаточными для сис-
темы телемеханики, используют методы передачи сложных избы-
точных сигналов. Такой сш нал, состоящий из определенной сово-
купности элементарных сигналов, позволяет, с одной стороны, уве-
личить различия в свойствах сигнала и помехи, а с другой — повы-
сить разность энергии между ними. Поэтому при приеме проводит-
ся оптимальная обработка не только каждого импульса, но и всей
совокупности импульсов сложного сигнала.
В телемеханических системах нашли применение следующие спо-
собы организации избыточности в сигналах:
многократная передача неизбыточных сигналов (кодовых ком-
бинаций или символов):
однократная передача избыточных кодовых комбинаций;
передача избыточных комбинаций заданное число раз или до
правильно го резу л ьтата.
130
По первому способу неизбыточные сигналы могут передаваться
определенное число раз или циклически. В любом случае на прием-
ном конце решение о значении сигнала должно быть принято на
основе оценки суммы п отсчетов смеси сигнала а и помехи, т.е. если
в приемник поступают а + л*], а + л>, а + ..., а + д'п, тогда
п и п п
f=l /=1 /»|
Таким образом, /7-кратное повторение сигнала приводит к уве-
зичению его энергии в п раз, а среднее значение случайной помехи
с ростом п стремится к нулю. Отсюда следует, что изменением чис-
ла повторений можно добиться любой помехоустойчивости.
При втором способе, при однократной передаче, в зависимое!и
от числа избыточных элементов в кодовой комбинации приемник
может обнаружить или обнаружить и исправить ошибку, т.е. по-
стоянная избыточность сложного сигнала определяет его помехоу-
стойчивость. Если есть возможность использовать обратную связь
между приемником и передатчиком, то но третьему способу можно
добиться более высокой эффективности и помехоустойчивости пе-
редачи, чем в предыдущем случае.
В зависимости от того, где принимается решение о правильном
приеме, различают системы с решающей обратной связью (РОС) и
с информационной обратной связью (ИОС).
В системах с РОС решение о значении сигнала выносит приемник и
по каналу обрашой связи подает сигнал подтверждения (квитирова-
ния), а при обнаружении ошибки требует повторения передачи.
В системах с ИОС приемник является пассивным, а принятый
сш нал (в прямом или инверсном виде) возвращается по обратному
каналу к передатчику, который сравнивает его и принимает реше-
ние об исполнении или повторе сш нала.
При использовании РОС или ИОС избыточность в сигналах ока-
зывается меньше, чем в коррелирующих кодах.
На электрифицированных линиях железных дорог в каналах си-
стем ДЦ могут действовать гармонические помехи, сосредоточен-
ные по спектру. Защита от их действия особенно актуальна на уча-
стках с электротягой на переменном токе.
S*
131
В современных компьютерных системах ДЦ помехоустойчивость
при действии гармонических помех может быть повышена следую-
щими способами:
применением режекторных фильтров, настроенных на сосредо-
точенные помехи и уменьшающих их влияние на приемник;
использованием шумоподобных сигналов (ШПС), представля-
ющих собой цифровые последовательности определенной длины,
перемножаемые с информационными сигналами для введения из-
быточности и искусственного расширения полосы частот инфор-
мационного цифрового сигнала. В этом случае применение на при-
еме метода ШОУ и обратное преобразование ШПС позволяют по-
лучить требуемую досюверность информации.
3.2. Способы повышения достоверности
передачи и приема сообщений
При передаче телемеханических сигналов под воздействием ме-
шающих факторов (помехи, неисправности, изменение параметров
и т.п.) происходят определенные изменения в форме и числе импуль-
сов, ведущие к ошибкам в приеме. Для уменьшения общего числа
ошибок, а иногда и для исключения ошибок определенного типа
(чаще всего Р01) применяют различные меры.
Способы, связанные с повышением помехоустойчивости сигна-
лов, были рассмотрены в п. 3.1. Остановимся па более важных до-
полнительных мероприятиях, уменьшающих верояшоегь испол-
нения искаженных телемеханических команд.
Любая защитная проверка на приемном конце может происхо-
дить только на основе контроля постоянных признаков получае-
мых сигналов. Такими признаками могут быть: число импульсов в
спорадическом сигнале или цикле; число импульсов с определен-
ными импульсными признаками; временные параметры отдельных
импульсов и серии в целом; порядковый номер импульса с опреде-
ленным признаком; правило чередования импульсов с определен-
ными свойствами и т.д.
Нетрудно заметить, что некоторые проверки (например, число
импульсов) могут быть реализованы в системах с неизбыточными
сигналами, но ббльшая часть возможна лишь при наличии избы-
точности в элементах сигнала или числе передач.
132
Сигнал построен по определенному правилу (коду) и содержит
элементы, отражающие это правило. Проверяя эти правила, при-
емник может обнаружить искажения, а если избыточность, предус-
мотренная в системе сигналов, достаточна, ю и исправить обнару-
женные ошибки.
В спорадических системах телемеханики, используемых для дис-
петчеризации железнодорожного транспорта, обязательными явля-
ются проверки следующих постоянных признаков: общего числа
импульсов сш нала (числовая защита); числа импульсов с активным
качеством (защита по качеству); временных параметров сигнала
(контроль непрерывности сигнала).
Устройства, выполняющие этот контроль, исключают воз-
можность реализации искаженных сообщений.
Обычно указанные защиты реализуются следующим образом.
Демодулятор содержит элементы, определяющие длительность им-
пульсов и их чередование. При перерыве в поступлении импульсов
контрольная схема приводит приемные устройства (чаще всего при-
емный регистр и распределитель) в исходное состояние.
Распределитель ведет отсчет числа поступивших импульсов сиг-
нала, и если их число отличается от установленного, блокируются
цепи переноса информации из приемного регистра в дешифратор
комбинаций и реализации не происходит.
Защита по числу импульсов с активным качеством проводится в
дешифраторах комбинаций, гак как по своему назначению эти узлы
проверяют комплектность кода. т.е. соотношения 0 и 1 в принятом
сообщении.
В циклических системах телемеханики, используемых на желез-
нодорожном транспорте, избыточность в элементах сигналов ми-
нимальна или отсутствует, так как это системы с распределитель-
ной селекцией. Однако время существования ошибки в приеме ог-
раничено длительностью цикла, и поэтому даже при отсутствии за-
щитных проверок последствия от ошибок в таких системах значи-
тельно меньше, чем в спорадических.
Обычными для циклических систем являются проверки синфаз-
ного окончания цикла и длительности цикла.
В системах ДЦ «Нева» и «Луч» используются стартовые и сто-
повые импульсы для групповых сигналов, передаваемых цикличес-
133
ки. Это позволяет контролировать в демодуляторе непрерывность
группового сигнале! ТС.
Наиболее важные защитные проверки в циклических системах
телемеханики осуществляются на основе сравнения периодически
поступающих неизбыточных сигналов. В этом случае реализация
команд должна происходить с запаздыванием на время накопле-
ния сигналов для сравнения. Изменяя число циклов, необходимых
для принятия решения о сигнале на основе накопленной совокуп-
ности, можно обеспечить любую степень достоверности в приеме
Нетрудно заметить, что нужный результат достигается на основе
избыточной передачи нсизбыточных сигналов, г.е. это другой вид
избыточности в представлении сигнала.
Однако в циклических системах с распределительной селекцией воз-
можно также использование избыточных временных позиций для дубли-
рования передаваемых сигналов. В этом случае в каждом цикле работы
устройств можно сравнивать информацию по временным каналам.
Дублирование ст налов ио разным каналам иногда удобнее про-
водить в прямом и инверсном значениях, например информацию о
состоянии двухпозиционного объекта передавать по двум каналам
в виде 01 и 10. Такая корреляция сигналов в разных каналах увели-
чивает возможности обнаружения искажений при приеме, позволя-
ет контролировать исправность общих узлов системы.
Важной особенностью циклических систем телемеханики явля-
ется возможность проверки исправного состояния всех узлов, уча-
ствующих в передаче и приеме сообщений, в каждом цикле.
Системы с использованием обратного канала связи для органи-
зации защитных проверок представляют собой альтерна тиву избы-
точности передаваемых сигналов.
При наличии обратной связи могут использоваться неизбыточ-
ные коды или коды с минимальной избыточностью, что значитель-
но упрощает устройства и повышает эффективность передачи.
В системах с РОС при посимвольном приеме демодулятор пря-
мого канала должен выдавать сигнал на двухпороговое решающее
устройство, принимающее решение в соответствии с правилом:
U>U} — принят д-р
С/ < (Д — принят х2;
U2^ U < — решение нс принято,
134
где: £/.- напряжение на входе решающего устройства; Ц и (7J—
пороговые напряжения решающего устройства (Ц > (Л).
Если решение не принято (сигнал попал в зону «стирания»), фор-
мируется служебный сигнал переспроса, передаваемый по обрат-
ному каналу. В ответ на этот сигнал проводится повторение непри-
нятого ранее символа. Этот процесс заканчивается с принятием ре-
шения, система переходит к передаче других символов.
Если в системе с РОС код имеет хотя бы минимальную избыточ-
ность, позволяющую обнаруживать одиночные ошибки, решение о
переспросе целесообразно принимать после дешифрации комбина-
ции, т.е. на выходе ДШК. В этом случае повторение запрашивает-
ся, если ДШК отнес комбинацию к неразрешенным.
В системах с ИОС решение о реализации принятого сообщения
принимается на передающей стороне на основе сравнения передан-
ного сообщения с информацией о нем, поступившей по обратному
каналу. Реализация разрешается специальным сигналом подтверж-
дения, передаваемым по прямому каналу.
Информационные сообщения, поступающие по обратному ка-
налу, часто называют «квитанциями», поэтому такие системы иног-
да определяют как системы с квитированием.
Сравнительный анализ по достоверности систем с РОС и ИОС
показывает:
при симметричных каналах прямой и обратной связей с одина-
ковым уровнем помех системы РОС и ИОС обеспечивают одинако-
вую достоверность;
при слабых помехах в канале обратной связи системы с ИОС
имеют более высокую достоверность, чем с РОС;
при сильных помехах в обратном канале системы с РОС обеспе-
чивают более высокую достоверность;
при сильных помехах в прямом и обратном каналах с образова-
нием пачек ошибок более высокую достоверность обеспечивают
системы с ИОС.
В современных системах передачи данных и компьютерных ДЦ
обратная связь обязательно используется в том или ином виде.
Наибольшее распространение получили процедуры с переспро-
сом, т.е. системы с РОС, поскольку в этом случае обратный канал
используется более эффективно. Каждому сообщению, псредавае-
135
мому в виде информационного кадра, приписывается порядковый
номер п вместе с другой служебной информацией организуется ко-
довая комбинация помехоустойчивого (н, А')-кода.
Если при декодировании на приемной стороне обнаруживается
неисправляемая ошибка, информационный кадр стирается и но
обратному каналу подается сигнал переспроса для повторной пе-
редачи этого кадра.
Сш налы обратной связи могут посылаться в составе информа
ционных кадров и специальными служебными кадрами. Они могуч
содержать информацию о результатах приема отдельного сообще-
ния и их совокупное!и.
Часто сигналы обратной связи подразделяю! на сигналы под-
тверждения принятых кадров и сш налы запроса на повторение не-
принятых кадров. Форма представления сигналов обратной связи
может быть различна. Широко применяется способ передачи номе
ра последнею правильно принятого сообщения.
Известные системы с РОС могут быть разделены по виду кор-
рекции ошибок на системы с запаздывающей, опережающей или
комбинированной коррекцией. При запаздывающей коррекции по-
вторение сообщения идет только после получения сигнала пере-
спроса. При опережающей коррекции ошибок передача каждого
сообщения идет до тех нор, пока по обратному каналу не посту-
пит сигнал подтверждения правильного приема. Комбинирован-
ная коррекция ошибок предпола! ает то или иное сочетание запаз-
дывающей и опережающей коррекций в зависимости от условий и
вида передачи.
3.3. Методы обеспечения надежности
Любая система диспетчерской централизации представляет со-
бой комплекс технических средств, обеспечивающих безопасный
контроль и управление движением поездов на участке.
Основными составляющими такого комплекса являются: системы
электрической централизации на станциях: системы автоблокировки
на перегонах между станциями; системы телеуправления-телесигна-
лизации. объединяющие устройства в единую систему управления.
Чаще всего систему ТУ-ТС принято считать собственно систе-
мой ДЦ, отождествляя ее с системой управления движением поез-
136
дов. Поскольку безопасность движения — это главное требование
к системе управления, необходимо уточнить с этих позиций требо-
вания к системе ДЦ.
Принято считать, что за безопасность движения в комплексе ДЦ
отвечают устройства ЭЦ на станциях и автоблокировки па перего-
нах, поскольку це 1ыо их создания являлось обеспечение безопас-
ности. Однако это не совсем так, если система ТУ-ТС можег нспрс-
дусмофснным образом воздействовать на устройства ЭЦ при от-
казах или действии помех
При некоторых отказах ЭЦ или АБ система ТУ-ТС должна обес-
печивать передачу так называемых ответственных команд управ-
ления. Таким образом, трансформация какой-либо команды в от-
ветственную или возникновение ложной команды представляют
угрозу безопасности движения и должны исключаться с требуе-
мой вероятностью.
С другой стороны, система ДЦ должна быть не только безопас-
на. но и безотказна, так как процесс управления движением поез-
дов непрерывен во времени.
В соо гвстствии с ГОСТ 27.002—89 безопасность систем ЖАТ есть
свойство системы сохранять исправное, работоспособное и защит-
ное состояния, а безотказность — свойство сохранять исправное и
работоспособное состояния. Таким образом, безопасность как со-
ставляющая надежности всегда нс меньше безотказности.
Построение безопасной системы возможно на основе следую-
щих концепций или их сочетаний: безотказность (reliability); от ка-
зоустойчивость (fault-tolera/zce); безопасное поведение при отка-
зах (fail-safe). По первым двум стратегиям подразумевают, что си-
стема, которая правильно выполняет алгоритм функционирова-
ния. является безопасной. Третья стратегия подразумевает пере-
вод системы в защитное состояние при появлении любо! о отказа,
а переход в работоспособное состояние осуществляется только
с участием человека.
Для безопасных современных систем ЖАТ чаще всего реализуют
сочетание отказоустойчивости с переходом системы после предель-
ной деградации в защитное состояние после очередного отказа.
Под отказоустойчивостью понимается свойство или способ-
ность системы продолжать выполнять требуемые функции при воз-
137
никновении или наличии отказов элементов за счет резервных воз-
можностей. Система обладает отказоустойчивостью, если можно
выделить непустой набор элементов, повреждение которых не вы-
зовет отказ системы. Отказоустойчивость базируется в основном
на резервировании и может быть функциональной, информацион-
ной, временной или структурной в зависимости от используемого
вида резерва. Существуют дополнительные мероприятия (рис. 3.10),
позволяющие в различных сочетаниях значительно повысить отка-
зоустойчивость: техническое диагностирование, реконфигурация
архитектуры системы и восстановление резерва. Схема общего слу-
чая взаимодействия указанных мероприятий в процессе функцио-
нирования МП СЖАТ приведена на рис. 3.11.
Рис. 3 10. Схема повышения отказоустойчивости
при применении дополнительных мероприятий
Неисправные Неисправные
Рис. 3.11. Схема взаимодействия дополнительных мероприятий
в процессе функционирования микропроцессорных систем
138
Рассмотрим подробно каждую из этих мер повышения отказо-
устойчивости.
Резервирование. Метод использования дополнительных средств
и возможностей с целью сохранения работоспособного состояния
объекта называют резервированием.
При функциональном резервировании используется способность
элементов и узлов выполнять дополнительные функции, а также
заданную функцию дополнительными средствами. Эффективность
работы обьекта в основном и резервном режимах, как правило, су-
щественно отличается.
При временном резервировании используется избыточное время
для выполнения заданной функции. В этом случае имеются интер-
валы времени, па которых отказы аппаратуры не приводят к отка-
зу функционирования системы.
При информационном резервировании используется избыточная
информация. К этому виду резервирования относится использова-
ние избыточных кодов, 41 о позволяет обнаруживал ь и даже исправ-
лять ошибки в передаваемой и обрабатываемой информации.
Структурное резервирование является наиболее эффективным сред-
ством повышения надежности аппаратуры и предусматривает введе-
ние в минимально необходимый вариант системы, элементы которой
называются основными, дополнительных элементов, блоков или даже
вместо одной системы предусматривается использование нескольких
идентичных систем. В этом случае резервные элементы выполняют
рабочие функции системы при отказе основных элементов.
Следует отмстить, что все эти способы резервирования могут
быть реализованы аппаратными, программными или аппаратно-
программными средствами.
При постоянном резервировании резервные элементы участву-
ют в функционировании объекта наравне с основными. В этом слу-
чае основные и резервные элементы могут иметь общий вход и об-
щий выход, а могут быть и автономными.
В случае резервирования замещением функции основного элемента
передаются резервному только после отказа основного. Для обнару-
жения факта отказа основного элемента и переключения на резерв-
ный необходимы контролирующие и переключающие устройства.
139
При динамическом резервировании происходи! изменение струк-
туры объекта в случае возникновения отказа составляющих его эле-
ментов. Например, данные будут передаваться не по кратчайшему
пути, а по другому возможному, обходному.
Скользящее резервирование — это резервирование замещением,
при котором группа основных элементов объекта резервируется
одним или несколькими элементами, каждый из которых может за-
менить любой отказавший элемент в данной группе.
Наиболее распространенными видами резервирования безопасных
систем ЖАТ на основе микроЭВМ (М-ЭВМ) являются дублирование
и мажоритарное резервирование (рис. 3 12). При дублировании струк-
туры системы ЖАТ значительно снижается вероятность появления
ложного сигнала логической 1 на выходе системы, но при этом выход
из строя любого из структурных элементов (каналов обработки дан-
ных) приводит к отказу всей системы. (Па рис. 3.12 СС — схема срав-
нения). В системах ДЦ дублирование широко применялось для цент-
ральных постов по основной аппаратуре ТУ-ТС.
а Вход
Рис 3 12 Схемы дублирования (а) и мажоритарного резервирования (б)
140
При мажоритарном резервировании в отличие от дублирования снижа-
ется вероятность появления ложных сигналов как лог плоских 1 и 0 при отка-
зах и сбоях резервируемых каналов и элементов. Мажоритарный способ ре-
зервирования позволяет лепсо обнаруживать и индицировать отказы в элемен-
тах резервируемых устройств сравнением сигналов неисправною канала с
сигналами остальных исправных каналов.
Методы технически! о диагностирования. Техническое диагности-
рование предназначено для своевременного обнаружения неисправ-
ностей элементов системы, определения места и причины их возник-
новения. Поиск неисправностей необходим для выявления и замены
отказавших элементов системы во избежание отказа всей системы, а
также для обеспечения безопасности ее функционирования. Отказы
системы автоматики могут возникать в результате ошибок проекти-
рования и физического износа на этапе эксплуатации.
Методы диагностирования можно классифицировать по несколь-
ким признакам (рис. 3.13).
По способу диагностирования различают тестовое и функциональ-
ное диагностирование (соответственно ТД и ФД). Системы ТД предназ-
начены для проверки исправности объекта и поиска неисправностей,
нарушающих его работоспособность. Отличительной особенностью ТД
является возможность подачи на обьект специальных тестовых воздей-
ствий. В большинстве случаев объект не применяется по прямому на-
значению Если же объект функционирует по назначению, то тестовые
воздействия могут быть только такими, которые нс влияют на нормаль-
ное функционирование системы управления. Системы ФД предназна-
чены для проверки правильности функционирования объекта и обна-
ружения неисправностей, нарушающих его нормальное функциониро-
вание. Системы ФД работают при применении обьекта по назначению,
когда на объект поступают только рабочие воздействия.
Развитие встроенных систем диагностирования идет по пути созда-
ния самотсстируемых и самопроверяемых систем. В частности, в самоте-
стируемых системах применяется метод расширяющихся областей, когда
относительно небольшое «ядро» объекта считается работоспособным, а
уже оно тестирует все остальные части, причем протестированные «при-
соединяются» к ядру для дальнейшего развития процесса самотестирова-
ния Целесообразно ядро спроектировать самопроверяемым.
141
Рис. 3.13 Схема классификации методов диагностирования
142
Схема является самопроверяемой, если для определенного класса
неисправное! ей она при каждой неисправности, во-первых, форми-
рует на выходе либо правильный сигнал, либо сигнал ошибки на всех
допустимых комбинациях входных сигналов, а во-вторых, для нее
существует хотя бы одна допустимая комбинациях входных сигна-
лов, которая приводит к появлению на выходе сигнала ошибки.
При функциональном диагностировании перспективным сред-
ством повышения контролепригодности цифровых, в том числе мик-
ропроцессорных, систем ЖАТ является придание им свойст ва са-
мопроверяемосзи. ____
Реконфигурация. Процесс изменения структуры системы при
обнаружении неисправностей или в соответствии с изменением фун-
кциональных задач есть реконфигурация.
Реконфигурация системы при обнаружении отказа какого-либо
элемента системы (одного или нескольких) проводится по инициа-
тиве системы диагностирования и необходима для сохранения мак-
симально возможной при имеющихся отказах эффективности функ-
ционирования системы.
Реконфигурация при изменении состава функциональных задач
применяется для достижения наибольшей эффективности в каждом
из режимов:
решение задачи с высокими требованиями к безотказност и, дос-
товерности и безопасности;
решение задачи с повышенной точностью;
распараллеливание задачи дпя повышения производит ельности
системы;
решение задачи с низкими требованиями к надежности и време-
ни решения.
Восстановление. Применительно к управляющим вычислитель-
ным системам восстановление имеет два аспекта. Во-первых, это
восстановление резерва, которое осуществляется вручную с исполь-
зованием вспомогательных технических средств. Во-вторых, это
восстановление вычислительного процесса (также встречаются тер-
мины «самовосстановление» и «рестарт»), которое выполняется ав-
томатически самой системой.
143
Восстановление резерва может являться одной из следующих про-
цедур: замена отказавших элементов на исправные; профилактическая
замена элементов, ремонт элементов.
Отказавшие элементы заменяют на исправные по результатам фун
кционального диагностирования, т.е. по факту отказа. Тем самым
кратность резервирования доводится до первоначальной. В отличие
от этого профилактическая замена проводится после истечения сро-
ка службы элемента или межремонтного срока. Отличительной осо-
бенностью здесь является то, что такая замена выполняется незави-
симо от всех других мероприятий по обеспечению отказоустойчиво-
сти. Профилактическая замена позволяет поддерживать некоторое
постоянное значение интенсивности отказов элементов. Что касает-
ся ремонта элементов, то можно отметить, что здесь эффективно при-
менение средств тестового диагностирования.
Процедура восстановления вычислительного процесса проводится
после обнаружения ошибки функционирования системы, при введении
в работу отремонтированного резерва (если резерв нагруженный).
В первом случае средствами технического диагностирования
зафиксировано отклонение каких-либо параметров системы от
нормы, например несоответствие результатов вычислений различ-
ных каналов обработки информации. Сначала необходимо клас-
сифицировать ошибку как сбой или катастрофический отказ. Для
этого при наличии резерва времени повторяется эта же програм-
ма всеми каналами, причем возврат (рестарт) может быть к нача-
лу либо программы, либо программного модуля, при выполне-
нии которого был зафиксирован отказ, либо команды програм-
мы, осуществлявшейся в момент возникновения ошибки или до
нее. Если неисправность проявляется повторно, делается вывод о
факте катастрофического отказа и проводится реконфигурация.
В противном случае, т.е. при успешном повторном выполнении,
предполагается, что имел место сбой и работа системы управле-
ния продолжается, а факт сбоя может быть зафиксирован для пос-
ледующей статистической обработки.
При отсутствии резерва времени на обработку отказов элемен-
тов системы обычно имеют дело с маскирующими отказ решающи-
ми элементами, например мажоритарными. В таком случае тип
ошибки определяется средствами встроенного тестирования отка-
144
завшего канала. Если эти средства сигнализируют о катастрофическом
отказе, то также выполняется реконфигурация, если же речь идет о сбое
— синхронизация работы каналов, т.е. отставший канал пытается дог-
нать остальные, работающие синхронно Для этого он инициирует об-
мен между всеми каналами для выравнивания данных, после чего про-
водится синхронный старт.
При введении в работу отремонтированного канала процедура
восстановления вычислительно!о процесса аналогична: обмен меж-
ду каналами для выравнивания исходных данных, синхронный старт.
Оценка отказоустойчивости. Рассмотренные способы создания
отказоустойчивых систем требуют количественной оценки эффек-
тивности их применения. Для оценки эффективности возможны два
подхода. При первом качественно оценивается возможность до-
стижения отказоустойчивости благодаря:
оперативному обнаружению ошибок с одновременной их клас-
сификацией (сбой или отказ);
оперативному устранению ошибки, вызванной сбоем или отказом.
Второй заключается в количественной оценке отказоустойчиво-
сти: определяется число отказавших элементов, при котором систе-
ма продолжает функционировать.
Показатель степени отказоустойчивости
кор
Ло
где: лкор — интенсивность отказов элементов системы, которые
не приводят к нарушению функционирования системы; Х,о
интенсивность отказов системы (интенсивность отказов элементов,
приводящих к нарушению функционирования системы).
Показатель эффективности введения мероприятий по отказо-
устойчивости
04
где: Гоч — время наработки на отказ системы, обладающей
отказоустойчивостью; — время наработки на отказ системы,
не обладающей отказоустойчивостью.
145
Безопасность МП систем ЖАТ. В отличие от релейных элементов MI I
при отказе не переходят в защитное состояние, если не использовать специ-
альные меры по контролю правильности их функционирования. Поэтому
для синтеза МП систем ЖАТ требуется разрабатывать новые методы обес-
печения безопасности, отличные от методов с использованием элементов с
несимметричном характеристикой отказов
Наиболее часто для обеспечения безопасное! и МП систем ЖАТ
используют структурное резервирование, реализуемое аппаратны-
ми или программными средствами, т.е. применяют способ парал-
лельной обработки информации в нескольких микроЭВМ или
с использованием нескольких программ в одной микроЭВМ.
Для контроля правильности работы каналов обработки инфор-
мации аппаратно или программно сравнивают результаты выпол-
нения отдельных команд или решения отдельных задач.
Программные методы резервирования и контроля требуют боль-
шего (чем аппаратные) времени обнаружения отказов и при их ис-
пользовании трудно обеспечить требование независимости отказов
в различных программах обработки информации. Поэтому в боль-
шинстве существующих МП систем ЖАТ используются программ-
но-аппаратные методы контроля правильности функционирования
н-кратно резервированных вычислительных каналов, выходные
сигналы которых формируются по мажоритарному или конъюнк-
тивному закону.
Резервированием, контролем функционирования и реконфигу-
рацией обеспечивается безопасность МП систем ЖАТ при отказах
внутренних элементов микроЭВМ, но необходимо обеспечить так-
же безопасное управление исполнительными обьектами при повреж-
дении выходных элементов.
Для количественной оценки безопасности используют вероятно-
стные показатели, определенные ОСТ 32.17—92:
вероятность безопасной работы за время t
где: F on(Z) — функция распределения наработки до опасного отказа,
вероятность опасного отказа
е„(о = тдо =
146
интенсивность опасных отказов
\ „(/) = dz(t)!dt,
где: dz(t) — условная вероятность опасного отказа за время dt
при безотказной работе за период (0, t);
средняя наработка до опасного отказа
параметр потока опасных отказов и>сп(0, представляющий от-
ношение математического ожидания числа опасных отказов вос-
станавливаемой системы за произвольно малую наработку к значе-
нию этой наработки.
3.4. Способы передачи ответственных команд
Диспетчерское управление движением поездов сохраняется при лю-
бом состоянии комплекса устройств ДЦ. Однако при некоторых отка-
зах в устройствах ЭЦ или АБ, контролирующих условия безопасности
движения поездов, возникает необходимость в передаче по телемехани-
ческому каналу ответственных приказов, условия исполнения которых
не могут быть проверены отказавшими устройствами.
К таким командам относят: управление пригласительными сиг-
налами; перевод стрелок без контроля состояния стрелочно-путе-
вого участка; искусственное размыкание секций; аварийная смена
направления движения на перегоне; дру1 ие подобные команды вспо-
могательного режима управления.
При передаче любой команды под воздействием искажающих
факторов могут происходить следующие события:
подавление команды с условной средней вероятностью
Л/=1
Рп = 2 ЛЛо,
где: Р — вероятность передачи /-го из М сообщений; Р^
вероятность подавления /-го сообщения.
Трансформация одной команды в другую с условной средней ве-
роятностью
где: Р — вероятность трансформации /-го сообщения ву-с.
•г
147
С позиций безопасности угрозу представляет трансформация любой
команды в ответственную или одной ответственной в другую.
При независимых ошибках такая вероятность может быть опре-
делена по выражению Бернулли
р = ркрч(1'-Р V171-Р У"
rij ГП\Г10V 1 icJ V гь\) у
где: к — число переходов 0-*1; q — число переходов 1->0; I —
число нулевых символов: т — число единичных символов.
Для ответственных команд недопустима также возможность их воз-
никновения при отсутствии передачи из помех или отказа аппаратуры.
Вероятность возникновения ложной команды из помех может
оцениваться как
Рв = S
Таким образом, при передаче ответственных команд необходи-
мо исключать ложные команды с требуемой вероятностью
Р = Р -г Р + Р « Ю"12,
л тр В 00 ’
где: Гоо — вероятность опасного отказа системы.
Требуемая защита от трансформаций и возникновения команд
из помех может достигаться использованием известных помехоус-
тойчивых методов передачи информации.
Наибольшие технические трудности прстставляет выбор защит-
ных мероприятий от опасного отказа аппаратуры при передаче от-
ветственных команд.
Безопасность передачи можно обеспечить в следующих случаях:
система ТУ-ТС в момент передачи исправна и функционирует
по установленному ani оритму;
система ТУ-ТС при любом отказе переходит в защитное состоя-
ние, т.е. является несимметричной по состояниям на выходах систе-
мы в случае отказа Это означает несопоставимые вероятности меж-
ду состояниями выходов «включено» и «выключено».
Системы ДЦ, находящиеся в эксплуатации на железнодорож-
ном транспорте, предусматривают передачу ответе!венных команд
с проверкой исправного состояния устройств. Это относится к си-
стемам с аппаратной реализацией функций и компьютерным реа-
лизациям.
148
Обеспечение необходимого уровня безопасности движения дости-
гается соблюдением следующих правил:
решение о возможности передачи ответственной команды прини-
мается двумя лицами (диспетчером участка и старшим диспетчером);
посылка ответственной команды возможна только при одновре-
менных согласованных действиях двух лиц;
передача команды осуществляется в два этапа;
на первом этапе посылается предварительная команда с целью
проверки исправного состояния устройств и их функционирования
по установленному алгоритму с правильной адресацией;
при исправном состоянии устройств прямого и обратного кана-
лов посылается исполнительная команда в тот же адрес;
при правильном приеме исполнительной команды в установлен-
ное предварительной командой время ожидания проводится их со-
вместная реализация.
Однако для передачи ответственных команд имеются схемные
решения, обеспечивающие и несимметричность по отказам.
Так, на дискретных компонентах по специальным правилам была
выполнена бесконтактная система телемеханики с распределитель-
ным методом селекции ЦРС (1969 г.).
В системе ЦРС при отказе типа «обрыв» или «короткое замыка-
ние» любого компонента происходил переход системы в защитное
состояние. Достигалось эго соблюдением следующих принципов
схемотехники:
все бесконтактные элементы функционируют в циклическом ре-
жиме с временем цикла существенно меньшим времени реакции ис-
полнительных реле ЭЦ;
в каждом цикле функционирования каждый элемент переводит-
ся из одного устойчивого состояния в другое и обратно, чем под-
тверждается его работоспособность;
при отказе любого компонента функциональный элемент или
узел переходит в устойчивое состояние;
функциональные узлы гальванически разделены и их взаимодей-
ствие проводится не потенциальными, а импульсными сигналами;
для защиты от случайных переходов элементов из одного состо-
яния в другое при воздействии помех или отказе состояния выхо-
дов системы меняются только по определенной накопленной сово-
149
купности цикловых сигналов. Выбором времени накопления дос-
тигается требуемая вероятность ошибки на выходе системы.
С переводом системы на интегральные схемные компоненты
принципы достижения несимметричности по отказам на выходах
остаются такими же.
Система передачи ответственных команд (СПОК) является при-
мером обеспечения безопасности движения в ДЦ за счет дополни-
тельной аппаратуры, выполненной с учетом принципов достиже-
ния несимметричности по отказам на выходах системы при исполь-
зовании программируемых элементов компьютерной техники с сим-
метричными отказами.
Использована в СПОК известная двухканальная структура с
последующим сравнением результатов вычислительных каналов
(ВК) аппаратной схемы с несимметричными отказами и релейным
интерфейсом с исполнительными устройствами ЭЦ.
Два независимых ВК со сравнением результатов и фоновым тести-
рованием позволяют обнаруживать независимые отказы и исключать
возможность их накопления переводом системы в защитное состояние.
Поскольку СПОК является дополнением к любой компьютерной сис-
теме ДЦ, то общими являются АРМ ДНЦ и каналообразующие средства.
Для ответственных команд на пульте ДНЦ предусматриваются спе-
циальные кнопки, опрашиваемые независимыми контроллерами 1 и 2
(рис. 3.14). При несовпадении результатов сравнения состояния кнопок
происходит отключение центрального устройства схемой контроля кон-
тактами реле первого класса надежности и включаются световая и звуко-
вая сигнализации отказа. То же самое происходит при несовпадении ре-
зультатов приема информации с Л П из-за неисправности или помех.
Для защиты от ложных команд в СПОК предусмотрено помехо-
устойчивое кодирование с большим кодовым расстоянием между
разрешенными комбинациями и двукратная передача команды с
проверкой исправного состояния прямого и обратного трактов пе-
редачи по следующему алгоритму.
1 1. Предварительная команда, одинаково принятая на ЛП кон-
троллерами 1 и 2, подтверждается передачей с ЛП на ЦП квитиру-
ющего сообщения.
2. При одинаковом приеме этого сообщения на ЦП обоими кон-
троллерами формируется команда запуска исполнения на ЛП.
150
Рис. 3.14. Структурная схема системы передачи ответственных команд
для центрального (а) и линейного (б) пунктов
3. Одинаково принятая на ЛП контроллерами 1 и 2 команда
запуска реализуется через безопасный интерфейс устройствами ЭЦ.
Для контроля исправного состояния СПОК при отсутствии ответ-
тгвенных команд проводится периодическое тестирование устройств.
Для контроля исполнения ответственных команд на АРМ ДЙЦ
эбычная индикация системы ДЦ дополняется еще индикацией со
ггороны средств СПОК.
151
Глава 4. Телемеханические системы
на релейной и транзисторной элементной базе
4.1. Система частотной
диспетчерской централизации
Характеристика системы. Система частотной диспетчерской цен-
трализации (ЧДЦ) относится к системам со спорадической переда-
чей сигналов телеуправления и телесигналйзации. В ЧДЦ для пере-
дачи телемеханических сигналов применяется частотная манипуля-
ция с пошаговой синхронизацией распределителей передающих и
приемных устройств. Это требует использования в каналах ТУ и ТС
. четырех рабочих частот, что позволяет передавать информацию
о границах каждого импульса и его логическом значении.
Канал ТУ занимает полосу частот 400—900 Гц, а канал ТС —
полосу 1500—2700 Гц, т.е. в системе используется стандартный те-
лефонный канал тональной частоты. Это дает возможность управ-
лять диспетчерскими кругами, удаленными от центрального поста
ДЦ на значительные расстояния по каналам, организованным по
магистральным кабелям связи. При передаче телемеханических сиг-
налов по физической цепи ее затухание компенсируется промежу-
точными усилителями, которые размещаются на воздушных лини-
ях через каждые 90—100 км, а на кабельных — через 40—50 км.
Управляющие приказы передаются по каналу ТУ четырьмя фик-
сированными рабочими частотами: Д = 500 Гц, Д = 600 Гц — для
передачи четных (Ч) импульсов; Ду= 700 Гц. Ду = 800 Гц — для пере-
дачи нечетных (Н) импульсов (рис. 4.1). Такты, необходимые для пе-
реключения ведомых распределителей линейных пунктов, формиру-
ются парами частот Ду, Ду иДу, Ду, а для передачи логического зна-
чения каждого импульса более низким частотам из каждой пары Ду
и Ду приписывается активное (Л) значение (логическая 1), а более
высоким частотам (Ду и Ду) — пассивное (П) (логический 0).
При отсутствии передачи сигналов ТУ в линию с центрального
поста поступает ток частотой Ду (частота покоя). Этот ток воспри-
нимается всеми линейными пунктами и служит для проверки ис-
правности линейной цепи. При появлении в линейной цепи сигна-
ла ТУ частота Ду изменяется на частоту Д ;
J J
152
л—•
ил
LU
Рис. 4.1. Построение сигнала телеуправления в системе ЧДЦ
00 mc
Сигнал ТУ содержит 19 импульсов: нулевой (синхроимпульс) и
18 рабочих импульсов. Нулевой импульс передается частотой/1у и
предназначен для приведения устройств ЯП в рабочее состояние.
Импульсы 1—18 реализуфт трехступенчатый способ избирания
объектов управления по схеме выбор станции — выбор группы
объектов на станции — выбор объекта в группе.
Импульсы 1—6 представляют собой код адреса станции и предназ-
начены для выбора линейного пункта, на который передается сигнал
ТУ. Кодовые комбинации адресов станций содержат постоянное число
единиц — три или, другими словами, являются комбинациями кода с
постоянным весом 6СЗ. Всего этот код содержит 20 комбинаций, поэто-
му максимальная емкость по числу управляемых ЯП равна 20.
Импульсы 7,8,9 и 18 предназначены для выбора группы объектов
на данном ЯП. Здесь также применяется код с Постоянным весом 4С2,
имеющий шесть комбинаций. Кроме того, используется еще одна ком-
бинация (4С4), состоящая из четырех единиц. Поэтому емкость систе-
мы по числу групп объектов управления на однбм ЯП равна семи.
Восемь импульсов сигнала ТУ 10—17 используются для выбора
объекта в данной группе. Для этого используется метод распределитель-
ной селекции (каждый импульс соответствует одной команде), что по-
зволяет в каждой группе управлять восемью объектами. Таким обра-
зом, общая емкость системы по числу управляемых объектов на диспет-
черском круге составляет 20 * 7 • 8 — 1120 объектов.
Извещения о состоянии объектов управления на ЯП передаются
на ЦП по каналу ТС. Нечетные импульсы сигналов ТС передаются
частотами /|и = 1650 Гц и^и= 1950 Гц, четные — частотами /Зи=
?= 2250 Гц иДи= 2550 Гц. Частоты/1и и/Зи являются активными,/2и
и Ди — пассивными. Каждый сигнал ТС содержит 21 импульс: ну-
левой (стартовый), 19 рабочих и завершающий (столовый).
Нулевой импульс СТР (рис. 4.2), передаваемый частотой/4и, ис-
пользуется как запрос с ЯП на разрешение передачи сигнала ТС.
Если на ЦП нет подготовленного к передаче сигнала ТУ, в линей-
ную цепь посылается импульс частотой /2у длительностью
80—100 мс, что является запретом на передачу сигналов ТС со всех
ЯП, кроме того линейного пункта, с которого был передан запрос.
Затем частота /2у изменяется на частоту/3у, что является разреше-
нием на передачу сигнала ТС с данного ЯП.
154
V
Назначение и номера импульсов
Канал ТС.
Частота тока
в линейной цепи
СТР
Код
адреса станции
Управляющие приказы
стп
Н
Ч
О
2
6
8
9
10
12
13
14
16
17
18
19
20
Г П
4м _______
150 мс
50 мс
460 мс
12Щ.
Канал ТУ
Частота тока
в линейной цепи
А
100 мс
Рис. 4.2. Построение сигнала телесигнализации в системе ЧДЦ
Импульсы 1—9 предназначены для выбора на ЦП группы конт-
ролируемых объектов. В этой избирательной части сигнала ТС при-
менен код с постоянным весом 9С4, что позволяет получить
126 групп контролируемых объектов в данной группе. Таким обра-
зом, емкость системы по числу контролируемых объектов состав-
ляет 1260 извещений.
Завершающий импульс СТП, передаваемый частотой Ди, пред-
назначен для проверки на центральном посту поступления сигнала
ТС в полном составе.
В системе ЧДЦ предусмотрена передача квитирующих импуль-
сов о правильном приеме на ЛП сигналов ТУ частотой /4и
(см. рис. 4.1) и о правильном приеме на ЦП сигналов ТС частотой
/2у (см. рис. 4.2). Если прием телемеханических сигналов не состо-
ялся и соответствующие квитирующие импульсы не поступают, пе-
редача сигналов ТУ или ТС повторяется.
Структурная схема систем. Формирование сигнала ТУ на ЦП
(рис. 4.3) начинается с момента нажатия и отпуска кнопок на пуль-
те-манипуляторе ПМДЦ. Действия диспетчера запоминаются на-
борным регистром HP и преобразуются в кодовую комбинацию,
содержащую код адреса, код номера группы на данном линейном
пункте и код команды в выбранной группе. Другими словами,
контакты реле, которые включились в наборном регистре, обра-
зуют шифратор Ш сигнала ТУ в параллельном виде. Затем вклю-
чается главное реле Г, которое подключает питание к распредели-
телю Р-ТУ. Распределитель, переключаясь, последовательно за-
нимает 18 позиций. На каждой рабочей позиции образуются цепи
манипуляции М частотой генератора ЦГ. На выходе ЦГ возника-
ет последовательный частотный сигнал ТУ. Этот сигнал через
фильтр ФА, разделяющий каналы ТУ и ТС, поступает в линейную
цепь Л1, Л2.5
На всех линейных пунктах импульсы сигнала ТУ поступают че-
рез линейные трансформаторы ЛТ, усилители ЛУ в демодуляторы
ЛДМ. В демодуляторах частотные импульсы сигнала ТУ преобра-
зуются в импульсы постоянного тока, воспринимаемые выходны-
ми реле ПАИ, ПОИ, П1И и П2И. Реле ПАИ фиксирует поступле-
ние частотных импульсов сигнала ТУ с достаточной амплитудой.
Реле ПОИ разделяет такты, т.е. переключается на четных и нечет-
156
ных импульсах. Реле П1И фиксирует четные активные импульсы, а
реле П2И — нечетные. Эти реле управляют распределителем Р-ТУ,
который на каждом линейном пункте имеет индивидуальную на-
стройку на код адреса станции. В результате после приема первых
шести импульсов сигнала ТУ последующие импульсы, поступаю-
щие из линейной цепи, воспринимает лишь тот линейный пункт,
который имеет настройку, соответствующую передаваемому коду
адреса станции.
Остальные линейные пункты отключаются. Распределитель ли-
нейного пункта, на который передается сигнал ТУ, продолжает пе-
реключаться, образуя на активных импульсах цепи включения из-
бирательных групповых 1ИГ-5ИГ и регистрирующих 1Р-8Р реле.
Реле ИГ включают групповые управляющие реле 1ГУ-7ГУ, после-
дние совместно с реле Р — управляющие реле У, а они — необходи-
мые объекты управления.
Сигналы ТС формируются на линейных пунктах при изменении
состояния объектов контроля. В этом случае переключаются кон-
такты контрольных реле, что фиксируется начинающими реле Н
и групповыми реле В. Затем получают питание генератор ЛГ и
шифратор ЛШ. Если генератор ЛГ исправен, включается повто-
ритель ПГ. В линейную цепь на ЦП посылается импульс запроса
частотой/дн о возможности передачи сигнала ТС. Если линия сво-
бодна, с центрального поста вначале поступает импульс частотой
/2у, что является запретом на передачу сигналов ТС из впередиле-
жащих линейных пунктов, а затем — частота/Зу — частота разре-
шения передачи ТС с ЛП, пославшего запрос. Это приводит к сра-
батыванию реле передачи П, которое растормаживает распреде-
литель Р-ТС и тактовый генератор ТГН. Распределитель, переклю-
чаясь, образует 19 рабочих выходов, которые через контакты груп-
повых реле/ В и контрольных реле образуют шифраторные цепи
Ш, управляющие модулятором М генератора ЛГ. Адресная часть
сигнала ТС (первые 10 импульсов) модулируется контактами груп-
пового реле В, а исполнительная часть (импульсы 10—19) — кон-
тактами повторителя реле В и контрольных реле. Частотные им-
пульсы сигнала ТС поступают через фронтовые контакты реле ПГ
в линейную цепь.
158
КНа центральном посту импульсы сигнала ТС через фильтр ФА и
L ? итель ЦУ приходят в центральный демодулятор ЦДМ, где пре-
образуются в импульсы постоянного тока. Выходы демодулятора
ИЬсдинены с дешифратором ЦДШ, в котором схемой выявления
pfi ивных тактов ВАТ формируются тактовые импульсы, переклю-
ЬйЮщие распределитель Р-ТС с одновременной фиксацией актив-
Вых импульсов. Распределитель имеет 19 позиций. Его выходы со-
вместно со схемой ВАТ обеспечивают запоминание поступивших
ИЬстивных импульсов сигнала ТС в регистре, состоящем из тригтер-
Кых блоков 1БТГР—10БТГР.
К По окончании приема сигнала ТС на выходах регистра вклю-
Каются избирательные групповые реле 1ИЗ—9ИЗ и исполнитель-
ные реле 1ИС-10ИС, соответствующие активным импульсам сиг-
Кала ТС. Контакты реле ИЗ образуют дешифратор кода 9С4, что
шюзволяет включить одно из 126 групповых реле 1ГИ-126ГИ. Кон-
Никты реле ГИ совместно с реле ИС включают или выключают
Контрольные реле 1К1-126К10 в соответствии с содержанием исполни-
тельной части поступившего сигнала ТС. Контрольные реле изменяют
К*' t ..акацию на выносном табло диспетчера, отображая изменение состо-
Еъь ня контролируемых объектов на данном линейном пункте.
г 4.2. Система станционной кодовой централизации
К Характеристика системы. Станционная кодовая централизация
мСКЦ) используется для телемеханического контроля и управления
Еудаленными районами средних и крупных станций. В метрополи-
Стенах система СКЦ применяется в диспетчерской централизации как
[• фстема телеуправления и телесигнализации.
Г ? Сигналы ТУ и ТС передаются по независимым друг от друга двух-
г Проводным цепям. В качестве линейных цепей могут быть использо-
\ ваны воздушные и кабельные линии. При применении сигнального
| ^абеля дальность управления составляет 10 км, а телефонного —
. 25 км и более в зависимости от его конструкции и параметров.
Система СКЦ может применяться при маршрутном и индивиду-
оду^ном способах управления стрелками и сигналами. С одного цен-
О^ального поста ЦП можно управлять одним или несколькими ис-
полнительными постами (ИП). Порядок манипуляций на пульте
^управления ЦП электрической централизации при задании марш-
вк 7
159
рутов, открытии светофоров, индивидуальном переводе стрелок и
т.п., а также индикация на табло ЦП для объектов прямого и кодо-
вого управления аналогичны.
В системе СКЦ каждый телемеханический сигнал содержит
20 бит информации. Время передачи одного сигнала не превышает
160 мс, поэтому скорость передачи информации по каналам ТУ
и ТС составляет 20/160 • 1000 = 125 бит/с.
Для передачи телемеханических сигналов в системе СКЦ исполь-
зуются полярные импульсные признаки постоянного тока (рис. 4.4).
Импульсы положительной полярности являются активными (пере-
дается сигнал логической 1), а отрицательной полярности — пас-
сивными (передается сигнал логического 0). Каждый сигнал ТУ или
Рис. 4.4. Построение сигнала телеуправления в системе СКЦ
Нулевой импульс 0 — синхроимпульс (СИ) всегда передается от-
рицательной полярности. Он имеет служебное значение и предназ-
начен для синхронизации переключения распределителей передаю-
щих и приемных устройств.
Импульсы 1—9 образуют избирательную часть телемеханичес-
кого сигнала (код номера группы) и используются для выбора груп-
пы объектов управления или контроля. В избирательной части
применен код с постоянным весом, т.е. код с постоянным числом
активных импульсов. В канале ТУ используется код 9СЗ, в котором
три импульса имеют активное значение, а остальные — пассивное.
Это позволяет при передаче сигнала ТУ выбрать одну из 84 групп.
В канале ТС в зависимости от требуемой емкости используется код
9СЗ либо 9С4 (84 или 126 групп).
160
жл
Импульсы 10—19 образуют исполнительную часть сигнала. Здесь
ЙЬименена распределительная селекция, поэтому каждый из 10 им-
В|»льсов в сигнале ТУ содержит управляющий приказ одному из 10
НКъектов в группе, а в сигнале ТС — извещение о состоянии конт-
ролируемого объекта в кодирующей группе. Таким образом, ем-
Кость системы СКЦ по управлению равна 840 объектам, а по изве-
Кдению — 840 или 1260 объектам.
К Следует подчеркнуть, что исполнительная часть сигнала ТУ мо-
Ксет содержать только один активный импульс. Это необходимо
Ктри маршрутном управлении стрелками и сигналами, так как пос-
Вледовательность нажатия двух кнопок определяет направление ус-
танавливаемого маршрута. В сигнале ТУ передается информация
Ко нажатии только одной кнопки, а в наборной группе электричес-
Кжой централизации определяются вид и направление задаваемого
ьмаршрута.
г При приеме сигналов ТУ и ТС с целью защиты от искаженного их
к* восприятия проверяется правильное количество положительных им-
| Пульсов в избирательной части и полное число импульсов в соответ-
ь ствующих сигналах. Кроме того, при приеме сигнала ТУ проверяется
г наличие лишь одного активного импульса в исполнительной части.
Структурная схема системы Схемы передающих и приемных устройств
системы отличаются друг от друга незначительно. Отличие связано с тем,
что сигналы ТУ формируются й передаются в линейную цепь после мани-
пуляций кнопками на пульте управления ЦП, а сигналы ТС — автомати-
i чески, после переключения контактов контрольных реле на ИП. Поэто-
р му далее рассматриваются лишь устройства канала ТУ.
| Структурная схема кодовых устройств канала ТУ (рис. 4.5) отобра-
жает основные связи между ее отдельными узлами.
* При необходимости передачи сигнала ТУ на пульте-манипуля-
торе нажимается одна из 840 кнопок, что фиксируется схемой на-
борного регистра и шифратора. На четырех из 19 выходов этой схе-
мы появляется активный сигнал (логическая 1), а на остальных —
пассивный (логический 0), другими словами, на выходах шифра-
тора формируется сигнал ТУ в параллельном виде. Для передачи
по линии он преобразуется в последовательную во времени фор-
му. Эту функцию выполняют распределитель и блок диодных
соединений БД С.
6 Зак. 92
161
IVD31
Т1
ППУ
4
г
ол
VD34
ППУ
г
Т4
VD36*
Распределитель
Распределитель-
дешифратор
119
19 19
Приемный регистр
Наборный регистр и
шифратор
У 840 . ! ; и-
Кнопки*
пульта- манипулятора
Центральный рост
Реле ИЗ
шп^ >*
Реле ЦС
8.4 . „ „
'"и » Реле У
I ПЩ 1
ма
Исполнительный пункт !
>
Рис. 4.5. Структурная схема системы станционной кодовой централизации
Запуск распределителя происходит по команде из шифратора по окон-
чании формирования в нем сигнала ТУ в параллельном виде. Распреде-
литель, имеющий 19 рабочих позиций, последовательно опрашивает
через блок БДС выходы шифратора. Блок БДС представляет собой 19
логических схем И, выходы которых объединены и образуют один об-
щий выход. Таким образом, на выходе БДС последовательно во време-
ни появляются импульсы сигнала ТУ, управляющие работой приемопе-
редающего устройства ППУ. На выходе блока ППУ включены импуль-
сные трансформаторы Т1 и Т2, предназначенные для формирования
положительных и отрицательны* импульсов сигналов телеуправления.
162
t Кодовые устройства ЦП и ИП связаны между собой линейными про-
ездами Л и ОЛ. На ИП блок ППУ воспринимает импульсы из линии че-
Без импульсные трансформаторы ТЗ и Т4. При формировании на ЦП
К&тульса положительной полярности ток проходит от вторичной обмот-
ки Т1 по цепи: диод VD31, провод Л, диод VD36, резистор R84, первич-
ная обмотка Т4, провод ОЛ, резистор R82. Для формирования импульса
|>грицательной полярности образуется аналогичная цепь с использова-
нием трансформаторов Т2 и ТЗ.
Блок ППУ на ИП, воспринимая сигнал ТУ, формирует такто-
вые импульсы, а также фиксирует поступившие активные импуль-
сы сигнала. Тактовые импульсы переключают распределитель, име-
ющий 19 рабочих позиций. Выходов у распределителя также 19,
Однако сигнал логической 1 возникает лишь на тех из них, которые
Соответствуют поступившим активным импульсам сигнала ТУ.
Сигналы с этих выходов фиксируются в приемном регистре.
* По окончании приема сигналов ТУ включаются три из девяти
Избирательных реле (ИЗ; см. рис. 4.3) и одно из 10 исполнительных
феле ИС. Реле ИЗ включают одно из 84 групповых управляющих
Селе ГУ, которое совместно с включившимся реле ИС выбирает одно
йз 840 управляющих реле У. Реле У включает требуемый объект
f управления.
Аппаратура ИП при передаче сигналов ТС работает аналогич-
£но передающей аппаратуре ЦП, за исключением автоматического
Спуска аппаратуры при изменении состояния какого-либо контро-
лируемого объекта. Работа устройств при приеме сигналов ТС не
отличается от функционирования приемной аппаратуры ИП. Сиг-
, Налы ТС фиксируются контрольными реле, которые включают на
табло дежурного по станции соответствующую индикацию.
4.3. Система «Луч»
г> Характеристика системы. В системе «Луч» по сравнению с сис-
темой «Нева» устройства каналов ТС не изменились. Наиболее су-
щественно переработана аппаратура канала ТУ, в котором в каче-
стве импульсных признаков используется относительная фазовая
манипуляция (ОФМ).
Сигналы телеуправления и цикловой синхронизации передают-
гся переменным током частотой 500 Гц. При отсутствии передачи
6*
163
сигналов ТУ и ЦС ток этой частоты и произвольной фазы посылается в
линию непрерывно и информационного значения не имеет. Он прини-
мается всеми линейными пунктами, подготавливая устройства ЛП к
приему телемеханических сигналов.
При передаче сигналов ТУ или ЦС ток в линейной цепи де-
лится на такты длительностью 16 мс посредством ОФМ. Сущ-
ность ОФМ заключается в том, что через каждые 16 мс, начиная
с произвольного момента времени, начальная фаза переменного
тока в линейных проводах изменяется на 120° в сторону опере-
жения или отставания. Сдвиг фазы в сторону опережения как такт
с пассивным импульсным признаком (логический 0), а в сторону
отставания как такт с активным признаком (логическая 1). При
формировании телемеханического сигнала с ОФМ начальная
фаза синусоидального колебания остается неизменной в течение
всего такта, т.е. в течение 16 мс; повторение фазы в смежных так-
тах исключается.
Таким образом, начальная фаза частотой 500 Гц может прини-
мать три значения, которые обозначаются буквами А, Ц и С. За фазу
А принимают произвольную фазу, условно равную нулю, за фазу
В — начальную фазу переменного тока тех же частоты и амплиту-
ды, отстающую от фазы А на 120°, а за фазу С — фазу тока, опере-
жающую фазу А на 120°, При изменении фазы на минус 120°, т.е.
при переходах А-*В, В-*С или С** А, происходит передача актив-
ного импульсного признака. При изменении фазы на плюс 120°, т.е.
при переходах А-*С, С->В или В-* А, передается пассивный им-
пульсный признак. Подчеркнем, что для логического качества так-
та передаваемого телемеханического сигнала имеет значение не на-
чальная фаза тока в данном такте, а знак ее изменения относитель-
но начальной фазы в предыдущем такте.
Сигнал ТУ содержит 30 тактов по 16 мс (рис. 4.6). Последний
такт 31 не имеет границы в виде завершающего изменения фазы.
Отсутствие изменения фазы в течение заданного времени (34 мс)
фиксируется на ЛП как окончание приема сигнала ТУ.
Такт 0, всегда передаваемый пассивным качеством, является слу-
жебным синхроимпульсом СИ — признаком начала передачи сиг-
нала ТУ.
164
Рис. 4.6. Построение сигнала телеуправления в системе «Луч»
Такты 1—12, содержащие код адреса станции, предназначены
Ьтя выбора ЛП, на который передается сигнал ТУ. Код адреса стан-
ции имеет постоянный вес, т.е. из 12 тактов шесть передаются ак-
явным качеством и шесть — пассивным. Для построения шести
Нечетных тактов используются возможные сочетания из шести по
Одному, из шести по три и из шести по пять. Каждый из шести чет-
ных тактов получает значение, инверсное значению предыдущего
ft
•<*j
мечетного такта. Таким образом, система позволяет управлять
р2 линейными пунктами, так как С^1 + С63 + С^5 - 32.
| Шесть следующих тактов сигнала ТУ (13—18) используют для
^выбора группы управляемых объектов. Код номера группы также
Йймеет постоянное число единиц. Из шести тактов три всегда пере-
даются активным качеством, поэтому на каждом ЛП может быть
до 20 групп объектов управления (С63 « 20).
Такты 19—26 предназначены для выбора команды в группе. Для
^кодирования 10 команд используют код с постоянным весом, для
Шостроения четырех нечетных тактов — сочетания из четырех по
Йва. Каждый из четных тактов принимает либо прямое, либо ин-
версное значение предыдущего нечетного такта. Указанным спосо-
бом может быть получено 12 комбинаций (С42 ~ 6), однако комби-
нации 11110000 и 00001111 для кодирования номеров команд в сис-
Йеме не используются.
Г Четыре последних такта сигнала ТУ (27—30) предназначены для
Повышения защищенности от трансформации одной команды в
^другую. Такты содержат код признака команды, для построения
(которого используют сочетания из четырех по два, что позволяет
фолучить шесть признаков команд: четный и нечетный поездные
ii
165
маршруты, четный и нечетный маневровые маршруты, одиночная
команда, ответственная команда.
Структурная схема устройств ТУ центрального поста. Формиро-
вание сигнала ТУ начинается после нажатия и отпускания кнопок
на одном из четырех пультов центрального поста ДЦ (рис. 4.7).
Пульт 1 — это пульт поездного диспетчера, пульт 2 — пульт манев-
рового диспетчера, пульт 3 — пульт энергодиспетчера и пульт 4 —
пульт дежурного инженера поста ДЦ. После проверки правиль-
ности срабатывания наборного регистра и шифратора включа-
ются реле передачи ПР1-ПР4, замыкая цепь работы главного реле
П — Г4. ' J:"‘
Реле Г1, например, размыкая тыловой контакт, останавливает
коммутатор рабочих мест КРМ на позиции I, подключая тем са-
мым контакты наборных реле первого регистра КИР РГ1 к переда-
ющей аппаратуре. Если бы управляющий приказ передавался бы с
других пультов, соответствующее главное реле остановило бы КРМ
на нужной позиции, подключая к аппаратуре контакты наборных
реле своего регистра.
Контакты наборных реле в соответствующем регистре образу-
ют сигнал ТУ в параллельном коде. Для передачи его по линии не-
обходимо, во-первых, этот код развернуть во времени, т.е. преоб-
разовать в последовательный, и, во-вторых, уже последовательный
код превратить в переменный ток частотой 500 Гц, поделенный на
такты посредством ОФМ. Первая из указанных задач решается
шифратором ШТУ, а вторая — модулятором М ГУ, разделителем
фаз РФ и генератором ЦГЛ.
Шифратор ШТУ образован распределителем Р, имеющим
32 позиции, и логическими элементами 1И—31 И. В исходном со-
стоянии, при отсутствии передачи сигналов ТУ, распределитель
удерживается на позиции 0 высоким потенциалом, поступающим
по проводу 14 от узла включения передачи сигнала ТУ ВТУ.
При включении реле Г и остановке КРМ на какой-либо позиции
распределитель растормаживается, когда от КРМ в узел ВТУ по
проводу 10 или II приходит сигнал на пуск передачи сигнала ТУ.
Под действием тактовых импульсов, поступающих от ВТУ по про-
воду 13, распределитель через каждые 16 мс последовательно пере-
ключается в позиции 1,2,, 31.
166
Рис. 4.7. Структурная схема аппаратуры формирования сигналов телеуправления центрального поста
о
На позиции I распределителя формируется нулевой (стартовый) такт
сигнала ТУ, который передается всегда с пассивным качеством (изме-
нением фазы против часовой стрелки), поэтому верхний вывод логи-
ческого элемента 1И не связан с контактами наборных реле. На этой
позиции в шине М и проводе 2 возникает высокий потенциал (сигнал
логической 1), который передается в схему модулятора МТУ как ко-
манда на формирование пассивного качества такта. .
На позиции II распределителя формируется такт 1 сигнала ТУ, по-
этому состояние выхода элемента 2Ц зависит от замкнутого или ра-
зомкнутого контакта наборного реле, соответствующего такту 1 сиг-
нала ТУ. Если контакт замкнут, на выходе элемента 2И, в шине М и
проводе 2 появляется низкий потенциал (сигнал логического 0), что
является командой на формирование модулятором активного каче-
ства такта. Если контакт разомкнут, формируется пассивный такт.
На позиции 31 распределителя формируется последний инфор-
мационный такт 30 сигнала ТУ и по проводу 16 в схему КРМ посту-
пает сигнал об окончании передачи сигнала телеуправления. Вклю-
чается реле ВГ1, которое выключает главное реле Г1. По проводу 9 в
схему ВТУ поступает команда на прекращение формирования так-
товых импульсов. По проводу 10 или 11 затормаживается схема ВТУ,
а по проводу 14 распределитель приводится в исходное состояние.
Модулятор МТУ сигналов телеуправления представляет собой
управляемый трехпозиционный реверсивный счетчик, имеющий два
входа (провода 2 и 30} и три выхода А, В и С. По проводу 2, как
было показано выше, поступает команда на формирование каче-
ства импульса. По проводу 30 от узла ВТУ приходят сигналы на
переключение реверсивного счетчика. Эти сигналы вырабатываются
схемой ВТУ через каждые 8 мс после переключения распределителя
на очередную позицию, т.е. в середине каждого такта.
При отсутствии передачи сигналов ТУ или ЦС на одном из вы-
ходов А, В или С модулятора (на любом) присутствует сигнал ло-
гической 1, а на двух других — сигнал логического 0. При передаче
активного такта телемеханического сигнала сигнал логической 1
переходит с одного провода на другой в направлении А-*В, В-*С
или С—*А. Передаче пассивного такта соответствуют переходы
А-»С, С-*В или В-»А.
Сигнал логической 1, имеющийся на одном из трех выходов мо-
дулятора, служит для выбора той или иной образцовой последова-
168
Цельности прямоугольных импульсов частотой 500 Гц, создаваемых раз-
делителем фаз РФ. Последний преобразует прямоугольные импульсы
Ьхлотой 3000 Гц в три образцовые последовательности Ао, Во и Со, от-
Ки ч 1ющиеся друг от друга начальной фазой. Последовательность Ао имеет
Кулевой фазовый сдвиг (т.е. произвольную фазу), Во отстает от Ао на
Ю20°, а Со опережает Ао на 120° (или отстает от Ао на 240°, что то же
с. мое). Выбранная логическими элементами ЛЭ1-ЛЭ4 образцовая пос-
ледовательность передается на вход генератора фазоманипулированных
Колебаний ЦГЛ. Л..
Е Допустим, например, что передача сигналов ТУ и ЦС отсутству-
гет. На выходе А модулятора есть сигнал логической 1, а на выходах
р и С — сигналы логического 0. Тогда на выходе элемента ЛЭ1
Римеется последовательность, инверсная последовательности Ао. Так
ккак на выходах элементов ЛЭ2 и ЛЭЗ есть сигналы логической 1,
ина выходе элемента ЛЭ4 появляется последовательность Ао. Ана-
логично происходи? выбор (смена) той или иной последовательно-
сти образцовых сигналов при передаче сигналов ТУ и ЦС.
L Генератор фазоманипулированных колебаний представляет собой
b генератор с контуром ударного возбуждения. Частота и фаза сину-
соидальных колебаний, возникающих на выходе такого генератора,
зависят от частоты и фазы прямоугольных импульсов, поданных на
его вход. Таким образом, меняя образцовые последовательности пря-
моугольных импульсов на входе генератора через каждые 16 мс, по-
Гдучаем в линейной цепи сигнал ТУ или ЦС, представляющий собой
фазоманипулированные колебания частотой 500 Гц.
При передаче сигнала цикловой синхронизации модулятор МТУ
'управляется логическими сигналами, поступающими по проводам
3 и 7 от устройств синхронизации. Сигналом, поданным по прово-
- ду 3, в узел ВТУ, исключается одновременная передача сигнала ТУ.
Структурная схема устройств ТУ линейного пункта. Аппаратура
канала ТУ линейного пункта предназначена для приема сигналов
Телеуправления и цикловой синхронизации (рис. 4.8). Она состоит
из линейного усилителя ЛУЛ; разделителя фаз (РФ); схемы измере-
ния длительности тактов сигналов ТУ и ЦС; дешифратора сигна-
лов ЦС ДШ-ЦС; дешифратора сигналов ТУ ДШ-ТУ, образованно-
го тактовым распределителем (Р), настроечными перемычками ад-
реса'станции НАС и схемой контроля счета тактов (КСТ); регистра
[сигналов ТУ РГ-ТУ; выходных реле Г1-Г6 и Р1-Р12.
Г 169
1500 Гц
Рис. 4.8. Структурная схема аппаратуры приема сигналов телеуправления линейного пункта
^Усилитель ЛУЛ предназначен для выделения сигналов ТУ и ЦС из
шего спектра частот, имеющихся в линейной цепи, усиления и детекти-
Ьания этих сигналов. Кроме того, в блоке ЛУЛ установлен генератор
Ьрного напряжения частотой 1500 Гц, который используется для фор-
мирования образцовых сигналов, необходимых для детектирования.
М' Прямоугольные импульсы частотой 1500 Гц через вывод 9 блока
МУЛ поступают на вход разделителя фаз РФ, который вырабатывает
Образцовые последовательности прямоугольных импульсов Ао, Во и
сдвинутых друг относительно друга ya 1J2O0, т.е. на 1/3 периода.
К Указанные образцы сигналов через клеммы 13, 15 и 21 блока ЛУЛ
Коступают на входы трех фазовых детекторов, в которых сравниваются
азы сигнала, поступившего с линии, и образцового сигнала. Сигнал ло-
гической 1 возникает на выходе того фазового детектора, в котором про-
изошло совпадение фаз. В этот же момент на выходах двух других детек-
роров имеют место сигналы логического 0. Эти сигналы с выводов 14,16
pi 22 ЛУЛ по проводам А, В и С поступают в демодулятор ЛДМ.
I При отсутствии в линейной цепи сигналов ТУ или ЦС перемен-
1ный ток частотой 500 Гц непрерывно подается на вход 10—11 уси-
лителя ЛУЛ без изменения фазы, поэтому сигнал логической 1 по-
Естоянно находится в одном из проводов А, В или С, а на двух дру-
г гих — сигнал логического 0. Схема ЛДМ построена так, что на та-
lкое статическое состояние сигналов в этих проводах не реагирует,
[и на ее выходах 1 и 2 постоянно находятся сигналы логического 0,
La на выходах 3 и 4 — сигналы логической 1.
| При поступлении сигнала ТУ или ЦС через каждые 16 мс проис-
I ходит изменение фазы, поэтому в проводах А, В и С через такие же
•[ промежутки времени сигнал логической 1 переходит из одного про-
вода в другой. При приеме активного такта сигнал логической 1
^переходит в направлении А-»В, В~*С или С-*А, а при приеме пас-
сивного такта — в направлении А-**С, С-*В или В-*А.
' На выходах ЛДМ в зависимости от качества такта происходит
! кратковременное (около 2 мс) изменение логических сигналов. При
приеме активного такта на выходе 1 ЛДМ сигнал логического 0
изменяется на сигнал логической 1, а на выходе 3 сигнал логичес-
' кой 1 — на 0. При приеме пассивного такта аналогичное изменение
г сигналов наблюдается в проводах 2 и 4.
t . • 171
При приеме сигналов ТУ или ЦС в момент поступления каждо-
го такта происходит запуск схемы измерения длительности тактов
ИДТ. Если между смежными изменениями фазы проходит более
34 мс, ИДТ по проводам 7 и 8 устанавливает в исходное состояние
все приемные устройства. Это позволяет контролировать непрерыв-
ность поступления соответствующего сигнала, а также фиксировать
окончание его поступления. ' -я *
Дешифратор ДШ-ЦС предназначен для приема сигнала цикло-
вой синхронизации, имеющего четыре активных изменения фазы. На
его выходе в течение 2 мс возникает сигнал логической I. Этот сиг-
нал поступает в аппаратуру передачи сигналов ТС. Схема ДШ-ЦС
защищена от недосчета и пересчета активных тактов в сигнале ЦС,
а также от появления пассивных тактов среди активных.
Рассмотрим работу схемы дешифратора сигналов телеуправле-
ния ДШ-ТУ. При поступлении начального такта сигнала, переда-
ваемого пассивным качеством, в проводе 4 сигнал логической 1
кратковременно изменяется на сигнал логического 0. Срабатывает
схема ИДТ. На ее выходах 7 и 8 возникает сигнал логического 0,
растормаживаются дешифратор ДШ-ТУ и регистр РГ-ТУ. Одно-
временно в проводе 2 сигнал логического 0 кратковременно изме-
няется на 1, в результате чего в КСТ на входе НТ возникает поло-
жительный импульс длительностью 1 мс. По заднему фронту этого
импульса распределитель РДШ-ТУ устанавливается на позицию 1
по входу J.
При поступлении информационного такта 1, относящегося к коду
адреса станции, переключение распределителя на позицию 2 зави-
сит от правильности работы схемы в предыдущем такте, а также от
соответствия положения настроечной перемычки адреса станции
НАС качеству поступившего такта. Если указанное условие выпол-
няется, КСТ на выходе ЧТ вырабатывает импульс на переключение
Р-ДШ-ТУ nq входу К.
Аналогично происходит проверка поступления других тактов кода
адреса станции. При несовпадении поступившего кода положению
настроечных перемычек НАС распределитель РДШ-ТУ останавлива-
ется и прием остальных тактов становится невозможным. Прием ис-
полнительных тактов 13—30 исполнительной части сигнала ТУ про-
водится таким же образом, минуя настроечные перемычки.
172
^ Регистр сигналов телеуправления РГ-ТУ имеет две ступени. На
аждом такте 13—30 исполнительной части сигнала ТУ проверяет-
li качество поступившего такта. Если такт активный, то эта ин-
формация запоминается первой ступенью РГ-ТУ. Во вторую сту-
ень переносится содержимое первой ступени в том случае, если
игнал ТУ поступил в полном составе на позиции 31 РДШ-ТУ. За-
ем включаются выходные реле Г1-Г6 и Р1-Р12.
- V -
Гпава 5. Система «Нева»
5.1. Характеристика системы
Рассмотрим построение телемеханических сигналов. Устройства
системы позволяют передавать сигналы ТУ и ТС по пяти частот-
ным каналам: одному каналу ТУ (полоса частот 400—900 Гц) и че-
тырем каналам ТС (900—3150 Гц). ’ ‘*' ' •
Для передачи сигналов ТУ (рис. 5.1) используются четыре рабочие
частоты: для передачи четных (Ч) импульсов частоты /1у = 500 Гц и
/2у =600 Гц, а для нечетных (Н) импульсов —= 900 Гц и Ду = 800 Гц.
Тактовые импульсы (такты) образуют пары частот /1у, /2у и Лу’ Ау
Так как каждый импульс сигнал^ ТУ может иметь два логических зна-
чения (1 либо 0), более низким частотам из каждой пары (/|у,/зу) при-
писывается активное (А) значение, т.е. логическая 1, а более высоким
частотам (/^Ду) — пассивное (П), т.е. логический 0.
J J
Импульсы
Такты
. г П
Синхро-
импульс
о
I I 2 I 3
Код
адреса станции
6
9
Код
номера
г руппы
9
12
144 мс
48 мс
Управляющие приказы
10
13
——
14
Н|Гз
15
16
14
17
15
18
16
19
17
20
18
21
Н
ч
5
6
8
2
ю
8
1008 мс
Рис. 5.1. Построение сигнала телеуправления
При отсутствии передачи сигналов ТУ в линейные провода с ЦП
поступает ток частотой Ду (частота покоя). Этот ток воспринима-
ется всеми линейными пунктами и служит для проверки исправнос-
ти линейной цепи. При появлении в линейной цепи сигнала ТУ ча-
стота /4у изменяется на частоту^.
Сигнал ТУ содержит 19 импульсов: нулевой (синхроимпульс)
и 18 рабочих.
Импульс 0 передается частотой/2у и предназначен для приведения
в рабочее состояние устройств ЛП. Рабочие импульсы реализуют трех-
174
кступенчатый способ избирания объектов по схеме выбор станции — [выбор группы объектов на станции — выбор объекта в группе. Г Импульсы 1 ~-6 представляют собойкод адреса станции и предназ- начены для выбора ЛП, на который передается сигнал ТУ. Кодовые Вкомбинации адресов станций содержат постоянное число единиц три, Кге., другими словами, являются комбинациями кода с постоянным ве- |сом 6СЗ. Всего этот код содержит С^3 = 20 комбинаций, поэтому ем- кость системы по числу управляемых ЛП равна двадцати (табл. 5.1). I Таблица 5.1
" Номер г станции на участке Обозначение адреса станции : ’ /чнч Hl J X. Код станции
С1 ’ Ч 1 i €2 сз * С4 . С5. . С6
1 123 1 . < 1 ! 1 о ‘ 0 0
2 124. 1 1 , 0 1 0 р
- 3 125 1 1 0 0 г 1 б
1 4 126 ’ 1 1 г Г 0 0 1
5 134 1 0 1 1 0 0 -
6 135 1 0 1 о7 1 0
1 7 136 1 0 1. 0 0 1
8 145 1 0 0 1 1 0
9 146 0 .0 J 1 0 1
10 156 1 0 0 0 1 1
11 234 ’ 0 Li 1 г 0 0
12 ’ 235 0 1 г 1 6
13 А 236 0 1 0 0 1
14 245 - 0 1 0 : 1 1 0
15 246 - 0 1.. 0 . 1 .0 ~ . 1
16 256 0 1 0 0 1 1
17 345 0 0 1 1 1 б
18 346 0 0 1 1 0 1
19 356 0 0 1 6 1 1
20 456 0 0 0 1 ! 1
Импульсы 7,8,9 и 18 предназначены для выбора группы объектов
на данном ЛП. Здесь также применяется код с постоянным весом 4С2,
имеющий шесть комбинаций (табл. 5.2). Кроме того, используется еще
одна комбинация, состоящая из четырех единиц. Поэтому емкость си-
стемы по числу групп объектов управления на одном ЛП равна семи.
Импульсы 10—-17 используются для выбора объекта в данной
группе. Объект выбирается посредством распределительной селек-
175
Таблица 5.2
Номер группы объектов Номера активных импульсов кода группы Код группы
Г1 Г2 гз Г4
1 7,8 1 1 0 0
2 7,9 1 0 I 0
3 8,9 0 1 1 0
4 7, 18 1 0 0 1
5 8, 18 0 1 0 1
6 9,18 0 0 1 1
7 — «. Я 18 1 1 1 1
ции (каждой импульс соответствует одной команде), что позволяет
в каждой группе управлять восемью объектами.
Таким образом, общая емкость системы по числу управляемых объек-
тов составляет 20 • 7 • 8 = 1120 объектов, а на один ЛП — 56 объектов.
Для передачи сигналов ТС используется частотная манипуляция
со стартстопной синхронизацией распределителей ЦП и ЛП. При
этом виде синхронизации распределители ЦП и ЛП переключают-
ся от автономных тактовых генераторов, а для обеспечения их син-
хронной работы используются служебные импульсы: начальный
(такт 1) и завершающий (такт 22). Это позволило в канале ТС при-
менить лишь две рабочие частоты/1и и/2и, причем частота/|и яв-
ляется активной,/2и — пассивной.
Сигнал ТС имеет 22 такта: два служебных и 20 рабочих
(рис. 5.2). Каждый из рабочих тактов несет информацию о состоя-
нии того или иного объекта электрической централизации, други-
ми словами, в канале ТС используется распределительная селекция.
Один сигнал ТС образует одну группу контрольных объектов. В
каждом из четырех каналов может быть организовано до 23 групп,
поэтому общая емкость системы по числу контролируемых объек-
тов составляет 20 23 • 4 = 1840 объектов.
В системе «Нева» применен циклический способ контроля со-
стояния объектов диспетчерского круга. Длительность одного груп-
пового цикла, равная 224 мс, складывается из времени передачи
одного сигнала ТС (176 мс) и интервала между смежными сигнала-
ми ТС (48 мс). Полный цикл проверки состояния всех объектов со-
держит 24 групповых цикла и имеет длительность 5376 мс. В тече-
ние ГЦ 24, в котором сигнал ТС не передается, происходит переда-
ча с ЦП на ЛП сигнала цикловой синхронизации (ЦС).
176
л
Рис. 5.2. Построение сигнала телесигнализации
1 Сигнал ЦС предназначен для синхронизации групповых распре-
[елителей ЦП и ЛП. Эти распределители служат для определения
(омера группы, из которой в данное время передается сигнал ТС.
Сигнал ЦС передается по каналу ТУ кратковременным (64 мс) изме-
ением частоты покоя f4 на частоту^ (рис. 5.3). Момент передачи
Игнала ЦС определяет специальное устройство синхронизации. После
риема и реализации на ЛП сигнала ЦС начинается новый цикл про-
срки состояния объектов. Одновременная передача сигналов ТУ и ЦС
сключается на центральном посту диспетчерской централизации.
Сигнал ЦС
Сигнал ЦС
Полный никл 5376 мс
' Рис. 5.3. Взаимное расположение сигналов телесигнализации и цикловой
синхронизации
5.2. Структурная схема системы
Для передачи сигналов ТУ система содержит комплект аппара-
туры, воспринимающий команды поездного диспетчера с пульта
177
управления ПМД Ц. В ее состав входят (рис. 5.4): наборный регистр
HP; генератор тактовых импульсов ГТИ; главное реле Г; централь-
ный распределитель шифратора ЦШР; шифратор (Ш) сигналов ТУ,
образованный контактами наборного регистра; модулятор (М), уп-
равляющий частотами центрального генератора (ЦГ); фильтр ФА,
разделяющий каналообразующую аппаратуру сигналов ТУ и ТС,
для посылки сигнала цикловой синхронизации используется обще-
групповой распределитель (ОГР) и блок синхронизации ЦС.
На центральном посту ДЦ также размещается аппаратура приема сиг-
налов ТС: центральный усилитель (ЦУ); демодулятор ЦДМ, управляю-
щий регистром активных тактов ЩТР-10ЦТР, дешифратором ЦДШ и
групповым распределителем (ГР). Групповой распределитель через клю-
чевые схемы 1КС-20КС блоков группового избирания 1ГИ-20ГИ и кон-
такты контрольных реле воздействует на схему сравнения, которая выяв-
ляет наличие новой информации в поступившем сигнале ТС. Схема реа-
лизации новой информации (РНИ) включает в себя групповые реле В,
которые совместно с реле И, фиксирующими актирные такты, включает
или выключает контрольные реле К. Последние изменяют индикацию на
выносном табло (ВТ) поездного диспетчера, отображая поездную ситуа-
цию на диспетчерском участке в реальном времени.
На линейном пункте (рис. 5.5) сигнал ТУ через трансформатор
1ЛТ, усилитель ЛУ поступает на демодулятор Л ДМ. На выходе де-
модулятора включены реле А, ПА, ПОЦ, ПАИ, П1И, П2И. Эти реле
управляют распределителем сигналов ТУ. Если код адреса станции
сигнала ТУ соответствует настройке данного Л П, то на выходе рас-
пределителя включаются избирательные 1ИГ-5ИГ, регистрирующие
1Р-8Р и групповые управляющие 1ГУ-7ГУ реле. Переданные сигна-
лом ТУ управляющие приказы реализуют управляющие реле У. Для
приема сигнала цикловой синхронизации используется реле Ц, ко-
торое в конце полного цикла проверки состояния контрольных реле
каналов ТС останавливает тактовый генератор ГТИ и приводит в
исходное состояние линейный шифратор (ЛШ).
Сигналы ТС сданного линейного пункта формируются, если позиция
группового распределителя ГР соответствует настройке Л П. Этим дости-
гается подключение контактов контрольных реле к модулятору генера-
тора Л Г через ключевые схемы 1КС-6КС блоков группового избирания
1ГИ-ЗГИ. Порядок подключения контактов реле контролируемых объек-
тов к модулятору определяют позиции распределителя ЛШ.
178
чо
Рис. 5.4. Структурная схема устройств центрального поста
00
Рис. 5.5. Структурная схема устройств линейного пункта
АшамйМаЪм
5.3. Увязка пульта-манипулятора центрального поста
с передающей аппаратурой канала телеуправления
Наборный регистр и шифратор адреса станции. Для формирова-
ния кода адреса станции используется шесть станционных реле
(рис. 5.6), обмотки которых выполняют функции регистра, т.е. за-
поминание действий ДНЦ на пульте-манипуляторе, а контакты —
функции шифратора адресов станций в соответствии с табл. 5.1. Реле
С1—С6 типа КДРШ1-31/92, обмотки соединены последовательно.
Реле ОП, ОЗ, ОЗП и СВ типа КДРШ2М-280.
При отсутствии передачи сигналов ТУ на ЦП включены три из
шести реле С и одно реле ПС (рис; 5.7), соответствующие тому ЛП,
на который был передан последний сигнал ТУ. На рис. 5.6 и 5.7 все
реле С и ПС показаны в выключенном состоянии. Кроме того, вык-
лючены реле СВ, ПСВ, ОЗ, ОЗП, а реле ОП включено. Реле ПС типа
КДРШ2М-280.
Для выбора другой станции на пульте-манипуляторе нажимается
одна из кнопок С1—С20 (см. рис. 5.6), в результате чего срабатывает
станционное выключающее реле СВ, которое фронтовым контактом
включает реле отмены ОЗ. В цепи включения реле СВ проверяется
отсутствие передачи сигнала ТУ (ПР|) и отсутствие задания марш-
рута сквозного пропуска (СП |). Затем с проверкой отсутствия неза-
конченных действий (НД|) включается реле ОЗП, что приводит к
выключению реле С и ПС без замедления, а реле ОП — с замедлени-
ем, примерно равным 130 мс. Если после выключения реле ОЗ реле
НД было включено, то тыловым контактом ОЗ оно выключается и
отпускает якорь с выдержкой времени, достаточной для выключе-
ния всех наборных реле, после чего выключается реле ОЗП.
Через фронтовые контакты реле ОЗП с проверкой выключенного
состояния всех станционных реле срабатывает реле ПСВ (см. рис. 5.7),
которое включает три из шести реле С (см. рис. 5.6), соответствующих
нажатой кнопке. Вновь включившиеся станционные реле обрывают
основную цепь реле ПСВ, однако оно не выключается до момента от-
пускания якоря реле ОП. Через контакты реле С на пульте-манипулято-
' ре загорается световая ячейка с названием станции (рис. 5.8, «).
; После выключения реле ПСВ реле СВ (см. рис. 5.6) продолжает по-
стучать питание через контакт нажатой кнопки и тыловой контакт реле
[ПСВ, поэтому по-прежнему включены реле ОЗ и ОЗП, а цепь включе-
к-
к
&
к
к.
к.
181
ния реле ПС будет отсутствовать. После отпускания нажатой кнопки реле
СВ выключается, размыкая цепь реле 03 и ОЗП. Реле ОЗП замыкает цепь
включения реле ПС вновь выбранной станши через фронтовые контакты
соответствующих станционных реле. Реле ПС включает трафарет с назва-
нием станции на выносном табло (рис. 5.8, б).
Рис. 5.6. Схема станционных реле
182
Если ДНЦ нажмет кнопку выбора станции в момент передачи сиг-
нала ТУ (ПР|) или при формировании маршрутов сквозного пропуска
(СП f срабатывает реле ЗУ (тип КДРШ1М-280), которое включает зум-
мер (рис. 5.9). Звуковой сигнал зуммера оповещает диспетчера о его
'неправильных действиях, • \
Реле НД (тип КДРШ 1 М-280) фиксирует незаконченные действия
.ДНЦ (рис. 5.10). Оно является повторителем групповых реле Г1-Г4,
Г
183
Рис. 5.8. Схемы индикации выбора станции на пульте-манипуляторе («)
и выносном табло (б)
регистрирующих реле Р1-Р8, а также реле задания маршрута без
открытия светофора БС и реле ПО — реле формирования сигнала
ТУ с приказом отмены. При незаконченных действиях диспетчера
реле НД выключается тыловым контактом реле передачи сигнала
ТУ или тыловым контактом реле отмены. Время на манипуляции
по формированию одного сигнала ТУ отводится примерно 20 с. Если
за это время ДНЦ не закончил формирование сигнала, то через за-
медляющую приставку ЗПР-2 включается реле ЗУ (см. рис. 5.9) и,
следовательно, зуммер, привлекая внимание диспетчера к необхо-
димости либо завершить начатые манипуляции на пульте, либф
отменить их.
Рис. 5.9. Схема замедляющего устройства ЗПР-2
184
5 Рис. 5.10. Схема включения реле незаконченных действий
W
«
* Наборный регистр маршрутносишальных приказов. Этот регистр фик-
сирует действия ДНЦ по формированию маршрутно-сигнальных прика-
зов, связанных ©переводом стрелок и управлением светофорами. Д ля этого
используются кнопки, расположенные в центральной части пульта-ма-
нипулятора (рис. 5.11). Кнопки сгруппированы по четырем вертикаль-
ным рядам: первый ряд содержит кнопки 11—13, второй — кнопки
21—27, третий—кнопки 31—37, а четвертый ряд— кнопки 41—43. Прак-
тически используется необходимое количество кнопок различных рядов
в соответствии со схемой путевого развития обобщенной станции, учи-
тывающей разнообразие путевых планов станций диспетчерского круга.
На рис. 5.12 приведена схема путевого развития обобщенной
станции, составленной для всех ЛП примерного однопутного учас-
тка железной дороги. В табл. 5.3 для этого участка дано распреде-
ление управляющих приказов по импульсам исполнительной части
сигнала ТУ. Первые четыре группы предназначены для формиро-
вания маршрутно-сигнальных приказов, а остальные три — для
^Одиночных. Так'группа 1 содержит три приказа МН1, МН2, МНЗ
дня задания маршрутов в нечетной горловине и три приказа СНП, СЧО,
185
ВРН ОРН
AI3O О А14
РОН РО
О' о
АПО ОАПО
О о
МУН МУЦ
о о
ВАН ВАЦ
О о
ВМ ПМУ
АЗО ОА4
ОЗ ПО
AIQ ОА2
ВРЧ ОРЧ
Б13О ОЫ4
ВК РОЧ
о о
о о
МУ МУЧ
о о
ВТ ВАЧ
о о
СУ AM
БЗО QB4
БС ПДС
Б»О ОБ2
Cl С2
О о
CI3 CI4
О о
сз
о о о о
С15
о о о о
С12
О О О О О О
С24
О О О О О О
Рис. 5.11. Схема расположения кнопок на панели управления пульта-манипулятора
СЗН для управления светофорами в этой горловине. Наличие, напри-
мер, в сигнале ТУ активных импульсов 10 и 15 означает: установить в
нечетной горловине стрелки на первый путь 1П (МН 1) и открыть вход-
ной светофор Н (СНП). Приказы МН 1 и СЧО соответствуют установке
маршрута отправления с первого пути 1 П и открытие выходного свето-
фора 41. Приказы МН1 и СЗН — это установка стрелок в нечетной
горловине в направлении первого пути 1П без открытия светофоров, а
если какой-либо светофор был открыт, он должен быть закрыт.
Рис. 5.12. Схема путевого развития обобщенной станции диспетчерского круга
186
Номер команды в группе Группы двойных (маршрутно-сигнальных) приказов Группы одиночных приказов
1 2 1. 3 4 5 6 7
1 МН1 11-21 М1-1А 21-31 М2-2А 22-32 Нет МЧ1А 31-41 ВРН МУН РОЧ
2 МН2 11-22 Ml-2 А 21-32 М2-4 22-34 Нет МЧ2А 32-41 ОРН МУЧ ОРОЧ
МНЗ 11-23 Ml-ЗА 21-3.3 Нет МЗ-ЗА 23-33 МЧЗА 33-41 ВРЧ МУЦ РОН
4 М1-4 21-34 Нет МЗ-5 23-35 МЧ4 34-41 ОРЧ МУ5 г ОРОН
5 М1-5 21-35 ' .1 МЧ5 35-41 АПО ВАЦ СУ
6 СНП счг СЧ2> счз СНО ОАПО » ВАН ОСУ
7 счо СНГ СН2 CH3 счп AM ВТ ВК
8 сзн ч сзг С32 сзз сзч « ОАМ ВАЧ ОК •
Аналогично по группам 2 и 3 устанавливаются маршруты переда-
ли и выполняется управление маршрутными светофорами, а по груп-
пе 4 — управление стрелками и светофорами четной горловины.
) В схему наборного регистра (рис, 5.13) входят маршрутно-сиг-
- нальные кнопки 11,21—23, *31—35,41 и соответствующие им реле,
[1 имеющие такое же наименование, а также реле МВ, СН, СЧ и БС.
Рассмотрим работу схемы, например, при задании маршрута при-
ема на первый путь в нечетной горловине с открытием входного све-
тофора Н. При нажатии кнопки 11 реле 11 (тип КДРШ1-31/92) пер-
воначально включается, продолжает удерживать якорь по обмотке
—12 (31 Ом), затем после размыкания собственного тылового кон-
такта — по двум обмоткам I]—12 и II —П2 (92 Ом), соединенным
последовательно и согласно, и, наконец, после замыкания собствен-
Яого фронтового контакта удерживает якорь в притянутом состоя-
нии только по обмотке II ।—П2. После отпускания кнопки 11 обмот-
I ка реле 11 оказывается подключенной последовательно с обмоткой
| реле СН (КДРШ 1-65), имеющей сопротивление 65 Ом, в результате
срабатывает реле СН, а реле 11 продолжает удерживать свой якорь в
| притянутом состоянии.
г
S
I 187
oo
oo
Рис. 5.13. Схема наборного регистра маршрутно-сигнальных приказов
Включившееся реле СН подключает обмотки Ij—12 реле 11,31—35 не-
четного ряда через провод 3 к обмотке реле зуммера ЗУ (см. рис. 5.9). Если
^теперь будет нажата любая из кнопок этого ряда, реле, соответствующее на-
жатой кнопке, не включится, а сработает реле ЗУ, имеющее сопротивление
280 Ом. Оно включит зуммер, что будет свидетельствовать о неправильных
действиях ДНЦ на пульте-манипуляторе.
При правильных действиях диспетчер нажимает одну из кнопок чет-
ного ряда, в рассматриваемом примере — кнопку 21 (см. рис. 5.13). Сра-
батывает реле 21, а после отпускания кнопки — реле МВ (КДРШ 1-65).
Схема приходит в исходное состояние в том случае, если все дей-
ствия на пульте-манипуляторе были выполнены правильно и сигнал
f ТУ был передан на ЛП. После передачи сигнала ТУ кратковременно
[срабатывает реле ППГ, выключая реле 11, 21, СН и МВ.
г, Реле БС (КДРШ 1-31/92) предназначено для формирования сигна-
Глов ТУ на установку маршрутов на линейных пунктах без открытия
[светофоров или для закрытия соответствующих светофоров. Это реле
рключается при нажатии кнопки БС до начала задания маршрута или
[После нажатия и отпускания первой кнопки. После отпускания вто-
|рой кнопки реле БС уже включено быть не может, а нажатие кнопки
|БС вызывает включение зуммера — сигнала неправильных действий.
I Наборный регистр одиночных приказов. Регистр (рис. 5.14) пред-
!йазначен для фиксации действий ДНЦ по заданию на ЛП одиноч-
ных приказов в группы 5, 6 и 7 (см. табл. 5.3).
| В схему регистра входят реле 51—58, 61—68, 71—78 (КДРШ1-
|31/92), которые управляются кнопками, имеющими наименование
[одиночных приказов, а также реле КВ, ПО и ПМУ. Первая цифра в
Наименовании кнопочных реле 51—58, 61—68, 71—78 — номер груп-
1пы, вторая — номер импульса исполнительной части сигнала ТУ.
|В табл. 5.4 приведено соответствие между одиночными командами,
[Кнопками пульта-манипулятора и реле регистра.
| При нажатии кнопки включается и самоблокируется реле, соот-
||етствующее данной кнопке, а при ее отпускании последовательно с
^включившимся кнопочным реле срабатывает реле КВ (КДРШ 1-65).
t ряд приказов, таких, как ДМ и ОАМ, СУ и ОСУ, ВК и ОК, формиру-
ется нажатием одной и той же кнопки, однако при отмене Приказа
предварительно нажимается кнопка отмены ПО. Сигналы ТУ на пе-
Йедачу стрелок на местное управление формируются после нажатия
рвух кнопок: кнопки выбора района местного управления МУН,
ЙЛУЧ, МУЦ, МУ5 и кнопки ПМУ — пуска местного управления.
Е 189
Рис. 5.14. Схема наборного регистра .одиночных приказов
-г
Таблица 5^4
К- . Команда Содержание команды Кнопка ПМ Реле регистра
ВРН f г. i орн ВРЧ L , Г ОРЧ 1 АПО 1: ОАПО I | , ОАМ мун !г муч й- Ci и к- МУЦ | МУ5 I ВАЦ | ВАН Р ВТ И вач II роч И- ороч I I рон и орон 11 су II ОСУ |г ВК Юру > В ок ЮЗ * “ КнГЖ *' Н— Включение разъединителя (PH) высоковольтной линии автоблокировки в нечетной горловине станции , Отключение PH Включение разъединителя (РЧ) высоковольтной линии автоблокировки в нечетной горловине станции Отключение РЧ Включение автоматической пневмообдувки стрелок * 1 v Отключение АПО Включение системы автоматической установки маршрутов на линейном пункте Отключение AM Передача стрелок нечетной горловины станции на местное управление Передача стрелок четной горловины станции на местное управление Передача стрелок центральной горловины станции продольного типа на местное управление Передача стрелок, примыкающих к пятому пути станции на местное управление Передача акустического вызова к телефону в центральную горловину станции ' То же, в нечетную горловину То же, в помещение ДСП То же, в четную горловину Разрешение на отправление поездов в четном направлении Отмена РОЧ Разрешение на отправление поездов в нечетном направлении Отмена РОН Перевод станции на сезонное управление Отмена СУ Включение на станции устройств формирования сигналов ТС Отключение на станции устройств формирования сигналов ТС А13 А14 Б13 . Б14 А9 А10 Б4 А2,Б4 А7,А4 Б8,А4 А8,А4 Б7.А4 А6 . А5 , Б5 Б6 Б12 А2, Б12 АН А2, АН БЗ А2,БЗ БН А2, БИ 51 52 53 54 55 56 57 * f \ 58 61 62 63 64 65 66 67 68 71 72 73 74 75 76 77 78
191
Шифратор кода номера группы и кода команд. Шифратор
(рис. 5.15) содержит групповые Г1—Г4 и регистрирующие Р1—Р8 реле.
Они включаются контактами кнопочных реле наборных регистров
маршрутно-сигнальных и одиночных приказов, а также реле СН, СЧ,
БС и ПМУ. Схема строится в соответствии с таблицей распределения им-
пульсов исполнительной части сигнала ТУ (см. табл. 5.3). Во избежание
образования обходных цепей используется диодная матрица.
Контакты групповых и регистрирующих реле образуют цепи
шифрации, которые формируют импульсы 7—18 сигнала ТУ. Пра-
вильность включения групповых и регистрирующих реле (рис. 5.16)
контролируется схемой реле передачи ПР, после срабатывания ко-
торого включается главное реле Г (см. рис. 5.15) и передается сиг-
нал ТУ. Реле ПР (см. рис. 5.16) получает питание лишь в том слу-
чае, если групповые реле сработали в соответствии с табл. 5.2,
а регистрирующие — в соответствии с табл. 5.3.
Задание маршрутов сквозного пропуска. Для повышения эффек-
тивности работы поездного диспетчера предусмотрено упрощенное
задание маршрутов сквозного пропуска пи главным путям ^танций
диспетчерского и сезонного управления. Для этого на пульте нажи-
маются кнопки первого и четвертого рядов. Направления устанав-
ливаемых маршрутов определяются порядком нажатия этих кнопок.
На станциях с поперечным путевым развитием автоматически фор-
мируются два сигнала ТУ, передающих приказы на установку марш-
рутов приема и отправления. На станциях с продольной схемой рас-
положения приемо-отправочных путец дополнительно формируется
сигнал ТУ, обеспечивающий установку маршрута передачи.
Рассмотрим, например, задание маршрутов сквозного пропуска в не-
четном направлении на станции поперечного типа. При нажатии кноп-
ки 11 (см. рис. 5.13) срабатывает реле 11, а при ее отпускании — реле
СН. Последнее включает реле Р6 (см. рис. 5.15). При нажатии кнопки
41(см. рис. 5.13) включается реле 41, а после отпускания этой кнопки —
реле МВ. Через фронтовые контакты реле 11, 41, МВ и ПСК с провер-
кой выключенного состояния реле БС включается реле сквозного про-
пуска СП (КДРШ 1-31/92) (рис. 5.17) и самоблокируется. В этой схеме
реле ПСК являются повторителями реле ПС станций с поперечной схе-
мой, а реле ПСД — с продольной схемой путевого развития. Затем по
проводу 1 подключается питание к реле Г1, Г2 и Р1 (см. рис. 5.15). После
включения указанных реле срабатывает реле ПР (см. рис, 5.16), что при-
водит к передаче первого сигнала ТУ с управляющими приказами МН1,
СНП на установку маршрута приема в нечетной горловине на первый
путь и открытие входного светофора Н.
192
Рис. 5.15. Схема включения групповых и регистрирующих реле
• ♦ -• 1
ч
в „
7 Чак 92 1 93
Рис. 5.17. Схема включения реле сквозного пропуска
1£4
«
. Г
к
I По окончании передачи сигнала ТУ выключается главное реле Г,
в вследствие замедления реле ПГ кратковременно включается
Беле ППГ, что приводит к выключению реле И, 41, Г1, Г2 и Р1.
№ie СН и МВ остаются включенными за счет замкнутых фрон-
&вых Контактов реле СП (см. рис, 5.13). Реле? СП в этой ситуа-
шш также не выключается^ так как его цепь самоблокировки со-
храняется через фронтовой Контакт реле СН и тыловой^крнтакт
ЬлеГ4. " л,.;/
I После выключения реле ППГ (суммарное замедление реле £&.
ИПГ составляет примерно 400 мс) через провод 2 подключается •
питание к реле Г1, Г4 и Р1. В результате вновь срабатывает реле
ПР, что приводит к передаче второго сигнала ТУ с управляющими
приказами МЧ1 и СНО. Это соответствует заданию Маршрута от-
правления в четной горловине станции и открытию выходного све-
тофора Н1. После передачи второго сигнала ТУ вновь кратковре-
менно срабатывает реле ППГ, что приводит к выключение реле
П,Г4,Р1,СП» СИ, МВиРб. •
L Задание маршрутов сквозного пропуска на станциях продоль-
ного типа выполняется с использованием реле СП, СП1 и СП2.
[ 5.4. Передача сигналов телеуправления
к Для передачи сигналов ТУ на центральном посту используются фильтр
нижних частот ФА (см. рис. 5.4), четырехчастогаыи генератор ЦТ, моду-
юпор-шифратор и распределитель сигналов ТУ (блок ЦШР), наборный
регистр HP, пйвное реле Г и генератор тактовых импульсов. > - -J
Е:_ При отсутствии передачи сигналов ТС реле Г выключено, поэто-
му тактовый распределитель ЦШР заторможен в позиции 0
Ьис. 5.18), а на резисторах R54 и R55 находится высокий потенциал
Pj. Напряжением смещения С/2—закрыты транзисторы VT1, VT3,
|ГГ4 и VT6 ЦШР (рис. 5.19), а транзистор VT2 открыт через резистор
fc. Вольт-амперные характеристики диодов VD2 и VD60 смещены в
юяожительном направлении коллекторным током транзистора VT2,
уэтому контур КЧ генератора ЦГ зашунтирован. Транзистор VT1
ДШР закрыт, поэтому частота, вырабатываемая генератором ЦГ,
пр< деляется контуром КН. Через трансформатор Т4 и фильтр ФА в
поступает частота f4y —* частота покоя.
. . 195
Рис. 5.18. Схема шифратора и распределителя центрального поста
Рис. 5.19. Схема управления частотой генератора сигналов телеуправления
t
К фильтру ФА
197
При передаче сигналов ТУ тактовые импульсы формируются генера-
тором ГТЧ и делителем частоты 1/32, размещенными в блоке Л Г
(рис. 5.20), а также делителем частоты 1/6, находящимся в блоке ЦС
(рис. 5.21). Частота ГТЧ стабилизируется кварцевым резонатором. Гене-
ратор ГТЧ вырабатывает синусоидальные колебания частотой 4000 Гц,
которые ключевым транзистором VT10 и усилительным транзистором
VT11 преобразуются в прямоугольные импульсы постоянного тока час-
тотой 4000 Гц. Эта последовательность прямоугольных импульсов через
делитель 1/32 (триггеры 1ТР—-5ТР) поступает на клемму 8 блока ЦС.
Частота этих импульсов составляет 125 Гц, период следования — 8 мс.
Рис. 5.20. Схема формирования тактовых импульсов на центральном посту
8ЦС
При каждом закрытии транзистора на выходе Q триггера 5ТР (состо-
яние 1) блока ЛГ происходит заряд конденсатора С1 протекающим базо-
вым током транзистора VT1 блока ЦС (рис. 5.21). Правая обкладка кон-
денсатора С1 получает положительный потенциал (t/j — логический 0),
а левая — отрицательный (М — логическая 1).
1,98
/Через 16 тактов ГТЧ, т.е. через 4 мс после переключения триггера
5ТР (см. рис. 5.20) в состояние 1, на выходе 5 ЛГ появляется сигнал
рюгического 0, так Как триггер 5ТР возвращается в исходное.состря-
$ие т состояние. 0. Приэтом на быхоте Q5TP Появляется сигнал ло-
гического О; поступающий на левую $§Кдадку конденсатора € 1. В со-
ответствии со вторым законом коммутации напряжение на конденса-
торе С1 сохраняется, поэтому потенциал правой Ьбкладки С1 и, сле-
довател^но,потенциал базы транзистора .VT1 увеличивается почти в
2 раза по сравнению с потенциалом эмиттера, что вызывает закрытие
VT1. Закрытое состояние этого транзистора поддерживается разря-
дом конденсатора Й1 до тех пор, пока потенциал базы внойь не станет
ниже потенциала эмиттера, после чего транзистор вновь открывает-
ся. Таким образом, на коллекторе транзистора VT1 формируются пря-
моугольные имлудкы частотой 125 Гц с крутыми фронтами. .г
Импульсцыи ре$им работы транзистора VT1 инверсно, повторяют
транзисторы ЛТ2 и VT5, если при этом закрыты транзисторы VT3 и
VT4, которые исключают одновременную передачу сигналов ТУ ц ЦС.
Црц. отсутствии передачи сигнала 5ТУ, контакты главного' реле Г вык-
лючены^ транзистор VT4 закрыт, поэтому импульсы с коллекгора тран-
зистора VT Г поступают на базу транзистора VT5, который переклю-
чает делитель 1/28 (триггеры 1ТР-5ТР). Делитель используется для
определения момента времени формирования сигнала ЦС., /
! При передаче сигнала ТУ включаются реле наборного регистра, за-
тем реле ПР, которое включает главное реле Г (см. рис. 5.16). Реле Г
включает реле ПГ, самоблокируется через открытый транзистор Т26
ЦШР, растормаживает триггеры распределителя 1ТР-5ТР ЦЩР и триг-
геры делителя 6ТР-8ТР блока ЦС; отключает потенциал t/j с клеммы
,15 блока ЦС; соединяет клеммы 9 и 16 блока ЦС, поэтому импульсы с
коллектора транзистора VT2 начинают поступать на вход триггера 6ТР
при условий, что в данный момент отсутствует передача сигнала ЦС.
На резисторе R9 имеется высокий потенциал и транзистор VT3 закрыт.
Триггеры 6ТР—8ТР (см. рис. 5.21) делителя 1/6 включены по схе-
ме суммирующего счетчика, поэтому должны делить частоту 125 Гц
на восемь. Однако благодаря подгоночной цепи С21, R101 и VD47
триггер 7ТР при поступлении на вход делителя 1/6 пятого импуль-
са имеет внеочередное переключение (табл. 5.5), поэтому на выходе
делителя импульсы следуют с частотой 125/6 Гц и периодом 48 мс.
На вход тактового распределителя ЦШР эти импульсы поступают
через клеммы 14 блока ЦС и 14 блока ЦШР.
200
1
Таблица 5.5
L-j<
I
.? «Я.
§йсло импульсов ji входе делителя и. ?.пч1/6 <; », ; ",'Г "">>7 ! Состояние триггера > '.‘i I Id. -л,- ; i 41 • ’ > , - Примечайте* -. t • ;»- о;.
6ТР 7ТРи 8ТР
^4.' t ‘ Й i •. О’- 4= о ? •? • о •. Исходное состояние делителя 1/6,
|jji j’J? ! ;hT. . L Л Ь - • т» [ . • • 1 Г ! 0.'" <• •!'»<: •?< .- ;:.'»}( г-.' • - < Г . ’ * -
В* Й- fcVA.jf J Г • 0 0 ' г ' а ' *5
ш 1 г Ч1 * 1 п 1’ . ‘ --J > -i • v;S<»
Г“,!-s • Н-' BUG < .с - ' 0 . '1 ^|,/г :"1 Б Заряд конденсатора C21 '' L/
-’1. .4 . 'i Внеочередное переключение 7р?} £ U..»— ***" " !»!» -- -- --"
tV' *:'i 1 f. *>. r *' irr'.v ti '.
if- Тактовый импульс 1 устанавливает распределитель ЦШР на позицию /
тзёл. 5.6). С выхода Q триггера 1ТР и резистора R54 отключается Потен-
рщл что приводит к' переключению транзисторов, управляющих час*
й_т и генератора ЦТ: открываются VT3 и VT4, а Транзистор VT2 закрывав
Коллекторным током транзистора VT4 смещаются в пСложигёйьнсий
Правлении вольт-амперные характеристики,ДИо^ов VD4 иУЦб. В ре-
уд’Гате шунтируется контур КЦ генератора ЦТ, а Шунт с контура КЧ сни-
зятся. Транзисторы Т1 и Т5 по-прежнему закрыты, поэтому в линейную
кпь постуггаегчастота^., частота синхроимпульса сигнала ТУ. Изме*
Бине Частоты » линейной цепи с Ду наДу является для ЛП Признаком
: литения сигнала ТУ. Заметим, что признаком сигнала ЦС, который
& передается по каналу ТУ, является изменение частоты В линейной
сДуНаД;.;£‘. '?::Ч
' у
!
К.ПИЦЙЯ feoctipe- гдели- k теля 1ТР 2° *1 2ТР 21 [ ч,.; ЗТР 22 4ТР 23 ’ • .л. 24 ‘ 5 Закрыты транзисторы и низкий потенциал ... на резисторах ' . _ • Но^ер, частота и А» Наименование импульсов сигнала । ТУ
0 0 А 0 0 ‘ , 0 VT16 VT?Q Нет У' * /»у Л ,, > » , t
1 1 0 ; 0 0 0 VT16 VT20 R54 -U: 0 СИ,
F^5 1 л*» • [%; 2 0 1 0 0 > уд VT17 VT20 R55 гйг>- ''к СИ
|у з 1 1 0 0 J л 0 VT17 VT20 RS4 0 ' fly СИ
Q 0 1 0 0 VT13 VT20 Нет ’ fk: АС
|Г;5 1 0 1 0 . 0 VT18 ♦ VT20 R54 2 • fly АС
201
к
-х -.
*•**4 Ок^^ние^тоблицы 5_б
Утн f:v ililrJ it.;< .«•< .РГиГТ: ' : *• . • Р; ч У •
Позиция расЛрё- ‘•дейй«-'? -жаедя у 9 Bi*r' j • 2TP‘ ^2f fj.s <<41 r3TP 22 Я5П1 *s. j 4TF 23 *> .# • $Т₽‘ '2“ '’ii.n f » ' _ гч-.u-i Закрыты <* * транзисторы и ‘i,f J низкий потенциал ! л На резисторах ч > r-’IT""'—'•’-Т;ЛГ“ ~ Номер, частота и ! Наименование: импульсов Сигнала •И? -Z ’ТУ .!•
6 0 1 1 0' 0 • ' VTf9^ VT20 Нет 3 Ы" AC
7 1рЁ ? p ’ b?;< 0 f VT19 VT20 R54 4 by1 !ac
’ *t? 1? Ч’ “! 8, -'ь.чл , 0 . У .* J 2 9-' 0х rtj £ . „1. o’. • .r: ... VT16 VT21 l Л x 1 | Г . -J Нет j - .| 5 , Ay, AC
О С < h1.4 Г' /0 0/ ‘ b Vi 0 ,VT16 VT21 R54 \ fly AC
i-'jJG ’ вл. : .T OP VT17 VT21 Нет 7 Т- Ay НГ
; fl ьйя г b* (p 'VT17 ’ VT21 R544 8 ' Л/ НГ
b^. 0' 1:V’6 tJ * Vtib VT2? Her 9‘ % НГ
У i .1 0 VT18 VT21 !.. .. ... * R54 J A . . T 10 £Г IK j
< * 14 _-.G. i^’s. ?1 Xt r .ft 0 YT19 VT21 Her U ' 2?
•,-13 . /:ll> !- *T Ь ’ 0 VT19 VT21 * R54 12. Л/' 3K
0 : 0< .• 0 ’ -0 1 VT16 VT22 Нет 13 - Ду ' 4K
^‘77^ '•r* 0 t 0 A b Iй VT16 VT12’ R54 14 h,‘ 5K
18 V’’ 1' •''b ‘ 1 VT17 ЛП22 J- Нет 6K
1 & . ; ii 1. 0 "o 1 VT17„ VT22 R54 16 Ay 7K
. )20г. ~ 0 o ’ bg O’ 1 VT18 VT22 Нет . 17 Ay 8K
21 ' t; 0 I4 O’ 1 •VTlfc VT22 R54 18 НГ
22 0 I 1 0 1 VT19 VT22 Нет — Ay
. 23 > J 4 1 “i 1 - 0 ’ 1 VT19 VT22 Нет ’ >. -Г п ь .A ' —
- 24 6 0. .0 - 1 1 VT16 VT23 Нет Ay -r -v
25 0 0 0 1 1 VT16 VT23 Нет Ay
•}• ►’•.-5 г! .V... Г4< ’ J
V.S Г/ii'iif<.') •'«»? *->j :'! •' •’* &** 71 i-
При поступлении второго тактового импульса на вход распредели-
тель ЦШР йереключается на позицию Z С шин 2 и 00, диодов VD27 и
VD28, а также с резистора R55 снимается высокий потенциал Ц. В
шину тактов Т продолжает поступать потенциал М. Состояние транзи-
сторов VT1—VT5, управляющих частотой генератора ЦГ, не изменяет-
ся. В линейную йёпь продолжает поступать частота/2у — частота син-
хроимпульса бйгнала ТУ.i4 Ч;
202
д
Во время третьего тактового импульса распределитель ЦШР пе-
чается на позицию 3. Вновь понижается потенциал на резис-
ре R54, формирование синхроимпульса СИ продолжается в тече-
ic трех тактов. Длительность СИ, равная 144 мс, необходима для
хдготовки устройств на всех ЛП к приему сигнала ТУ, где додж-
if последовательно сработать несколько реле.
F На четвертом такте распределитель ЦШР переключается на по-
дию 4, что приводит к понижению потенциала иа шинах 4 и 00
пределителя и на клемме 1 ЦШР. К резисторам R54 и R55 под-
чается потенциал С/р поэтому транзисторы VT3 и VT4 закрыва-
ется, а транзистор VT2 открывается. Частота, посылаемая в линей-
ю цепь генератором ЦГ, определяется контуром КН. В линейной
формируется первый рабочий импульс сигнала ТУ, относящийся
ькоду адреса станции.
Если в этом коде первый рабочий импульс должен быть передан
активным качеством в соответствии с табл. 5.1, то Потенциал М
клеммы 1 ЦШР через диод и фронтовой контакт реле С1 поступает
L шину НА — нечетных активных тактов. Открывается транзистор
Т1, смещая характеристику диода VD1 в положительном направле-
нии, что равносильно соединению клемм 5 и 6 генератора ЦГ. К кон-
у КН подключается конденсатор С6, и в линию посылается нечет-
частота /Зу с активным импульсным признаком. Если контакт реле
1 разомкнут, то VT1 остается в закрытом состоянии, конденсатор Об
подключается, в линию посылается нечетная частота Ду с пассив-
импульсным признаком.
Формирование рабочих импульсов 2—18 происходит аналогично на
ициях тактового распределителя 5—21 в соответствии с табл. 5.6.
гивное или пассивное качество соответствующих импульсов опре-
яет состояние реле С, Г и Р.
При поступлении на вход ЦШР тактового импульса 22 распре-
итель переключается на позицию 22, понижается потенциал на
инах 6 и 16, что приводит к открытию транзистора VT24, кото-
дй подает высокий потенциал Ц на резистор R54. Поэтому на
«иции 23 управляющие транзисторы VT3 и VT4 не открываются,
^сокий потенциал на R54 сохраняется еще на позициях 24 и 25 из-
рдизкого потенциала на шинах 0 и 24. Таким образом, с такта 22
Г’25 в линейную цепь посылается частота Ду, чем обеспечивается
Гтервал между подряд передаваемыми сигналами ТУ. Этот интер-
203
вал необходим для приведения устройств линейных пунктов в ис-
ходное состояние.
В начале такта 25 открывается транзистор VT25, который зак-
рывает диод VD58, прекращая поступление тактовых импульсов
на вход распределителя. Одновременно закрывается транзистор
VT26, размыкая цепь самоблокировки главного реле Г. Послед-
нее выключается и приводит схему передачи сигналов ТУ в
исходное состояние.
5.5. Прием сигналов телеуправления
Для приема сигналов телеуправления на каждом линейном пункте ус-
танавливается следующая аппаратура (см. рис. 5.5): линейный трансфор-
матор 1ЛТ, линейный усилитель (ЛУ), линейный демодулятор (ЛДМ). так-
товый распределитель, состоящий из счетчиков 1—10 и реле повторной
работы счетчиков РП, амплитудное реле А с повторителем ПА, регистри-
рующие реле 1Р—8Р, групповые избирательные реле 1ИГ—5ИГ; группо-
вые управляющие реле 1ГУ—7ГУ, управляющие реле НУ—17У, 21У—
27У, ..., 81У—87У, защитное реле ОС.
При отсутствии передачи сигналов ТУ с линейной цепи через
трансформатор 1ЛТ и усилитель ЛУ в линейный демодулятор ЛДМ
приходит ток частотой покоя (рис. 5.22). Через трансформатор
Т5 ЛДМ этот ток поступает в базовую цепь транзистора VT1, рабо-
тающего в линейном режиме. В его коллекторной цепи включены
четыре резонансных контура, каждый из которых настроен на одну
из частот сигнала ТУ. При приеме частоты Ду наибольшее падение
напряжения возникает на контуре К4, сопротивление которого току
данной частоты является (теоретически) бесконечно большим.
Переменное напряжение со вторичной обмотки трансформато-
ра Т4 поступает на выпрямительный мост В4, постоянный ток с
которого подается на базу транзистора VT5. Транзистор закры-
вается, создается базовая цепь транзистора VT6, проходящая че-
рез обмотки 3-4 поляризованных реле ОИ и 2И. По обмоткам
3-4 реле ОИ и 2И (РП-4) получают питание током обратной по-
лярности, а по обмоткам 1-2 — прямой. Транзистор VT6 открыва-
ется, и по его коллекторной цепи реле АИ (РП-4) получает пита-
ние током прямой полярности. Реле АИ, ОИ, 2И включают свои
повторители ПАИ (КДРШ 1-280), ПОИ (ИР5-1800) и П2И
(ИР5-1800), установленные вне блока ЛДМ.
204
ЛУ
✓ ™
Рис 5 22 Схема линейного демодулятора
205
Реле А И предназначено для контроля исправного состояния ка-
нала ТУ. При его неисправности, когда ни одна из частот в ЛДМ
не поступает или поступает с недостаточным для нормального при-
ема уровнем, реле АИ и его повторитель ПАИ выключаются, от-
ключая схему приема сигналов ТУ.
При поступлении синхроимпульса (СИ) сигнала телеуправления,
передаваемого частотой Л,, транзистор VT5 открывается. Частота /^у
выделяется контуром К2. Ток, возникающий в выпрямительном мосту
В2, проходит через резистор R10 и вызывает закрытие транзистора VT3.
На резисторе R10 возникает напряжение, полярность которого запира-
ет другие выпрямительные мосты. Это прспятст вуст прохождению по-
мех, выделяемых неработающими в данный момент контурами.
При закрытии транзистора VT3 потенциал на его коллекторе по-
нижается, что приводит к образованию базовой цепи транзистора VT6
через обмотку 1-2 реле ОИ и обмотку 3-4 реле 1И. Таким образом,
транзистор VT6 поддерживается в открытом состоянии, реле АИ и ОИ
получают питание током прямой полярности, а реле 1И — обратной.
В результате переключаются реле ПОИ и П1 И, что приводит к сраба-
тыванию реле А(КДРШ 1-435) и ПА (КДРШ 1-120), предназначенных
для контроля непрерывности пост упления сигнала ТУ (рис. 5.23). Од-
новременно до размыкания тыловых контактов реле ПА в распреде-
лил еле включается счегчик 1, который встает на первую цепь само-
блокировки через тыловые контакты других счетчиков.
В табл. 5.7 показана динамика переключения реле ПОИ, П1И и
П2И на выходе демодулятора ЛДМ при приеме сигнала ТУ на стан-
ции с кодом адреса 235 и управляющими приказами «Установить
маршрут в нечетной горловине (группа 1, код 78) на первый путь
(1У) и открыть входной светофор (5У)». В таблице используются
обозначения: (->) — реле под током прямой полярности и (*-) —
реле под током обратной полярности.
При приеме первого информационного импульса приказа ТУ,
например, частотой Ду, в ЛДМ (см. рис. 5.22) открывается транзис-
тор VT3, а транзистор VT5 закрывается. Реле ОИ и 2И получают
питание обратной полярности, в результате чего в распределителе
через фронтовой контакт счетчика 1 и настроечную перемычку пла-
ты НП1 включается счетчик 2, который самоблокируется через ты-
ловые контакты остальных счетчиков (см. рис. 5.23). Для счетчика 1
образуется вторая цепь самоблокировки через два собственных кон-
такта и контакты реле ПОИ, ПА, ОС (КДРШ 1-280) и ПАИ.
206
Рис. 5.23. Схема распределителя сигналов телеуправления линейного пункта
Таблица 5Z 7
Номер импульса сигнала ТУ Частота Состояние реле Примечание
ПОИ П1И П2И
Нет /4у —> <— Частота покоя
0. СИ Ьу *— <— Синхроимпульс
1. ЛС Лу —> <—
2. ЛС /|у <— —> Код адреса станции N (235)
3. ЛС /зу —> —>
4. ЛС fly <— <—
5. АС f Зу —> —>
6. ЛС fly <— <—
7. НГ f Зу —> —>
8 НГ fly <— —► Код номера группы 1 (7,8)
9. НГ f4 у —> <—
10. 1У /и <— —> Перевод стрелок
11.2У f 4у —> <— —
12. ЗУ fly <— <— —
13. 4У f*y —* <— —
14. 5У fly <— <— —
15. 6У f 3y —> —> Открытие светофора
16. 7У fly <— <— —
17. 8У f 4y —> <— —
18 НГ fly <— <— Код номера группы 1
Нет f^y —> <— Частота покоя
Необходимо отметить, что счетчик 2 по указанной цепи срабатывает
лишь на тех линейных пунктах, на которых настроечная перемычка уста-
новлена в положение П. На линейных пунктах, согласно адресам которых
первый импульс должен быть активным, счетчик 2 не включается. Для
исключения бесполезной работы распределителей в этом случае исполь-
зуется защитное реле ОС (КДРШ 1 -280), имеющее настройку на плате НП2,
инверсную по отношению к настройке распределителя. Сработав на ка-
ком-либо такте, реле ОС отключает распределитель и остается во вклю-
ченном состоянии через фронтовой контакт реле ПА до окончания приема
данного сигнала ТУ.
208
При приеме второго импульса включается счетчик 3 и самобло-
кируется по первой цепи. Счетчик 2 самоблокируется по второй
цепи, а счетчик 3 отключается.
Поступление следующих импульсов вызывает поочередное включе-
ние счетчиков аналогично рассмотренному При поступлении девятого
импульса сигнала ТУ включается счетчик 10, а затем реле РП, которое
перестраивает схему распределителя так, что во втором цикле работы
счетчиков настроечные цепи не оказывают влияния на их работу. Дина-
мика работы распределителя приведена в табл. 5.8.
Табл и tf а 5.8
Номер импульса сигнала ТУ Частота Состояние реле- счетчиков распределителя Примечание
Вклю- чено Первая цепь Вторая цепь Выклю- чено
Нет — — — —
0. СИ fly It 1 — '
1. АС fly 2| 2 1 — - .
2. АС fly 3f 3 2 Il
3. АС f* 4t 4 3 21
4. АС fly 5f 5 4 31 —
5. АС hy 6f 6 5 41
6. АС fly 7t 7 6 5| —
7. НГ fay 8f 8 7 6| —
8. НГ f\y 9 8 71 —
9. НГ fay 10f 10 9 8| РП1
10 1У f\y It 1 10 П РП|
11.2У A 2t 9 Jfew' 1 101 рп!
12. ЗУ Ду 3f 3 2 п РП1
13. 4У A 4t 4 3 21 РП!
14 5У fly 5| 5 4 31 РП1
15. 6У 61 6 5 41 РП!
16. 7 У fiy 71 7 6 5! РП!
17. 8У fay 8t 8 7 61 РП!
18. НГ fiy — — 8 7» РП!
Нет fly — — — 81 РЩ
Для защиты от приема ложных команд схема приемных устройств
содержит схему регистрации принятого кода (рис. 5.24), состоящую из
209
реле 1ИГ—5ИГ (КДРШ1-120) и IP—8Р (КДРШ1-120) и схему реализа-
ции, в которую входят реле Н У—7ГУ (КДРШ 1-48). Включение группо-
вых управляющих реле и, следовательно, реализация принятого сигнала
ТУ возможна лишь в том случае, если приняты все 18 информационных
импульсов сигнала; зафиксированы четыре (седьмая группа) или два (ос-
тальные группы) активных импульса для выбора группы объектов; зареги-
стрированы в исполнительной части кода один или два активных импуль-
са при приеме команд соответственно в группы одиночных или маршрут-
но-сигнальных приказов.
Включение реле 1ИГ—4ИГ происходит соответс гвенно на седьмом,
восьмом, девятом и 18-м активных импульсах, а реле 1ГУ—7ГУ — на
18-м импульсе через контакты реле 1ИГ—5ИГ и 1Р—8Р. Реле, воздей-
ствующие на объекты управления 11У—17У, 21У—27У,..., 81У—87У,
срабатывают после включения реле 1ГУ-7ГУ.
5.6. Передача сигналов телесигнализации
Для передачи сигналов ТС на линейных пунктах устанавливается
следующая аппаратура (см. рис. 5.5): линейный генератор ЛГ, линей-
ный шифратор ЛШ, три блока группового избирали» 1ГИ—ЗГИ, со-
держащих шесть ключевых схем выбора группы контактов контрольных
реле; групповой распределитель ГР, состоящий из трех блоков тригге-
ров 1БТГР—ЗБТГР; шесть диодных блоков БДС.
Анализ схем передачи сигналов ТС целесообразно рассматривать с
момента окончания сигнала цикловой синхронизации.
Сигнал ЦС посылается по каналу ТУ при отсутствии передачи сигна-
лов телеуправления. В этот момент в линейной цепи частота покоя f4
кратковременно, на 64 мс, меняется на частоту f-ц, Реле ПОИ и 112И по-
лучают питание током прямой полярности, в результате чего на всех ЛП
включается реле приема сигнала ЦС (см. рис. 5.23). Замыкая фронтовой
контакт, реле Ц (КДРШ 1-436) на всех ЛП останавливает передачу сигна-
лов ТС, подготавливая устройства к работе в следующем цикле. Триггер
ТРД делителя частоты 1/32 блока ЛГ (рис. 5.25) устанавливается в состо-
яние 0, на его выходе возникает потенциал М, поэтому транзистор VT11
открывается по базовой цени через диод VD18 и резистор R37, препят-
ствуя прохождению тактовых импульсов от генератора ГТЧ к делителю
1/32; триггеры 1Т—5Т тактового распределителя шифратора ЛШ
(рис. 5.26) по входам S устанавливаются в состояние 1 (позиция 31); триг-
геры блоков 1БТГР—ЗБТГР группового распределителя ГР (рис. 5.27)
по входам R устанавливаются в состояние 0 (позиция 0).
210
Рис. 5.24. Схемы регистрирующих, групповых и управляющих реле
а9. С9 1-3 ГИ аО. сО 1-3 ГИ; 1-2 ЛШ
Рис 5 25. Схема линейного генератора ЛГ
1-5ЛШ 2ПТ
212
а!,а2 1БТГР 5ЛГ
Рис. 5.26. Схема лилейного шифратора
К контактам контролируемых реле а9, с9 1ГИ—ЗГИ 14 ЛГ 1ЛГ
213
Рис. 5.27. Схема группового распределителя линейного пункта
По окончании передачи сигнала ЦС частота fa в линейной цепи
вновь изменяется на частоту реле П2И вновь получает ток об-
ратной полярности, в результате чего растормаживаются триггеры
распределителя ЛШ, триггеры ГР, а триггер ТД блока ЛГ переклю-
214
чается в рабочее состояние высоким потенциалом подаваемым
па вход S до отпускания якоря реле Ц.
Низкий потенциал с выхода триггера ТД, ранее закрывавший
диод D6, теперь меняется на высокий, поэтому диод VD6 открыва-
ется. нарушая базовую цепь транзистора VTI1 через резистор R39.
Это приводит к тому, что через резистор R38 на базу транзистора
VT11 от ключевого транзистора VT10 генератора тактовой частоты на-
чинают поступать тактовые импульсы частотой 4000 Гц. При каждом
открытии транзистора VT11 положительные импульсы сею коллектора,
следующие с такой же частотой, приходят на вход делителя частоты 1/32,
образованного счетными триггерами 1Т—5Т блока Л Г. На выходе 5 ге-
нератора Л Г появляются тактовые импульсы частотой 125 Гц и перио-
дом следования 8 мс. Эти импульсы переключают распределитель ЛШ.
При поступлении тактового импульса 1 на вход распределителя
ЛШ (см рис. 5.26) все его триггеры переключаются в состояние 0
(позиция 0). Положительный импульс, возникший на выходе 1-4 ЛШ
с выхода Q триггера 5Т, устанавливает распределитель ГР на пози-
цию 1 (см. рис. 5.27).
До этого момента времени схемы устройств передачи сигналов ТС на
всех ЛП работали одинаково, как было отмечено выше. Дальнейшая ра-
бота схем разных ЛП зависит от того, является ли группа 1 рабочей для
данного линейного пункта или нет. Для примера рассмотрим случай, когда
формирование сигналов ТС ведется на первом ЛП. настроенном на пере-
дачу сигналов из первых шести групп контролируемых объектов. Дина-
мика переключения тактового распределителя блока ЛШ приведена в
табл. 5.9, а 1руппового распределителя — в табл. 5 10.
Тай.тца 5.9
....
Номер импульса на входе Состояние триггера Примечание Выход
IT 2Т зт 4Т 5Т
Нет 1 1 1 1 1 Исходное состояние I
1 0 0 0 0 0 Переключение Г Р в позицию 1 —
О 1 0 0 0 0 Начальный импульс 1ТС —
3 0 1 0 0 0 1РИ 111
4 1 1 0 0 0 2РИ 11-2
5 0 0 1 0 0 ЗРИ 11-3
6 1 0 1 0 0 4РИ 11-4
7 0 1 1 0 0 5РИ 11 5
215
Окончание таблицы 5.9
Номер импульса на входе Состояние триггера Примечание Выход
IT 2Т зт 4Т 5Т
8 1 1 1 0 0 6РИ П-6
9 0 0 0 1 0 7РИ П-7
10 1 0 0 1 0 8РИ П-8
И 0 1 0 1 0 9РИ П-9
12 1 1 0 1 0 ЮРИ П-10
13 0 0 1 1 0 ПРИ II-11
14 1 0 1 1 0 ПРИ П-12
15 0 1 1 1 0 13РИ 11-13
16 1 1 1 1 0 МРИ 11-14
17 0 0 0 0 1 15РИ П-15
18 1 0 0 0 1 16РИ П-16
19 0 1 0 0 1 ПРИ П-17
20 1 1 0 0 1 18РИ 11-18
21 0 0 1 0 1 ЮРИ П-19
22 1 0 1 0 1 20РИ П-20
23 0 1 1 0 1 Завершающий импульс —
24 1 1 1 0 1 — —
25 0 0 0 1 1 От крытие Т10 —
26 1 0 0 1 1 Заряд С6 —
27 0 1 1 1 1 Внеочередное переключение ЗТР —
28 1 1 1 1 1 — —
29(1) 0 0 0 0 0 Переключение ГР в позицию 2 —
30 (2) 1 0 0 0 0 Начальный импульс 2ТС —
31(3) 0 1 1 1 1 1РИ 11-1
и т.д. 1 1 1 1 1 2РИ П-2
Г а бл tu^a 5 1_0
Номер импульса на входе 1БТГР 2БТГР ЗБТГР Выход Примечание
1ТР 2ТР 1ТР 2ТР ITP 1 2 3
Нет 0 0 0 0 0 — — — Прием сигнала ЦС
1 1 0 0 0 0 а7 с8 а8 1ГР
2 0 1 0 0 0 а8 с8 а8 2ГР
216
Окончание таблицы 5.10
Номер импульса на входе 1БТГР 2БТГР ЗБТГР Выход Примечание
ITP 2ТР 1ТР 2ТР 1ТР 1 2 3
3 1 1 0 0 0 с7 с8 aS ЗГР
4 0 0 1 0 0 с8 а7 aS 4ГР
5 1 0 1 0 0 а7 а7 aS 5 ГР
6 0 1 1 0 0 а8 а7 aS 6 ГР
7 1 1 1 0 0 с7 а7 а8 7 ГР
8 0 0 0 1 0 с8 а8 а8 8ГР
9 1 0 0 1 0 а7 а8 а8 9 ГР
10 0 1 0 1 0 а8 а8 а8 10ГР
11 1 1 0 1 0 с7 а8 а8 ИГР
12 0 0 1 1 0 с8 с 7 а8 12ГР
13 1 0 1 1 0 а7 с7 а8 13ГР
14 0 1 1 1 0 а 8 с7 а8 14ГР
15 1 1 1 1 0 с7 с7 а8 15ГР
16 0 0 0 0 1 с8 с8 а7 16ГР
17 1 0 0 0 1 а7 с8 а7 17ГР
18 0 1 0 0 1 а8 с8 а7 18ГР
19 1 1 0 0 1 с7 с8 а7 19ГР
20 0 0 1 0 1 с8 а7 а7 20ГР
21 1 0 1 0 1 а7 а7 а7 21ГР
22 0 1 1 0 1 а8 а7 а7 22ГР
23 1 1 1 0 1 с7 а7 а7 2 ЗГР
Нет 0 0 0 0 0 — м —. Прием сигнала I (С
На позиции 1 группового распределителя триггер 1ТР блока
1БТГР переключен в состояние 1, а остальные триггеры в блоках
1БТГР, 2БТГР и ЗБТГР находятся в состоянии 0. Это соответ-
ствует наличию низкого потенциала М на клеммах а7 1БТГР, с8
2БТГР и а8 ЗБТГР, которые на данном ЛП соединены с клемма-
ми а2, аЗ, а4 первой ключевой схемы блока группового избнра-
ния 1ГИ (рис. 5.28). Однако она пока не срабатывает, так как на
вход al 1ГИ подается высокий потенциал с коллектора транзис-
тора VT1 блока ЛШ, который открыт, так как усилительные тран-
зисторы VT6 и VT11 закрыты. Настройка ЛП на передачу сигна-
лов из других групп приведена в табл. 5.10.
217
Рис 5.28 Схема блоков группового набирания линейного пункта
К групповому распределителю (напройка линейного нункла)
218
При поступлении на вход 1-4 шифратора тактового импульса 2
транзистор VT6 открывается, вследствие чего закрывается транзис-
тор VT1 и снимается высокий потенциал с выхода 1—1 ЛШ и клеммы
al блока 1ГИ. На базе транзистора VT1 блока 1ГИ понижается потен-
циал, поэтому открываются транзисторы VT1 и VT2 этого блока, а
транзистор VT3 закрывается, запираются диоды VD7 и VD8, а диод
VD9 открывается. База модуляторною транзистора VT3 блока ЛГ
(см. рис. 5.25) через резистор R9, клемму 1 и открытый диод VD9
блока 1ГИ соединяется с контактами контрольных реле i руппы 1.
Заметим. что в остальных ключевых схемах блоков ГП данного
и других линейных пунктов аналогичные диоды VD9 и VD19 зак-
рыты напряжением на резисторах R10 и R20, образованным кол-
лекторными токами открытых транзисторов VT3 и VT6. Поэтому
передача сигналов ТС из других групп на первой позиции группового
распределителя невозможна.
С закрытием транзистора VT3 блока 1ГИ понижается потенци-
ал на клемме а9 этого блока, в результате чего и потенциал на клемме
4 блока Л Г и открывается (только на данном линейном пункте) тран-
зистор VT6 линейного юператора, а транзистор VT7 закрывается.
Тем самым снимается шунт с колебательного контура, настроенно-
го на частоту /2и- Кроме того, открывается модуляторный транзис-
тор VT3, имеющий дополнительную базовую цепь через клемму
1-2 блока ЛШ.
На выходе 1-2 линейного шифратора потенциал понижается при
нахождении распределителя на позициях 1 и 22, когда соответствен-
но понижаются потенциалы на резисторах R132 и R133 вследствие
закрытого состояния транзисторов VT7, VT11 на такге 2 и VT8, VT16
на такте 23. Этим обеспечивается передача начального (первого) и
завершающего (22-го) импульсов сигнала ТС активной частотой /1и.
Таким образом, на такте 2 распределителя ЛШ генератором ЛГ фор-
мируется начальный (служебный) импульс сигнала ТС актив-
ной частотой /1и, которая образуется при подключении к колеба-
тельному контуру конденсатора С1 в результате смещения в поло-
жительном направлении диода VD8 коллекторным током откры-
того модуляторного транзистора VT3 линейного генератора.
На тактовом импульсе 3 распределитель ЛШ устанавливается на
позицию 2, закрываются транзисторы VT8 и VT11, на клемме 2-1
219
блока линейного шифратора понижается потенциал. Если первый кон-
такт контрольного реле 1К1 оказывается замкнутым, то для модулятор-
ного транзистора VT3 блока ЛГ образуется замкнутая цепь. Он откры-
вается, подключая конденсатор С1 к колебательному контуру и в ли-
нию посылается первый информационный импульс сигнала ТС актив-
ной частотой/1 . Если же контакт 1К1 разомкнут, базовая цепь транзи-
стора VT3 оказывается отключенной, транзистор VT3 остается закры-
тым. конденсатор С1 к контуру не подключается и первый импульс пе-
редается пассивной частотой /2и.
Устройства линейного пункта при генерировании последующих
рабочих импульсов сигнала ТС работают аналогично. Характер
импульсов определяется состоянием контрольных реле соответству-
ющих объектов (см. табл. 5.9).
При поступлении на вход 1-5 ЛШ импульса 23 распределитель пере-
ключается на позицию 22, с выводов 2-1-2-20 блока ЛШ исчезает низкий
потенциал и вновь появляется на выводе 1 -2, поэтому завершающий такт
22 сигнала ТС передается активной частотой.
При нахождении распределителя на позиции 23 усилитель-
ные транзисторы VT9 и VT16 закрыты, через резистор R59 от-
крывается транзистор VT1 блока ЛШ, в результате чего на вы-
воде 1-1 возникает высокий потенциал, который, поступая на
клемму al блока 1ГИ, запирает эту ключевую схему. Транзис-
тор VT3 блока 1 ГН открывается, в блоке ЛГ закрывается тран-
зистор VT6 и открывается VT7. Открытый транзистор VT7 шун-
тирует задающий контур линейного генератора, чем прекраща-
ется поступление частоты в линейную цепь. Возникает интер-
вал между смежными сигналами ТС, длительность которого
равна шести тактам работы распределителя. Это определяется
закрытым состоянием транзисторов: VT17 на позициях 24—26
распределителя; транзистора VT18 на позиции 27; VT6 и VT11
на позиции 0 второй группы.
Таким образом, для передачи одного сигнала ТС и интервала между
сигналами необходимо 28 позиций распределителя ЛШ. Со-
кращение числа позиций распределителя с 32 до 28 достигается за
счет транзистора VT10, конденсатора С6 и диода VD52 блока ЛШ.
Транзистор VT10 открывается на тактовом импульсе 25, когда рас-
пределитель переходит на позицию 24. На тактовом импульсе 26
220
(позиция 25) происходит заряд конденсатора С6 вследствие зак-
рытого состояния транзистора VT7 На такте 27 при открытии
транзистора VT7 происходит перезаряд конденсатора С6 и вне-
очередное переключение триггера ЗТР. Поэтому на позиции 26
триггеры распределителя имеют состояние — 01111, на позиции
27— 11111.
При переключении тактового распределителя ЛШ из позиции
27 на позицию 0 на выходе 1-4 ЛШ вновь возникает положитель-
ный импульс, переключающий групповой распределитель ГР на
позицию 2. Срабатывает вторая ключевая схема блока 1ГИ, ко-
торая подключает через выводы сО и с9 контакты контрольных
реле второй группы к базе модуляторного транзистора VT3 бло-
ка ЛГ. Работа схемы передачи сигнала ТС из второй группы
происходит аналогично.
После передачи с данного линейного пункта сигналов ТС о
состоянии контактов всех шести групп контролируемых объек-
тов и перехода группового распределителя на позицию 7, работа
передающих устройств на данном линейном пункте прекращает-
ся. Это достигается настройкой ЛП посредством проводов а, б, в
(см. рис. 5.25 и 5.27) на входе R триггера ТРД. Далее происходит
передача сигналов ТС со второго ЛП, имеющего настройку на
следующие группы.
5.7. Прием сигналов телесигнализации
Для приема сигналов ТС на центральном посту для каждого ка-
нала телесигнализации устанавливается следующая аппаратура
(см. рис. 5.4): центральный демодулятор ЦДМ; центральный дешиф-
ратор ЦДШ; групповой распределитель, состоящий из пяти блоков
триггеров 1БТГР—5БТГР; регистр активных тактов сигналов ТС,
образованный блоками ЩТР— 10ЦТР; 12 блоков группового изби-
рания 1ГИ—12ГИ, содержащих 23 ключевые схемы выбора группы
контактов контрольных реле; схема выявления новой информации;
схема реализации новой информации, в которую входят блоки 15ГУ,
1БДС, 11ЦТР, 12ЦТР, 13ГУ, 14ГУ; 12 блоков 1ГУ — 12ГУ. содержащих
46 усилительных схем включения групповых реле 1В1, 1В2, 2В1,
2В2,'..., 23В1, 23В2; 460 контрольных реле 1К1, 1К2, ..., 1К20; 2К1,
2К2, 2К20, 23К1, 23К2, ... , 23К20.
221
При передаче сигнала ЦС устройства приема сигналов ТС на
центральном посту находятся в исходном состоянии. В блоке ЦДМ
открыты транзисторы VT2, VT4, VT5, VT11, VT12, VT13, VT15
(рис. 5.29). Низкий потенциал с эмиттера транзистора VT15, вклю-
ченного по схеме эмиттерного повторителя, поддерживает в откры-
том состоянии транзистор VT22 генератора тактовой частоты ГТЧ,
поэтому импульсы от ГТЧ (1000 Гц) не поступают на вход делителя
частоты 1/8. Этим же потенциалом заторможены в исходном состо-
янии триггеры 1Т—ЗТ делителя 1/8 блока ЦДМ, а через клемму 9
ЦДМ. тактовый распределитель блока ЦДШ; первая ступень реги-
стра активных тактов сигналов ТС (триггеры 1ТР и ЗТР блоков
1ЦТР—10ЦТР); первая ступень регистра новой информации (триг-
геры 1ТР и ЗТР блоков 11 ЦТР и 12ЦТР).
За исходное состояние тактового распределителя ЦДШ выбрана
позиция 5 (рис. 5.30): триггеры 1ТР и ЗТР переключены в состояние
1, а триггеры 2ТР, 4ТР и 5ТР — в состояние 0(10100). Это выполнено
для того, чтобы состоянием триггера 5ТР делить каждую группу при-
нимаемых известительных приказов на две подгруппы.
По окончании передачи сигнала ЦС подготавливается к приему
сигналов ТС нового цикла групповой распределитель (рис. 5.31).
Вследствие кратковременного повышения потенциала на клеммах аЗ,
сЗ блоков 1БТГР—5БТГР (см. п. 5.8), устанавливаются в исходное
(нулевое) положение: головной триггер 2ТР в блоке 1БТГР; тригге-
ры 1ТР. 2ТР блоков 2БТГР и ЗБТГР, образующие счетчик нечетных
групп; триггеры 1ТР, 2ТР блоков 4БТГР и 5БТГР, образующие счет-
чик четных групп. Одновременно на вход а4 блока 1БТГР поступает
положительный импульс (см. п. 5.8), который переключает вспомо-
гательный триггер 1ТР в состояние 1. Этим подготавливается к пере-
ключению головной триггер 2ТР (1БТГР) группового распределите-
ля при поступлении сигнала ТС первой группы (ТС1).
Поступающий на центральный пост начальный импульс сигнала
ТС1, передаваемого активной частотой/1и, выделяется контуром KI
блока ЦДМ (см. рис. 5.29). Транзисторы VT2 и VT4 закрываются, а
транзистор VT3 открывается. Повышается потенциал на резисторе
R35 и понижается потенциал на резисторе R44, в результате чего из-
меняется состояние триггера приема сигнала ТПС, закрываются тран-
зисторы VT13 и VT15 и открывается транзистор УТИ.
222
к ЦУ
/ " --S
Рис. 5.29. Схема демодулятора ЦДМ сигналов телесигнализации нейтрального поста
I ЦДМ 15ГУ 9ЦДШ al.cl (1-10ЩТР
ю
Рис. 5.30 Схема центрального дешифратора ЦДШ
с! 11-12ЦТР all 1-12 ЦТР К регистру активных тактов 1-10 ЦТР а9. с9 1-10 ЦТР 17ЦДМ
224
Рис. 5.31. Схема группового распределителя канала телесигнализации
Зак. 92
225
После закрытия транзистора VT13 снижается потенциал на клем-
ме 19 ЦДМ, открывается транзистор VT6 блока 15ГУ (рис 5.32), что
приводит к «перезаряду» ранее заряженного конденсатора С1. Потен-
циал базы транзистора на входе R триггера 1ТР (1БТГР) становится
выше потенциала эмиттера, и триггер 1ТР переключается. На счетном
входе головного триггера 2ТР возникает положительный перепад по-
тенциала, в результате чего этот триггер переключается в состояние 0.
переключая триггер 1ТР (2БТГР) в состояние I.
Таким образом, при поступлении начального такта сигнала ГС 1
счетчик нечетных групп (триггеры блоков 2БТ1 Р и ЗБТГР) устанав-
ливается на позицию 1 (1000). что соси ветствуст номеру первой груп-
пы. Эта позиция счетчика фиксируется понижением потенциалов на
входах al и а2 блока П И (рис. 5.33). В блоке 1ГИ открываются тран-
зисторы VT1 и VT2, а транзистор VT3 закрывается. Прекращается про-
текание коллекторного тока транзистора VT3 через диоды VD7, VD8
и резистор R10, диод VD9 открывается. Эго обеспечивает соединение
базы транзистора VT18 схемы выявления новой информации
(см. рис. 5.32) через клеммы аО и аб блока 1ГИ с контактами конт-
рольных реле первой группы: 1К1, 1К2, IK3,..., 1К20(см рис 5.33).
При закрыта и транзистора VT15 снимается низкий потенциал с клем-
мы 9 ЦДМ (см. рис. 5.29), что приводит в рабочее состояние тактовый рас-
пределитель ЦДШ и триггеры IT, ЗТ в блоках 11ЦТР—12ЦТР схемы реа-
лизации новой информации (рис. 5.34). Одновременно в блоке ЦДМ рас-
тормаживается делитель 1/8 (см. рис. 5.29), а зранзистор VT22 лишается
базовой цепи, проходящей через переход эмиттер—коллектор транзисто-
ра VT15. В дальнейшем, при закрытом состоянии транзистора VT15. со-
стояние транзистора VT22 из-за второй базовой цепи будет зависеть от со-
стояния ключевого транзистора VT21 генератора тактовой частоты ГТ-1.
Генератор ГТЧ работает непрерывно. Он выполнен по схеме с само-
возбуждением на транзисторе VT20, в коллекторную цепь которого
включен задающий контур, настроенный на частоту 1000 Гц. Транзис-
тор VT21 работает в ключевом режиме: он закрыт, если на его базе по-
ложительный относительно эмиттера потенциал, т.е. если в обмотке
трансформатора индуцируется положительная полуволна синусоидаль-
ного напряжения 1000 Гц, и открыт при отрицательной полуволне. Тран-
зистор VT21 работает в режиме отсечки и насыщения, поэтому в его
коллекторной цепи возникает ток, представляющий собой прямоуголь-
ные импульсы с частотой следования 1000 Гц. Транзистор VT22 пере-
ключается с той же частотой, но инверсно по отношению к переключе-
226
В схему блоков 1-12 ГИ
Рис 5.32. Схема выявления новой информации
8*
227
Рис. 5.33. Схема блоков группового избирания центрального поста
К ipynnoBOMy распределителю капала ТС центрально! о посла
228
2 цдм
ia| R8|
aS
Такт I
9ЦДШ
•£ .аЗ
^2=
I M
!rl R2
* 1сЗ
$2
ЦР Cl IVD2
r|R|_Qj
_Жм
ЗТР C2IVD12-ДЕЕ
И
га
М
lai .R8
R Q?
1ТР
6
1И
м
Такт 2
s TQ
п ~с6
-J__JUTpJ
R10
Cl VD2, 2Т.Р
41 * й [s TQ
г. ~ а6
la 1
r]R| Q°
£ 1аЗ
2И
Пм
Такг 3
ЗИ
Пм
На с5 14ГУ
На сО 14ГУ
’ ____аЗХ, Такт 20
10 а?Г
ClIVD2 2ТР
J 20И
n Fi. дб.
Пм
11ЦДЩ,
Ь5 1 БДС
Рис. 5.34. Схема регистра активных тактов сигналов телесигнализации
_ _ 124I.p_i
229
нию транзистора VT21. Прямоугольные импульсы с коллектора тран-
зистора VT22 поступают на вход делителя частоты 1/8.
Триггер 1ТР делителя 1/8 переключается от каждого положитель-
ного импульса, т.е. через каждую миллисекунду. Триггер 2ТР пере-
ключается через каждые 2 мс, а триггер ЗТР — через каждые 4 мс.
В исходное положение делитель 1/8 возвращается через каждые 8 мс,
посылая через клеммы 1 ЦДМ и 1 ЦДШ положительные импульсы на
вход тактового распределителя ЦДШ (см. рис. 5.30). А так как про-
должительность одного импульса сигнала ТС составляет также 8 мс,
го после запуска делителя 1/8 в начале первого служебного импульса
к его окончанию, т.е. через 8 мс, тактовый распределитель ЦДШ уста-
навливается на первую рабочую позицию (позиция 6), подготавливая схему
регистра и схему сравнения к приему первого информационно-
го импульса сигнала ТС. Еще через 8 мс тактовый распределитель
устанавливается на вторую позицию (позиция 7), в конце приема вто-
рого информационного импульса сигнала ТС — на третью
(позиция 8) и т.д. Таким образом, генератор ГТЧ совместно с делите-
лем 1/8 выполняют задачу измерения длительности тактов сигналов
ТС. Динамика переключения тактового распределителя поясняется
табл 5.11, а группового распределителя — табл. 5.12.
Таблица 5.11
Номер импульса на входе Состояние триггера Закрыты транзисторы Открыты выходы ЦДШ
1ТР 2ТР ЗТР 4ТР 5ТР
Начальный импульс ТС 1 0 1 0 0 VT8, VT17, VT36 3, 7,19
1РИ 0 1 1 0 0 VTIO, VT17, VT36 4, 7, 19
2РИ 1 1 1 0 0 VTI2, VT17, VT36 5,7,19
ЗРИ 0 0 0 1 0 VT6, VTIO, VT36 2,8, 19
4РИ 1 0 0 1 0 VT8, VT19, VT36 3, 8, 19
5РИ 0 1 0 1 0 VT10, VT19, VT36 4, 8,19
6РИ 1 1 0 1 0 VT12, VT19. VT36 5,8, 19
7РИ 0 0 1 1 0 VT6, VT21, V Т36 2, 13, 19
8РИ 1 0 1 1 0 VT8, VT21, VT36 3, 13, 19
9РИ 0 ' 1 1 1 0 VT10, VT21, VT36 4, 13, 19
ЮРИ 1 1 1 I 0 Н VT12, VT2I, VT36 5, 13, 19
ПРИ 0 0 0 0 1 VT6, VT23, VT35 2,14, 20
12РИ 1 0 0 0 1 VT8, VT23, VT35 3,14,20
ВРИ 0 1 0 0 1 VTIO, VT23, VT35 : 4, 14, 20
230
Окончание таоли иы 5.11
Номер импульса на входе Состояние триггера Закрыты транзисторы Открыты выходы ЦДШ
1ТР 2ТР ЗТР 4ТР 5ТР
14РИ 1 1 0 0 1 VT12, VT23, VT35 5. 14, 20
15РИ 0 0 1 0 1 VT6. VT25, VT35 2, 15, 20
16РИ 1 0 1 0 1 VT8, VT25, VT35 3, 15, 20
17 PH 0 1 1 0 1 VT10, VT25, VT35 4, 15. 20
18РН 1 1 1 0 1 VI 12, VT25, VT35 5. 15, 20
19РИ 0 0 0 1 1 VT6, VT27, VT35 2, 16, 20
20РИ 1 0 0 1 1 VT8, VT27, VT35 3, 16,20
Завершающий импульс 0 1 0 1 1 VT10, VT27, VT35 4, 16, 20
231
При поступлении первого импульса на вход тактового распре-
делителя переключаются триггеры 1ТР и 2ТР блока ЦДШ. Закры-
вается усилительный транзистор VT10, кроме того, закрыт VT17
Понижение потенциала на клеммах 4 ЦДШ и 7 ЦДШ кодируется
как позиция 1 тактового распределителя. Эти выходы ЦДШ соеди-
нены с клеммами а2, аЗ блока 1ЦТР, поэтому в этом блоке подго-
тавливается к переключению триггер ITP и понижается потенциал
на резисторе R9.
Переключение триггеров первой ступени в регистре 1ЦТР — 10ЦТР
происходит при поступлении данного такта с активным качеством в
момент возникновения стробирующего импульса.
Стробирующие импульсы возникают в середине промежутка вре-
мени, отведенного для данного такта. Например, через 4 мс с мо-
мента отсчета времени поступления первого импульса с активным
качеством триггер ЗТР делителя 1/8 переключается в состояние 1
(см. рис. 5.29). Конденсатор С8, ранее заряженный базовым током
транзистора VT12, перезаряжается, а затем разряжается на резис-
торы R32 и R33. Потенциал базы транзистора VT12 кратко-времен-
но (примерно на 1 мс) становится выше потенциала эмиттера. Это
приводит к кратковременному закрытию транзистора VTI2 и воз-
никновению на его коллекторе отрицательного, так называемого
стробирующего импульса
Таким образом, в середине такта кратковременно открывается тран-
зистор VT10 и закрывается транзистор VT11, понижается потенциал
на клемме al ЦТР и на базе левого транзистора триггера 1ТР (см. рис.
5.34). Триггер переключается, т.е. происходит фиксация поступления
активного импульса на информационном такте 1 сигнала ТС. Без стро-
бирующего импульса при некотором сдвиге между тактами сигнала ТС
и тактами работы распредели геля в блоке ЦДШ значение данного такта
могло быть воспринято схемой как значение предыдущего или после-
дующего такта.
Если информационный такт 1 сигнала ТС поступает с пассив-
ным признаком, схема стробирования работает аналогично, но
транзистор VT11 блока ЦДМ не закрывается, поэтому фиксация
данного такта в регистре пе происходит.
Одновременно в момент стробирования работает схема сравне-
ния, расположенная в блоке ЦДМ, которая предназначена для вы-
232
явления новой информации по сравнению с уже имеющейся па цент-
ральном посту ДЦ (см. рис. 5.32).
Допустим, что информационный такт 1 сигнала ТС поступает с ак-
тивным качеством (например, реальный светофор на линейном пункте
открыт). Здесь могут быть два случая:
а) на табло повторитель этого светофора закрыт, следователь-
но, поступила новая информация. Ее необходимо реализовать, т.е.
включить контрольное реле 1К1, которое изменит индикацию на
выносном табло диспетчера;
б) на табло повторитель светофора открыт, поэтому новой информации
нет, ее реализации не требуется, так как контрольное реле 1К1 было включе-
но раньше, при приеме предыдущих циклов сигналов ТС.
Если такт 1 сигнала ТС поступает с пассивным качеством (ре-
альный светофор закрыт), также могут возникнуть две ситуации:
в) на табло повторитель светофора открыт, следовательно, поступи-
ла новая информация, требующая реализации — необходимо выклю-
чить контрольное реле 1К1;
г) на табло повторитель закрыт, новая информация отсутствует,
реле 1К1 было выключено ранее.
Таким образом, задачей схемы сравнения является выявление
факта несоответствия между состоянием контактов контрольных
реле, находящихся на центральном посту ДЦ, и качеством посту-
пивших импульсов на каждом из 20 информационных тактов сиг-
нала ТС. Состояние контактов контрольных реле проверяется ба-
зовыми цепями транзисторов VT18 (для нечетных групп) и VT19
(для четных групп) блока ЦДМ.
В качестве примера рассмотрим работу схемы сравнения при при-
еме информационного такта 1 сигнала ТС первой группы. Если этот
такт поступает с активным качеством, а контакт конгрольного реле
1К1 разомкнут (случай а), базовой цепи для транзистора VT18 не об-
разуется, поэтому на резисторе R13 в момент стробирования возника-
ет низкий потенциал, что приводит к открытию транзистора VT16 че-
рез диод VD30. Транзистор VT17 закрывается, снимается высокий по-
тенциал с клемм аЗ и сЗ регистра новой информации 11ЦТР и 12ЦТР,
чем разрешается реализация поступившей новой информации.
Если контакт реле 1К1 замкнут (случай б), д ля транзистора VT18 возника-
ет базовая цепь, проходящая через переход эмиттер — коллектор
233
транзистора VT2 блока 15ГУ, диод VD9 блока 1ГИ и резистор R9 блока
ЩТР. Коллекторный ток транзистора VT18 создаст высокие потенциа-
лы на резисторах R13 и R15. При поступлении активного импульса в точ-
ке А возникает низкий потенциал, в момент стробирования в точке СТ
также появляется низкий потенциал, однако транзистор VT16 закрыт из-
за высоких потенциалов на резисторах R13 и R14 Транзистор VT17 от-
крыт, и на клеммы аЗ и сЗ блоков II ЦТР и 12ЦТР продолжает поступать
высокий потенциал, запрещая реализацию принятой информации.
Если такт 1 поступает с пассивным качеством, а контакт контрольного
реле 1К1 замкнут (случай в), закрывается транзистор VT7 блока ЦДМ,
так как обрываются обе его базовые цепи: и в точке П и на резисторе
R15 имеется высокий потенциал. Поэтому в момент стробирования
через резистор R14 открывается транзистор VT16 и закрывается VT17,
разрешая реализацию новой информации.
Если такт поступает с пассивным качеством, а контакт реле 1К1
разомкнут (случай г), транзистор VT7 не закрывается, так как для
него сохраняется базовая цепь, проходящая через диод VD40 и
резистор R15. Транзистор VT16 закрыт, a VT17 открыт — запрещает-
ся реализация принятой информации.
Факт выявления схемой сравнения новой информации фиксируется
двухступенчатым регистром новой информации, расположенным в бло-
ках 11 ЦТР и 12ЦТР (рис. 5.35). Наличие новой информации в нечетных
рруппах фиксируется блоком 1 ЩТР, а в четных — блоком 12ЦТР, при-
чем триггеры 1ТР и 2ТР эпос блоков регистрируют новую информацию,
поступившую в первой подгруппе (информационные такты 1 —10), а триг-
геры ЗТР и 4ТР — во второй подгруппе (такты 11—20).
Рассмотрим работу схемы реализации новой информации при поступ-
лении информационного такта 1 с активным качеством, т.е. необходимо
включить контрольное реле (см. случай а). При приеме тактов приказа
ТС первой подгруппы закрыт транзистор VT36 в блоке ЦДШ, на клемме
19 ЦДШ находится низкий потенциал, кроме того, закрыт транзистор
VT4 блока 15ГУ (принимается первая, нечетная, группа). Поэтому в мо-
мент закрытия транзистора VT17 блока ЦДМ понижается потенциал на
клеммах al, а2 и аЗ блока 1 ЩТР и, следовательно, на базе левого транзи-
стора триггера 1ТР этого блока. Триггер 1ТР переключается, повышает-
ся потенциал на клеммах аО блока 1 ЩТР и al блока 1417/, что приводит
к закрытию транзистора VT2 в этом блоке С диода VD10 снимается вы-
сокий потенциал, однако транзистор VT6 в блоке 14ГУ не открывается
из-за наличия высокого потенциала на диодах VD11 и VD12.
234
235
Рис. 5.35. Схема реализации новой информации
Одновременное понижение потенциала на диодах VD11 и VD12 и, следова-
тельно, открытие транзист ора VT6 происходят в начале приема последнего, за-
вершающего такта сигнала ТС, когда распределитель ЦДШ займет позицию 22.
Коллекторный ток открытого транзистора VT6 через клемму с5 блока 14ГУ за-
ряжает конденсаторы С1 в блоках 1ЦТР и 11ЦТР.
По окончании приема завершающего такта сигнала ТС триггер
ТПС в блоке ЦДМ переключается в исходное состояние, закрыва-
ется его правый транзистор, в результате чего открывается транзи-
стор VT15, затормаживается делитель частоты 1/8, приводится в ис-
ходное состояние тактовый распределитель ЦДШ и возвращаются
в исходное состояние триггеры первой ступени 1ЦТР и 11 ЦТР,
Вследствие перезаряда конденсатора С1 в блоках ЩТР и 11ЦТР пере-
ключаются триггеры второй ступени 2ТР в этих блоках.
Через переход эмиттер — коллектор правого транзистора триг-
гера 2ТР блока ЩТР и клемму аб включается реле 1И. Повышает-
ся потенциал на клемме аб блока 11 ЦТР, что приводит к закрытию тран-
зистора VT2 блока 13ГУ В блоке 1 ГУ открывается транзистор VT2,
включая реле 1В1 — первое подгрупповое реле первой группы Через
фронтовые контакты реле 1И и 1В1 включается реле IK1 (рис. 5.36).
Произошла реализация новой информации.
Рассмотрим работу схемы реализации новой информации при по-
ступлении первого такта приказа ТС с пассивным качеством (см. слу-
чай в), т.е. необходимо выключить реле 1К1. В этом случае работа уст-
ройств, находящихся в блоках 11ЦТР, 14ГУ, 13ГУ, 1ГУ, и включение
реле 1В1 происходят аналогично рассмотренному выше. Однако реле
1И на выходе блока 1 ЦТР не включается, так как при пассивном такте
не закрывается транзистор VT11 блока ЦДМ, не переключается триг-
гер 1ТР блока ЩТР и поэтому в этом блоке не заряжается конденсатор
С1 на такте 22, а по его окончании не переключается триггер 2 ГР.
Особенностью конструкции контрольных реле является использо-
вание в их сердечниках магнитожесткого материала, т.е. применяются
реле с магнитной блокировкой. Для включения такого реле в его об-
мотку через фронтовые контакты реле И и В подается импульс тока
прямой полярности. Сердечник реле намагничивается, а по оконча-
нии импульса якорь реле остается в притянутом положении из-за ос-
таточной индукции. Для выключения реле через тыловой контакт реле
И и фронтовой контакт реле В в обмотку поступает импульс тока об-
ратной полярности через резистор R, что ограничивает ток и препят-
ствует намагничиванию сердечника в противоположном направлении.
236
а8 1ГИ
ШДЕУ
(1НП)
аО 13ГУ
(2НП)
с8 1 ГИ
с5 13ГУ
(14 П)
сО
13 ГУ
(2ЧГ1/“
ia7 К
, R18
1 4R24
1 , R6
М 1В1
УТ2а5[ ПМ
м
м
VT
и
2В1
Им
и,
2В2
МММ
м
Рис. 5.36. Схема включения групповых и контрольных реле
237
Возврат триггеров второй ступени блоков 1—12ЦТР в исходное состоя-
ние происходит на такте 16 следующей группы сигналов ТС, когда кратков-
ременно (на время стробирования) в блоке ЦДШ открывается транзистор
VT15 и на клемме 1 блока 1ЦДШ понижается потенциал.
При отсутствии очередного сигнала ТС возврат триггеров второй
ступени в исходное состояние обеспечивается позднее, при переходе
делителя 1/28 блока ЦС с позиции 28 на позицию 1, когда понижается
потенциал на резисторе R86 или R87 и соответственно на клемме
а5 или с5 блока 1 БДС.
5.8. Устройства синхронизации
Устройства синхронизации предназначены для: определения момента
времени и длительности посылки старт-стопного сигнала цикловой
синхронизации (ЦС) в линейную цепь; управления групповыми рас-
пределителями каналов ТС; исключения одновременной передачи сиг-
налов ТУ и ЦС.
Сигнал ЦС передается с центрального поста по каналу ТУ за 64 мс
до окончания полной проверки изменением в линейной цепи частоты
покоя на частоту /Зу. Для определения момента времени и длитель-
ности посылки сигнала ЦС на центральном посту устанавливаются блок
ЦС (см. рис. 5.21) и общегрупповой распределитель ОГР (рис. 5.37).
В блоке ЦС находятся: транзистор VT1, воспринимающий такто-
вые импульсы от генератора ГТЧ и управляющий работой транзисто-
ров VT2 и VT5; транзистор VT5, управляющий работой делителя
1/28, транзисторы VT3 и VT4, регулирующие очередность передачи
сигналов ТУ и ЦС; делитель 1/28, состоящий из триггеров 1ТР—5ТР;
транзистор VT16, сокращающий цикл работы делителя с 32 до 28 так-
тов; транзисторы VT17 и VT18, фиксирующие состояние триггера 5ТР.
Распределитель ОГР содержит блоки триггеров 1БТГР—5БТГР. В
блоке 1БТГР триггер 1ТР — вспомогательный, он предназначен для
подготовки к переключению головного триггера 2ТР и для связи с ка-
нальными групповыми распределителями через усилительные тран-
зисторы VT6 и VT8 блока 16ГУ. Триггер 2ТР управляет счетчиком
четных групп, образованным блоками 2БТГР и ЗБТГР. В блоке 16ГУ
установлены также транзисторы VT2 и VT4, которые усиливают им-
пульс, устанавливающий в исходное состояние распределитель ОГР
по окончании сигнала цикловой синхронизации. В момент окончания
сигнала цикловой синхронизации вспомогательный триггер 1ТР пе-
реходит в исходное состояние, переключая головной триггер 2ТР.
238
2 И (С 5 ЦС
Рис. 5.37. Схема общегруппового распределителя центрального поста
239
Делитель 1/28 блока ЦС представляет собой счетчик отрезков вре-
мени, необходимых для приема одного сигнала ТС с учетом интервала
между смежными группами. Он переключает ОГР в очередную пози-
цию через каждые 224 мс. Для полного группового цикла, содержаще-
го 24 группы, на вход делителя должно быть подано 672 импульса с
периодом следования 8 мс.
Распределитель ОГР, в свою очередь, также является счетчиком вре-
мени приема сигналов ТС из всех групп. После отсчета этого времени,
в соответствии с настройкой, распределитель ОГР определяет момент
посылки сигнала цикловой синхронизации.
Например, на рис. 5.37 показана настройка ОГР на передачу сиг-
нала ЦС при максимальном количестве групп контролируемых
объектов — 23. Сигнал ЦС передается во время, отведенное для
группы 24, точнее за 64 мс до окончания этого времени. Таким об-
разом, периодичность посылки сигнала ЦС в этом случае составит
5,376 с. Настроечными перемычками ОГР может быть настроен на
посылку сигнала ЦС во время любой четной группы, что определяется
числом передаваемых в одном цикле сигналов ТС.
Делитель 1/28 блока I {С и распределитель ОГР работают непрерывно
(за исключением случаев совпадения по времени сигналов ТУ и ЦС),
получая тактовые импульсы частотой 125 Гц от генератора ГТЧ через
транзисторы VT1 и VT5 блока ЦС. Поэтому целесообразно рассматри-
вать их работу с момента окончания сигнала ЦС.
В этот моменг делитель 1/28 переходит с позиции 27 (11И1) на позицию О
(00000), повышается потенциал на клеммах 5 блока ЦС и а2 блока 1БТГР, в
результате чего переходит в состояние 0 вспомогательный триггер 1ТР блока
1БТГР, переключая головной триггер 2ТР этого блока в состояние 1. Триггеры
блоков 2БТГР и ЗБТГР уже находятся в состоянии 0. Такое состояние головно-
го триггера и триггеров счетчика четных трупп ОГР (10000) соответствует
позиции 1 обшегруппового распределителя.
Тактовые импульсы продолжают поступать на вход делителя 1/28 бло-
ка ЦС. От первого импульса делитель переключается на позицию 1 (10000),
от второго — на позицию 2 (01000), от третьего — на позицию 3 (11000) и
т.д., от 16-го — на позицию 16 (00001).
На позиции 16 триггер 5ТР блока ЦС переключается в состояние 1,
открываются транзисторы VT16 и VT18, а транзистор VT17 закрыва-
ется. Из-за повышения потенциала на клеммах 21 блока ЦС и а4 1БТГР
вспомогательный триггер ITP в блоке 1БТГР переключается в состоя-
240
Пне 1, подготавливая к переключению головной триггер 2ТР Одновремен-
на в блоке 16ГУ открывается трагтзис гор VT8, поэтому повышается потен-
циал па клеммах а2 блоков 1БТГР канальных групповых распределителей,
в результате чего, если в том или ином канале сигнал ТС из первой группы
нс поступил, групповой распределитель этого канала принудительно уста-
навливается на рабочую позицию 1
Коллекторным током открытого транзистора VT16 в блоке ЦС заря-
жается конденсатор С14, подготавливая к внеочередному переключе-
нию триггер ЗТР делителя 1/28.
На позиции 17 делителя открывается левый транзистор триггера 1ТР,
и вследствие перезаряда конденсатора С14 переключается триггер ЗТР.
Поэтому позиция 17 будет такой: 10101,18 — 01101, 19— 11101 ит.д.,
27— 11111.
При переходе делителя с позиции 27 на позицию 0 вновь переключается
в состояние 0 триггер 1ТР блока 1БТГР, переключая триггер 2ТР этого блока
также в состояние 0 В этот же момент в блоке 16ГУ открывается транзистор
VT6, повышается потенциал на клеммах а4 блоков 1БТГР канальных груп-
повых распределителей, что вызывает переключение триггеров JTP этих
блоков в состояние 1. Этим подготавливаются к переключению групповые
распределители всех каналов ТС.
С открытием правого транзистора триггера 2ТР в блоке 1БТГР обще-
группового распредели геля триггер 1ТР блока 2БТГР переключается в со-
стояние 1. Таким образом, после отсчета делителем 1/28 времени, необходи-
мого для приема сигнала ТС группы 1, распределитель ОГР переключаег ся
на позицию 2 (01000), после отсчета времени группы 2 — на позицию 3
(11000) и т.д., после отсчета времени группы 23 — на позицию 24 (00011).
В отрезок времени, отведенный для группы 24. сигналы ТС не принимаются
(групп всего 23). Это время предназначается для передачи сигнала цикловой
синхронизации (табл. 5.13).
Таблица 5.13
Номер импульса на входе 1БТГР 2ТР 2БТГР ЗБТГР Низкий потенциал на ПДЦ Позиция ОГР Примечание
1ТР 2ТР 1ТР 2ТР
— 1 0 0 0 0 6, 10 1 Окончание сигнала ЦС
1 0 1 0 0 0 3. 10 2
2 1 1 0 0 0 3, 10 3
241
Ок онча н и е т а 6.1 и цы 5.13
Номер импульса на входе 1БТГР 2ТР 2БТГР ЗБТГР Низкий потенциал на ПДЦ Позиция ОГР Примечание
ITP 2ТР 1ТР 2ТР
л 0 0 1 0 0 4. 10 4
4 1 0 1 0 0 4. 10 5
5 0 1 1 0 0 5, 10 6
6 1 1 1 0 0 5, 10 7
7 0 0 0 1 0 6,7 8
8 1 0 0 1 0 6,7 9
9 0 1 0 1 0 3,7 10
10 1 1 0 1 0 3. 7 11
11 0 0 __1_ 1 0 4,7 12
I2 1 0 1 1 0 4,7 13
13 0 1 1 1 0 5.7 14
14 1 1 1 1 0 5,7 15
15 0 0 0 0 1 6,8 16
16 1 0 0 0 1 6, 8 17
17 0 1 0 0 1 3.8 18
18 1 1 0 0 1 3.8 19
19 0 0 1 0 1 4. 8 20
20 1 0 1 0 1 4,8 21
21 0 1 1 0 1 5,8 22
22 1 1 1 0 1 5.8 23
23 0 0 0 1 1 6,9 24 Передача сигнала ЦС
При переключении общегруппового распределителя на позицию 24
понижаются потенциалы на клеммах 1, 2, 3 и 4 блока ЦС и, следовательно,
на левой обкладке конденсатора С22, в результате чего он заряжается.
Этим подготавливаются к возврату в исходное положение триггеры обще-
группового и канальных групповых распределителей.
Работа делителя и схемы блока ЦС в этой позиции ОГР отличается
от рассмотренной выше, начиная с позиции 19 делителя 1/28, когда
на его вход поступает 663-й импульс (табл. 5.14). В этой позиции шиной
«Такт 19» проверяется, передается ли в этот момент сигнал ТУ. Если сиг-
нал телеуправления передается, на резисторе R10 понижается потенци-
ал, так как делитель 1/28 занимает позицию 11101, и тыловой контакт
реле Г разомкнут. Это приводит к открытию транзистора VT4, в резуль-
тате чего импульсы с коллектора транзистора VT1 на базу транзистора
242
VT5 не поступают, и делитель 1/28 затормаживается на позиции 19 до
окончания передачи сигнала ТУ.
Таблица 5.14
Номер импульса на входе Позиция делителя 1/28 Состояние триггера Примечание
1ТР 2ТР 1ТР 2ТР 1ТР
644 0 0 0 0 0 0 ОГР на позиции 24
645 1 1 0 0 0 0
646 2 0 1 0 0 0
647 3 1 1 0 0 0
648 4 0 0 1 0 0
649 5 1 0 1 0 0
650 6 0 1 1 0 0
651 7 1 1 1 0 0
652 8 0 0 0 1 0
653 9 1 0 0 1 0
654 10 0 1 0 1 0
655 11 1 1 0 1 0
656 12 0 0 1 1 0
657 13 1 0 1 1 0
658 14 0 1 1 1 0
659 15 1 1 1 1 0
660 16 0 0 0 0 1 Заряд конденсатора С14
661 17 1 0 1 0 1 Внеочередное переключение ЗТР
662 18 0 1 1 0 1
663 19 1 1 1 0 1 Проверка отсутствия передачи сигнала ТУ
664 20 0 6 0 1 1
665 21 1 0 0 1 ]
666 22 0 1 0 1 1
667 23 1 1 0 1 ] Передача сигнала ЦСЛ.
668 24 0 0 1 1 1 Запрет на передачу
669 25 1 0 1 1 1 сигнала ТУ
670 26 0 1 1 1 1
671 27 1 1 1 1 1
672 0 0 0 0 0 0 Прекращение сигнала ЦСЛ. Переключение ОГР на позицию 1
1 1 1 0 0 0 0
2 2 1 1 0 0 0
И т.д. 3 1 1 0 0 0
243
Если сигнал ТУ не передается, тыловой контакт реле Г замкнут,
и закрытый транзистор VT4 не влияет на работу схемы, поэтому
делитель 1/28 переходит на позицию 20 (00011). На этой позиции
делителя понижается потенциал на шине «Такты 20—27» и на
резисторе R9, что приводит, во-первых, к открытию транзистора VT3
блока ЦС и, следовательно, к невозможности передачи сигнала ТУ
до окончания передачи сигнала ЦС, во-вторых, — к открытию
модуляторного транзистора VT1 блока ЦШР через клеммы 15 блока
ЦС и 15 блока ЦШР, т.е. к передаче сигнала ЦС в линейную цепь
Частота в линии изменяется с f4y на f\ . Такое состояние схемы
сохраняется в течение восьми позиций делителя 20—27.
При переходе делителя с позиции 27 на позицию 0 головной триггер
распределителя ОГР переключается в состояние 1, открывается
транзистор VT6 блока 1БТГР. повышается потенциал на клеммах
с8 блока 1БТГР и 1,4 блока ЦС, что приводит к перезаряду конден-
сатора С22 блока ЦС.
На клеммах 22 блока ЦС, al блока 16ГУ и с! блока 12ГУ повы-
шается потенциал, поэтому на базах транзисторов VT2 блока 16ГУ
и VT6 блока 12ГУ потенциал также повышается и становится выше
потенциалов эмиттеров. Эти транзисторы закрываются на время
разряда конденсатора С22, а транзисторы VT4 блока 16ГУ и VT8
блока 12ГУ открываются, перезаряжая соответственно конденсаторы
С6 и С2. Это приводит к установке триггеров распределителей ОГР
и ГР в исходное положение.
Одновременно с открытием транзистора VT6 в блоке 1БТГР
повышается потенциал на резисторе R9 блока ЦС. Передача
сигнала ЦС прекращается. Начинается новый цикл проверки состоя-
ния объектов.
Глава 6. Средства отображения информации
6.1. Требования к устройствам отображения
технологической информации
Одновременно с развитием технических средств концентрации
диспетчерского управления в дорожных, региональных и узловых
центрах изменяются подходы к отображению технологической ин-
формации. Средства ее отображения играют важную роль в обес-
печении эффективной деятельности человека-оператора, так как до 80
% информации, получаемой им, зрительная.
Средства отображения информации должны обеспечивать взаи-
модействие элементов автоматизированной системы диспетчерско-
го управления, относящейся к классу систем «человек—техника». Не-
смотря на многообразие и сложность функций, выполняемых современ-
ной автоматикой, роль операторов остается достаточно сложной и ответ-
ственной. Поэтому при оценке эффективности систем диспетчерской
централизации и комплексных систем управления движением поездов
следует учитывать не только технические параметры, но и согласован-
ность технических средств с психологическими и физиологическими
возможностями человека-оператора.
Первоначально, при создании центров диспетчерского управления,
оперативно-диспетчерский персонал различных служб и подразделе-
ний собирался в общем зале. В России и за рубежом основными уст-
ройствами индикации поездного положения были традиционные па-
норамные табло желобкового или мозаичного типа на основе ламп
накаливания или светодиодов. Однако в настоящее время в связи с
внедрением компьютерной техники все чаще применяются многомо-
ниторные и видеопроекционные установки, проекционные панели с
жидкокристаллическим дисплеем и плазменные панели.
Для оценки средств отображения технологической информации
используют следующие основные характеристики: доступность, удоб-
ство, качество, оперативность, гибкость, надежность и стоимость.
Доступность возможность системы отображения обслуживать
широкий класс пользователей.
Удобство работы пользователей - степень удовлетворения их
потребностей в обеспечении необходимых технических, языковых
и других средств общения достаточной мощности.
245
Пибкость — способность системы отображения к перестройке и
изменению параметров в процессе функционирования для дости-
жения наилучшего эффекта. Изменению могут подлежать: количе-
ство и состав пользователей, структуре! и содержание информаци-
онного потока и т.д.
Устройства отображения информации сравнивают также по спо-
собности представлять графическую и алфавитно-цифровую инфор-
мацию, по числу используемых цветов и отгенков, эр! ономическим
и санитарно-гигиеническим требованиям.
6.2. Классификация и характеристика
Средства отображения информации по числу пользователей
можно классифицировать: па индивидуальные и коллективные: по
конструктивному оформлению — на индикаторы, табло, монито-
ры, панели и экраны; по типу используемых для отображения эле-
ментов — на бленкерные, на лампах накаливания, светодиодные,
электролюминесцентные, жидкокристаллические, плазменные, элек-
тронно-лучевые.
В диспетчерских системах управления движением поездов наи-
большее распространение получили мониторы на основе электрон-
но-лучевых трубок и табло с использованием ламп накаливания.
Традиционные табло желобковою или мозаичного типа обла-
дают рядом недостатков:
малая информативность;
сложность при изменении статической информации (планы стан-
ций и участков, сигналы и т.п.);
относительно большой объем проектно-монтажных и строи 1ель-
ны,х работ;
неприспособленность к отображению различной информации
(состояние напольных уст ройств, графиков движения, видеоинфор-
мации. текстовых сообщений и т.п.);
относительно большие размеры и энергоемкость.
При использовании в диспетчерских централизациях и центрах
диспетчерского управления больших традиционных табло коллек-
тивного пользования требовалось прокладывать соединительные
кабели большой емкости из релейной в помещение оперативною
персонала. Этот недостаток был устранен при разработке в России
246
и за рубежом современных светодиодных табло, управляемых про-
граммируемым КОНТрОЛЛерОМ ПО ДВуХПрОВОДНОЙ ЛИНИИ СВЯ1М, но
такое решение проблемы значительно усложнило конструкцию и
повысило стоимость табло.
Многомониторные (размер экрана 19—22"), видеопроекционные
устройства и плазменные панели нс имеют этих недостатков, они
более универсальны, их можно смонтировать в рабочем помеще-
нии за 1—2 ч. Но эти устройства, как правило, требуют несколько
больших капиталовложений, чем традиционные табло. На экранах,
мониторов, плазменных панелей и видеопроекционных установок
можно отображать информацию не только о состоянии стрелок,
рельсовых цепей и сигналов, но и текстовую, нормативно-справоч-
ную, а также нормативный, исполненный и прогнозный графики,
информацию от видеокамер и т.п. Информация отображается с ис-
пользованием богатой цветовой палитры, может масштабировать-
ся. На одном и том же экране поочередно могут быть отображены
различные участки железной дороги, графики, справочная инфор-
мация из АСОУП и т.п.
В зависимости от требований к качеству отображения информа-
ции и освещенности помещения экраны видеопроекционных уста-
новок могут быть двух типов: на отражение (проектор перед экра-
ном) и на просвет в виде линз Френеля (проектор за экраном). Ви-
деопроекционные установки с отражающими экранами более кри-
тичны, чем просвечивающие экраны, к засветке изображения сол-
нечным светом, источниками искусственного освещения Поэтому
в центрах управления и на постах микропроцессорной централиза-
ции используются в основном видеопроекционные установки с от-
ражающими экранами. Они выполнены в виде шкафа, конструк-
тивно объединяющего проектор и экран в единое целое. Из таких
установок можно делать панорамное табло.
По показателю доступности традиционные табло, плазменные
панели и видеопроекционные устройства примерно равны и уступа-
ют многомониторным устройствам, имеющим возможность обслу-
живать неограниченное число пользователей. В то же время инфор-
мацией на одном экране плазменной панели или видеопроекцион-
ной установки может пользоваться довольно большое число пользо-
вателей без установки дополнительных технических средств. В ряде
247
случаев такой способ построения средств отображения информации
может быть экономически эффективнее варианта с индивидуальны-
ми мониторами у большого числа пользователей.
По удобству работы пользователей плазменные панели, много-
мониторные и видеопроекционные установки значительно опере-
жают традиционные табло.
По надежности и качеству сравнение всех трех видов средств ото-
бражения не может быть выполнено однозначно, так как оно сильно
зависит от конкретного изготовителя. Качество средств отображения
зависит также и от многообразия форм отображения информации.
Учитывая npoipecc в совершенствовании мониторов, плазменных па-
нелей и видеопроекторов, а также их возможности в отображении гра-
фической, многоцветной информации, по показателям качества в срав-
нении с традиционным табло им следует отдать предпочтение.
По оперативности отображения информации все анализируемые
средства примерно одинаковы. По показателю гибкости плазмен-
ные панели, многомониторныс и проекционные средства значитель-
но опережают традиционные табло. Таким образом, традиционные
табло значительно уступают плазменным панелям, многомонитор-
ным и видеопроекционным средствам отображения.
6.3. Условные графические обозначения
и индикация
Все более широкое внедрение компьютерных систем оперативного
управления движения поездов позволило использовать современные
средства отображения информации (мониторы, видеопроекционные
панели и проекторы). Петербур1ским государственным университетом
путей сообщения на основании обобщения отечественного и зарубеж-
ного опыта внедрения компьютерных систем ДЦ, ДК и МПЦ был раз-
работан отраслевой стандартОСТ 32.111-98 «Системы железнодорож-
ной автоматики и телемеханики. Условные графические изображения
и индикация», определяющий единые требования к отображению ин-
формации в современных компьютерных системах оперативного уп-
равления движением поездов.
Стандарт устанавливает вид условных графических объектов и
их индикацию с учетом расширенной цветовой гаммы при исполь-
248
зовании в качестве устройств отображения информации монито-
ров, видеопроекционных устройств, жидкокристаллических экра-
нов для систем диспетчерского управления, диспетчерского конт-
роля и компьютерных электрических централизаций.
Разработанный документ составляет единую методологическую базу
построения пользовательского интерфейса «человек—машина» систем
ДЦ, ДК, МПЦ, содержит требования для разрабатываемых систем, обя-
зателен для применения в проектной и конструкторской документации,
научно-технической, учебной и справочной литературе.
На видеомониторах (видеопроекционных табло) систем опера-
тивного управления движением поездов, отображаются:
общие элементы (название станции, цвет фона, особые случаи
единой индикации элементов путевого плана при пропадании кон-
троля. а также неконтролируемых устройствами СЦБ, изолирую-
щие стыки, в том числе негабаритные и др.);
элементы путевого плана станций и перегонов: светофоры, при-
емо-отправочные пути, стрелочно-путевые секции и перегонные
блок-участки;
другие объекты управления и контроля (устройства автомати-
ческого управления маршрутами, переездной автоматики, автодей-
ствием сигналов, аппаратура обнаружения перегретых букс ПО-
НАБ, контрольно-габаритные устройства и др.);
условные знаки дополнительных видов информации (запреще-
ние движения по путевому участку, производство ремонтных ра-
бот, закрепление состава на пути, исключение пользованием стрел-
кой, выключение стрелки или секции из зависимостей и др.). Эта
группа объектов отображения используется оперативным персона-
лом в качестве метки, позиционируемой, а затем фиксируемой
пользоващлем в соответствующей зоне путевого плана и служащей
одновременно для напоминания об особых условиях и исключения
ошибочных действий при организации движения. При наличии
средств автоматизации возможно исключение ручного внесения зна-
ков, например при увязке со средствами автоматизации оповещения
монтеров пути, устройствами закрепления составов и др.
В табл. 6.1,6.2 приведены примеры условных графических изоб-
ражений (УГИ) соответственно для светофора и элементов путево-
го плана.
249
Таблица 6.1
Наименование объекта и состояния Условные обозначения на плане Индикации
Общие принципы обо точения < ветофоров
Светофор поездной или маневровый 1 НЛП - -
Обозначение совмещенного поездного и маневрового сигнала । ю ( иний цвет ножки светофора или указание двух ячеек
Пример наименования светофоров ио М'Ю Черный цвет символов светофоров
Обозначение доступности для телеуправления в coo । всгствуютем режиме Желтый цвет обрамления ячейки светофора
/ 1ибикации светофоров
Закрытое состояние входного светофора Красный цвет ячейки ' (обязательно тля ЭЦ)
Закрытое состояние све тофоров 1 Ю Светло-серый цвет ячейки (цвет фона)
Открытое состояние поездно! о светофора Светло-зеленый hbci ячейки
Открытое состояние светофора для маневровых передвижений Белый цвет ячейки
Открытое состояние светофора для маневровых передвижений по двум белым ог ням Белый цвет двух ячеек
11ригласительный огонь Белый мигающий цвет ячейки
Светофор закрыт и неисправен К) Красный мигающий цвет ячейки -
Светофор открыт и неисправен 1 Зеленый мигающий цвет ячейки -
Светофор hoi ашен Серый цвет ячейки, красный мигающий цвет контура “
! Индикация одинакова для обоих вариантов отображения
- После восприятия (нажатия клавиши подтверждения восприятия) индика-
ция элемента осуществляется ровным цветом
250
Таблица 6.2
Наименование объекта 1 и состояния Условные обозначения на плане Особенность изображения
Общие принципы обозначения
Стрелочно-пугевая секция: контроль положения стрелки. Положение стрелки ото- бражается линиями раз-
ведущей по прямому направлению или личной толщины. Реко- мендуемое соотношение толщины линий 3:1.
Допускается отображе- ние положения стрелки
соответствующим раз-
рывом между общим участком стрелки и от- ветвлением при исполь- зовании линий одинако-
ВОЙ 1ОЛЩИНЫ *
Стрелочно-пугевая секция: контроль положения стрелки, ведущей на ответвление . / г Z — -
Пример нумерации стрелки __
г 7 . 22 - _2
Индикация
Свободность z Светло-серый цвет секции
Занятость Красный цвет
Замыкание в маршруте Z , Желтый цвет
Г 1
Искусственное размыкание свободной стрелочно- Желтый мигающий цвет
путевой секции
Искусственное размыкание свободной стрелочно- ! Mi 1ЧП Мигание путем переклю- чения с желтого на крас-
путевой секции ный цвет
251
Окончание таблицы 6.2
Наименование объекта и состояния Условные обозначения на плане Особенность изображения
Потеря контроля положения стрелки ii \ Красный мигающий цвет элементов ответвле- ния. Элемент до о i ветв- ления индицирует состо- яние стрелочно-путевой секции
Передача стре ikh на местное управление ( .-f— 1 1 Белый мигающий цвет
Восприятие и контроль местного управления стрелки 1 г Малиновый цвет
Подсветка положения стрелки у Синий цвет
11ормальное положение с I редки Указатель черного цвета в зоне крестовины стрелки
Индикация одинакова для обоих вариантов отображения элементов.
При разработке УГИ и их индикации использованы следующие
основные принципы:
а) цветовая палитра фона и преобладающего состояния путевых
объектов (запрещающее показание светофоров, свободное состояние
рельсовых цепей) выбраны с учетом рекомендаций психологов и вра-
чей-гигиенистов и сохранения ресурса работы монитора;
б) учтена мнемоника и, как правило, преемственность в исполь-
зовании цветов основных состояний объектов контроля, принятых
в эксплуатируемых релейных системах;
в) применена мнемоника для отображения объекта, ассоцииру-
ющаяся с его контурами (например, изображение платформы) или
252
подобными общепринятыми изображениями (например, понижение
напряжения на аккумуляторной батарее срабатывание сигнализа-
тора заземления, перегорание предохранителей, условные знаки
дополнительных видов информации; ( табл.6.3);
1) расширена цветовая гамма по сравнению с принятой в релей-
ных системах, где часто использован один и тот же цвет для инди-
кации различных состояний. Доминирующее состояние объекта
индицируется традиционным цветом;
д) минимизированы количества УГИ и их геометрические раз-
меры благодаря использованию одной и гои же цветовой ячейки
объекта контроля для индикации его различных состояний, напри-
мер, показаний светофора, а также различных видов управления
станцией (диспетчерского, резервного, сезонного, автономного);
е) применена мигающая индикация исключительно для отображе-
ния аварийной сигнализации или кратковременных состояний работы
системы, требующих привлечения внимания оперативного персонала.
Причем, мигающая индикация сменяется на постоянную после нажа-
тия соответствующих кнопок восприятия пользователем информации,
ж) применены для отображения символов принятых сокращении
названий, причем цвет отображения символов характеризуегобъект
контроля. Например, индикация символов АН (А — авария) белым
цветом свидетельствует о неисправности лампы пригласительного
огня входного светофора Н. зеленым — то же разрешающих показа-
ний, красным — запрещающего показания на светофоре;
з) совмещены объект управления и объект контроля с указанием
наименований символами принятых сокращений, а также его терри-
ториальная привязка на плане станции согласно функциональному
назначению. Например, прямоугольники (кнопки) передачи команды
разрешения отправления РОН, РОЧ, располагающиеся соответствен-
но в четной и нечетной горловинах, одновременно являются объекта-
ми контроля, они индицируются зеленым цветом после получения и т-
всстительного сигнала о реализации команды управления;
и) перечень УГИ и индикация разработаны как с учетом совмес-
тимости с действующими традиционными системами релейного
типа, имеющими ограничения по информационному обеспечению,
так и с учетом перспективных компьютерных систем диспетчерско-
го управления и электрической централизации, обладающих рас-
ширенными информационными возможностями;
253
Таблица 6.3
Наименование
Условные
обозначения
Примечание
Движение jai 1рещено по данно-
му элементу путевого развития
Выполнение ремонтных и
профилактических работ на
объекте
Закрепление состава на путях
станции
Снятие напряжения с контакт-
ного провода
Цвет фона знака — крас-
ный. Устанавливается
диспетчером на зону пу-
тевого плана (путь, стрел-
ка. блок-участок)
Цвет фона знака — крас-
ный. Устанавливается
диспетчером на зону пу-
тевого плана (путь, стрел-
ка, блок-участок)
I (вет фона знака — крас-
ный. Устанавливается
диспетчером на зону пу-
тевого плана (путь, стрел-
ка, блок-участок)
Цвет фона знака — крас-
ный. Устанавливается
диспетчером на зону пу-
тевого плана (путь, стрел-
ка, блок-участок)
Индивидуальное замыкание
стрелки в «+» или «-» (исклю-
чение управления стрелкой,
имеющей контроль положения)
Цвет — красный. Уста-
навливается в зоне соот-
ветствующей стрелки
секции (пути) в маршрутах
Цвет — красный. Уста-
навливается в зоне путе-
вого плана (на путь, стре-
лочно-пу гевую секцию)
Снятие контроля соответ-
ственно плюсового или мину-
сового положения (стрелка
предварительно установлена
соответственно в плюсовое
или минусовое положение)
Цвет — светло-зеленый.
Устанавливается в зоне
соответст вующей стрелки
254
Окончание таблицы 6.3
Наименование У словные обозначения 11римечание
Выключение секции из зависи- мости (макет секции) с правом пользования ст налами 1—— 1 Цвет — светло-зеленый. Устанавливается на стре- лочно-пу юную секцию
Выключение стрелки из зави- симостей с правом пользова- ния сигналами (подготовка макета стрелки) । „ I Цвет — зеленый мигаю- щий. Устанавливается в зоне соотвстству ющей стрелки
Стрелка выключена из зависи- мостей (макез стрелки) с пра- вом пользования сигналами । / । Цвет — светло-зеленый. Устанавливается в зоне соотвез сз вукнцей ci редки
к) разделение индикации об отказе устройства и его состоянии в
ряде случаев. Например, для контроля неисправною состояния ус-
тройств переездной сигнализации используется индикация красным
мигающим цветом символа «А» в зоне УГИ переезда (соответствен-
но с переходом на постоянный цвет после се восприятия, см. п. е).
Переезд может быть открыт — зеленый цвет самого объекта, зак-
рыт — красный;
л) с целью более рационального заполнения ограниченного поля
индикации устройств отображения для представления путевого раз-
вития средних и крупных станций допускается использование вер-
тикальных линий при изображении стрелок, а также упрощенное
представление светофоров в виде треугольников, ориентированных
по направлению движения поездов Также отображение объектов
путевого развития и виды индикации станций автономного управ-
ления на общем плане участка могу! быть упрощены по сравнению
с режимом отображения выбранной станции.
6.4. Рекомендации по организации взаимодействия
персонала с техническими средствами
компьютерных систем управления
Пользовательский интерфейс удобно формировать выделением на
экране монитора трех основных функциональных зон (окон); (рис.6.1).
255
Баюное окно
Основное окно
Дна ioi'oboc окно
Рис. 6 1. Функциональ-
ные зоны на экране
монитора
Базовое окно содержит: главное меню ре-
жимов отображения, о которых будет сказа
но далее: индикацию режима управления (на-
пример, режима ответе!венных команд, режи
ма отмены), текущую дату и время; кнопку
отключения звуковой сигнализации. Основ-
ное окно включаем отображение технологи-
ческой картины управляемого процесса и
предлагает индикацию:
постного положения на участке в целом;
поездного положения на выбранной станции (нескольких стан-
циях) с возможностью скроллинга (прокрутки) и масштабирования
изображений;
нормативного графика движения поездов;
получения данных из АСОУП;
оперативной технологической ситуации на соседнем диспетчер-
ском участке,
исполненного и прогнозно! о графиков движения поездов;
таблицы занятия каналов сигналов ТС (режим для АРМа элекз
ромсханика);
диагностирования канала (режим для АРМа электромеханика);
норма!ивно-справочной информации
Диалоговое окно обеспечивает взаимодействие пользователя с
техническими средствами в выбранном режиме индикации (вызов
дополнительного меню по станции, прокрутка, масштабирование,
переключение режимов управления, основного, отмены, ответствен-
ных команд, отказа oi незаконченных действий и пр.).
Рабочее место диспетчера, как правило, содержит несколько мони-
торов для отображения поездной ситуации Как показывает практика,
один из мониторов используется диспетчерским персоналом главным
образом для отображения поездного положения на линии в целом, что
позволяет диспетчеру все!да знать интегральную обстановку для при-
нятия решений но регулированию движения поездов. Другой монитор
используется для детального отображения станций и перегонов и еще
один — I рафиков движения поездов, нормативно-справочной инфор-
мации, сообщения из АСОУП или поездного положения соссдна о уча-
стка. Учитывая требования по надежности с деградацией структуры
системы, при отказах одного из комплектов для всех видеокадров (ви-
256
дов изображения) должна потенциально существовать возможность не-
зависимого их вызова на экране любого АРМа.
В качестве органов управления целесообразно применение серий-
ных средств: манипулятора «мышь» («трекбол») или клавиатуры. Как
показывает практика, эффективным является комбинированное ис-
пользование указанных органов управления. Возможно также при-
менение специализированных средств функциональной клавиатуры.
В начале движения (при зарождении посздопотока) пли при
вступлении поездов на участок, кон гролируемын поездным диспет-
чером, осуществляется ввод ранее нс введенных номеров (с помо-
щью строки редактирования на экране монитора или из норматив-
ного графика). В последующем номера транслируются при перехо-
де с одной рельсовой цепи на другую и тем самым отслеживаются
системой с возможностью автоматического переноса на соседний
диспетчерский участок. При следовании поездов по главным стан-
ционным путям системой фиксируется время технологических со-
бытий (их прибытия и отправления), по которому автоматически
строится исполненный график движения
При проектировании интерфейса «человек— машина» с использо-
ванием УГИ могут быть применены следующие основные принципы.
1. Активизация на видеокадре монитора только минимально необ-
ходимой пользователю информации для контроля и организации пе-
ревозочного процесса, в том числе о состоянии элементов путевого
развития (кон 1 роль состояния рельсовых цепей, маршрутов, положе-
ния стрелок, светофоров), и контроль режимов управления
2. Отсутст вие аварийных данных на мониторе и отображение их
в случаях нарушений с дополнением речевыми сообщениями, авто-
матически формируемыми средствами мультимедиа в АРМе. На-
пример, аварии на перегоне соответствуй появление индикации
красным мигающим цветом символов «АП» на соответствующем
участке, а речевое сообщение включает в себя полное наименова-
ние перегона и содержательную часть сообщения.
3. Использование одинакового отображения (цвета, пропорций эле-
ментов и др.) в режимах обше« о плана участ ка и отдельной станции (се
части). Это предпочтительнее с точки зрения исключения дополнитель-
ных обработок отображения при формировании концептуальной мо-
дели технологического процесса в сознании пользователя.
9 Зак. 92
257
4. Привязка управления к контролируемому объекту (рекомендуе-
мый принцип). Другими словами, для передачи команды телеуправле-
ния манипулятором «мышь» или клавиатурой выбирается объект kohi-
роля с формированием соответствующей режиму управления кодовой
последовательности, передаваемой в линию, что позволяет осуществ-
лять телеуправление без разработки дополнительных видеокадров.
5. Исключение некорректных действий пользователя в выбран-
ном режиме на программном уровне, если они не предусмотрены в
данном режиме управления Например, невозможно пользование
пригласительными сигналами или искусственное размыкание мар-
шрутов в основном режиме и разрешается только в режиме переда-
чи ответственных команд и только для соответствующих светофо-
ров и рельсовых участков. Этот же принцип соблюдается и при ра-
боте в выбранном режиме, например при установке маршрута пос-
ле его начальной точки, в качестве конечной может быть выбрана
только точка существующего маршрута.
6. Как следует из предыдущего пункта, интерфейс установки мар-
шрута следует основывать на географии путевого развития станций,
в отличие от использования специализированных средств (манипуля-
тора или его образа на экране). Такой подход является универсаль-
ным. т.е. его можно применять для станций любой сложности с воз-
можностью задания вариантных и альтернативных маршрутов.
7. Использование вручную диспетчером дополнительных услов-
ных знаков на мнемосхемах участка по мере возникновения необ-
ходимости из библиотеки такого вида УГИ. На знаки возлагаются
следующие задачи:
информирование персонала о собы 1 пи. связанном с особыми условия-
ми орт анизации технологического процесса (памятка для диспетчера):
исключение ошибочных действий персонала блокировкой
пользования элементами путевого плана для движения поездов, где
установлен условный знак:
контроль регламента производства ремонтных, восстановительных
работ сравнением текущего времени и планового, введенного при уста-
новке знака. В этом случае целесообразна выдача речевых сообщений.
8. Возможность реконфигурации зоны управления использовани-
ем знаков границ управления, которые могут быть оперативно пере-
установлены после согласования с диспетчерами смежных участков.
258
9. Другие данные, характеризующие полигон управления (назва-
ния рельсовых, цепей сигнальных точек на перегоне, нумерация и
подсветка положения стрелок и др.), для сокращения обьема отобража-
емой информации при необходимости отображают на путевом плане
только после выбора диспетчером соответствующей функциональной
клавиши. Как правило, эта информация не отображается.
10. Нормативно-справочную информацию (постЭЦ, пассажир-
ское здание, профиль участка, расположение платформ, мостов,
тоннелей, других искусственных сооружений) целесообразно фор-
мировать в отдельном видеокадре с привязкой этих объектов к пу-
тевому плану. Переходить в режим получения этой информации
следует после выбора соответствующих функциональных клавиш
или пункта меню.
11. Редко используемые команды телеуправления (вызов к теле-
фону ДСП, включение ревуна в горловинах и т.д.) целесообразно
отнести в отдельное окно по каждой сз акции.
9*
Глава 7. Принципы построения
микропроцессорных систем
7.1. Эксплуатационно-технические требования
к микропроцессорным системам ДЦ
Назначение. Системы ДЦ предназначены для реализации совре-
менных принципов управления эксплуатационной работой автома-
тизацией функций управления и контроля технологического процес-
са движения поездов с использованием средств вычислительной тех-
ники при сопряжении их с системами ЖАТ и связи, а также для обес-
печения возможности обмена информацией с Автоматизированной
системой управления железнодорожного гранспорта.
Системы ДЦ могут использоваться для следующих целей:
автоматизации диспетчерского управления движением поездов
на участках и направлениях железнодорожных линий;
организации управления движением в узлах;
концентрации управления на крупных станциях движением по-
ездов по примыкающим станциям (предузловым развязкам) и пере-
движениями в удаленных парках;
концентрации на опорных станциях управления движением по-
ездов на соседних близлежащих станциях (мини ДЦ).
Создание системы ДЦ предполагаег достижение следующих целей:
производственно-экономических (сокращение численности де-
журных по станциям, улучшение организации руководства движе-
нием поездов, снижение ноiерь в перевозочном процессе, интенси-
фикация использования технических средств автоматики и подвиж-
ного состава, повышение производительности труда, улучшение эк-
сплуатационных показателей работы участка);
социальных (улучшение условий и культуры труда, снижение заг-
рузки диспетчеров).
Критериями оценки достижения цели создания ДЦ являются:
снижение капитальных вложений (сокращение занимаемых ап-
паратурой производственных площадей; уменьшение объемов и
сроков проведения проектных, строительно-монтажных и пуско-
наладочных работ);
сокращение численности оперативного и обслуживающего пер-
сонала;
260
уменьшение загрузки персонала и соответствующее этому уве-
личение зоны управления;
улучшение показателей выполнения графика движения поездов
и обеспечения грузовой работы (среднее время нахождения поез-
дов (вагонов) на участке по отношению к нормативному);
улучшение соотношения между нормативом рабочего парка под-
вижных единиц и обеспечением ниток графика.
снижение материале- и энергоемкости оборудования.
Характерно гика объектов авюматизацин. Для внедрения на по-
лигоне железных доро! систем кодового управления необходимо
соблюдение трех главных требований: оснащенность участков сис-
темами интервального регулирования, электрической централиза-
ции и устройствами связи.
Перегоны участка или направления железной дороги должны быть
оборудованы автоматической блокировкой или полуавтоматической
блокировкой, дополненной устройствами контроля прибытия поезда
в полном составе. Последнее требование обусловлено необходимос-
тью автоматического контроля целостности состава, до внедрения ДЦ
выполняемого дежурными по станции визуальной проверкой нали-
чия хвостового Bai она — ограждения пассажирских поездов гремя
красными огнями или диском красного цвета для грузовых поездов.
При автоблокировке это обеспечивается рельсовыми цепями.
Станции, обгонные пункты, разъезды участка должны быть обо-
рудованы системой электрической (релейной, релейно-процессор-
ной или микропроцессорной) централизации стрелок и сигналов.
Системы ДЦ должны разрабатываться с учетом использования
линий, систем передачи и других типовых средств железнодорож-
ной связи.
Вид управления (диспетчерское — ДУ, автономное — АУ) каж-
дым раздельным пунктом и протяженность участка определяются раз-
работчиками и согласовываются с заказчиком системы ДЦ расчетом
загрузки дежурных по станциям (ДСП) и поездного диспетчера (ДНЦ)
Объем и содержание информации, передаваемой по каналам телеуп-
равления, телесигнализации и телеизмерения, определяются в процес-
се проектирования привязки к конкретному участку железной дороги
и должны обеспечивать выполнение функций системы ДЦ.
261
В число контролируемых объектов обязательно включаются
участки приближения и удаления на прилегающих к станциям
перегонах. На участках, оборудованных односторонней автобло-
кировкой при отсутствии контроля занятия перегона, а также при
новом строительстве систем интервального регулирования для
полноты информационного описания следует контролировать все
блок-участки на перегоне. Кроме того, в полном объеме должен
обеспечиваться контроль пулевых объектов (стрелок, светофо-
ров, рельсовых цепей) станций автономного управления, что по-
зволит предоставить диспетчеру полную информацию о техно-
логической обстановке.
На участках ДЦ, наряду с другими видами оперативно-техноло-
гической связи, должна быть обязательно предусмотрена поездная
радиосвязь, подключаемая к цепи поездной диспетчерской связи. На
станциях АУ поездная радиосвязь должна быть ориентирована на
ДСП, который при необходимости подключает диспетчера.
Общие требования к системе. Объектами управления и контроля
на полигоне железной дороги (участке, направлении, станции, в узле)
являются: системы железнодорожной автоматики и телемеханики и
их элементы, а именно стрелки, светофоры, рельсовые цепи, шлагба-
умы, устройства специальных видов сигнализации (тоннельной, об-
вальной, сейсмической и т.п.); поезда, вагоны, локомотивы.
Система включает в себя:
устройства пункта управления (ПУ), которые устанавливаются
у диспетчера (в отделении, региональном или дорожном центре и
т.п.) и могут объединяться в локальную сеть;
аппаратуру контролируемых пунктов (КП), которая размещается
на постах ЭЦ станций, включаемых в диспетчерскую централизацию;
каналы связи между КП и ПУ;
каналы связи для объединения ДЦ с другими автоматизирован-
ными системами железнодорожного транспорта, в том числе с ДЦ
соседних диспетчерских участков.
Технические характеристики КП и ПУ (емкость системы) не дол-
жны ограничивать их применение на сети дорог.
Структура ДЦ должна обеспечивать автономное функциониро-
вание каждой системы ДЦ на каждом диспетчерском участке при
отказе любых элементов в этих системах с заданной вероятностью
безотказной работы
Функционирование ДЦ должно обеспечиваться для диспетчерс-
кого круга на линейном участке, нескольких радиальных линейных
участках, на линейных участках с разветвлениями железнодорож-
ных линий. в уззе. Каналообразующая аппаратура ДЦ должна обес-
печивать возможность организации любой из следующих структур
каналов связи: магистральной, радиальной, радиально-магистраль-
ной, древовидной, смешанной.
В состав аппаратуры ПУ входят:
информационно-управляющий вычислительный комплекс (ИУВК),
включающий в себя устройства ввода-вывода технологической инфор-
мации (печатающее устройство, плоттер, цветные мониторы, выносные
видеопроекционные, плазменные или светодиодные табло);
каналообразующая аппаратура (КА) или аппаратура передачи
данных (АПД);
устройства сопряжения ИУВК с другими информационными
сетями (локальной сетью, объединяющей АРМы причастных работ-
ников. сетью связи с АСОУП и др.);
вводно-коммутационные устройства (ВКУ), обеспечивающие
подключение аппаратуры к линиям связи, источникам питания;
средства оперативно-технологической связи;
устройства электроснабжения, включая источники бесперебой-
ного питания.
Средства отображения, управления и оконечная аппаратура дис-
петчерской связи должны размещаться непосредственно на рабо-
чем месте поездного диспетчера. Место расположения других уст-
ройств выбирается исходя из удобства их обслуживания.
В состав аппаратуры КП ДЦ входят: программно-аппаратный
комплекс; устройство сопряжения с ЭЦ; каналообразующая аппа-
ратура или аппаратура передачи данных; вводно-коммутационные
устройства; средства оперативно-технологической связи.
При разработке ДЦ должны создаваться средства автоматиза-
ции изготовления, проектирования, отладки и тестирования про-
граммного и информационного обеспечения системы.
Ввод команд управления должен осуществляться с использова-
нием стандартных технических средств вычислительной техники
263
(алфавитно-цифровой клавиатуры АРМа, манипуляторов «мышь»,
«трэкбол» и др.) или специализированною манипулятора.
Действия диспетчера по установке маршрутов должны быть одина-
ковыми независимо от типа системы ЭЦ.
Управляющими воздействиями диспетчера могут быть: коман-
ды телеуправления объектами СЦБ; задание режима представле-
ния информации, выводимой на экраны мониторов; ввод в систему
данных, не получаемых автоматически (пометки диспетчера на
графике и т.п.).
Формирование команд ТУ возможно в режимах:
индивидуального управления объектами системы;
маршрутного управления объектами ЭЦ с указанием начала и конца
маршрута;
программного управления (накопление маршрутов и других зада-
ний, автоматизированное предложение маршрутных <аданий, реализу-
емых по согласию диспетчера, автоматическое управление).
Дальность действия ДЦ не должна быть ограничена использо-
ванием современных средств связи. Оперативная связь с ДСП и
машинистами поездов должна обеспечиваться на всем участке ДЦ.
Скорость передачи информации в канале не менее 600 Бод.
Информационный обмен между компонентами системы должен
базироваться на стандартных протоколах вычислительных систем
и локальных сетей.
Способ передачи данных между КП и ПУ может быть циклическим,
асинхронно-циклическим или спорадическим. При спорадическом спо-
собе передачи необходимо кон гредировать работоспособность КП
ПУ ДЦ должен обеспечивать совместимость с существующими
КП систем ДЦ «Нева», «Луч» и др.
Система ДЦ должна быть также увязана с информационными
системами дорожного вычислительного центра, системами автома-
тизированной выдачи предупреждений; вышестоящими системами
долговременного планирования дорожного уровня (АРМами до-
рожных диспетчеров ДГП).
Способ обмена информацией с указанными системами — спо-
радический с квитированием сообщений и обеспечением взаимо-
действия с использованием общих баз данных, размещаемых на сер-
верах локальных вычислительных сетей.
264
Требования к режимам функционирования системы. Управляет
перевозочным процессом в основном режиме поез дной диспетчер Ос-
новной режим работы ДЦ должен обеспечивать:
централизованный контроль КП и централизованное управле-
ние объектами ЭЦ;
централизованный контроль состояния зон крупных станций (учас-
тковых, пассажирских, технических, сортировочных) с нужной степе-
нью детализации информации;
централизованный контроль и местное управление объектами;
комбинированное управление и централизованный контроль
объектов ЭЦ (управление маршрутами в зоне главных путей стан-
ции осуществляется ДНЦ, а передвижениями в других районах стан-
ции руководит ДСП).
Вспомогательный режим реалтуется в системе при возникновении
отказов в устройствах СЦБ передачей на КП ответственных команд, испол-
няемых без проверки условий безопасности устройствами ЭЦ и посылае-
мых диспетчером с соблюдением определенного регламента.
К таким командам относятся*
аварийная смена направления движения на перегоне, оборудо-
ванном двусторонней автоблокировкой;
вспомогательное разблокирование переюна на участках с полу-
автоматической блокировкой (искусственная дача прибытия поез-
да в полном составе),
вспомогательный перевод стрелок при ложной занятости стре-
лочного участка;
искусственное размыкание замкнутых в маршруте путевых и
стрелочных участков;
управление переездом, расположенным в пределах станции.
Пользование ответственными командами допускается после провер-
ки на месте состояния стрелочного перевода, путевых стрелочных уча-
езков и станционных путей с выполнением требований пп. 2.15, 2.16,
2 17 Инструкции по движению поездов и маневровой работе на желез-
ных дорогах Российской Федерации.
В аварийном режиме (при выходе из строя канала связи, обору-
дования ДЦ и других повреждениях устройств СЦБ. не указанных
выше) на станциях вводится резервное управление (РУ). При этом
может сохраняться централизованный контроль у ДНЦ.
265
Резервное управление на станциях, входящих в диспетчерский
круг, возможно только дежурным ио станции непосредственно с
пульта ЭЦ. Переход на РУ и обратно должен осуществляться ДСП
поворотом ключа в пульте управления на раздельном пункте по
устному распоряжению диспетчера. Должны исключаться одновре-
менные управляющие воздействия поездного диспетчера и дежур-
ного по станции при РУ и дистанционном управлении.
Развитие, модернизация и наращивание системы должно обес-
печиваться: модульностью программных средств; формализацией
описания объектов управления и контроля; использованием язы-
ков программирования высокого уровня; модульностью структу-
ры технических средств; применением серийно выпускаемых аппа-
ратных средств; использованием стандартных интерфейсов обмена
с другими системами различных иерархических уровней.
Критерием отказа ДЦ является невыполнение любой из функ-
ций. Аппаратура должна обеспечивать круглосуточную эксплуата-
цию в непрерывном режиме.
При одиночных отказах в аппаратуре ПУ или КП действие сис-
темы ДЦ не должно нарушаться, т.е. система должна быть отказоу-
стойчивой. Отказоустойчивость ДЦ может обеспечиваться самоди-
ai ностированисм. «горячим» резервированием, автоматической
реконфигурацией и восстановлением ПУ и КП при отказе отдель-
ных элементов Требования отказоустойчивости могут не предъяв-
ляться к КП станций АУ. включаемых только по контролю, так как
непрерывность перевозочно! о процесса при отказах обеспечивает-
ся оперативным персоналом станции.
Динамические модели должны вестись на основе объективных дан-
ных. получаемых техническими средствами в режиме реального времени.
Участие человека-оператора ио вводу данных при отсутствии необходи-
мых технических средств должно контролироваться устройствами.
Средний срок службы аппаратуры ПУ и КП должен быть не ме-
нее 10 лет с момента пуска в эксплуатацию. Средняя наработка на
отказ при выполнении всех перечисленных функций ДЦ — не ме-
нее 10 000 ч. Коэффициент готовности системы ДЦ должен быть не
менее 99,95 %.
Среднее время восстановления системы не более 15 мин (нс учи-
тывается время до прибытия ремонтного персонала на КП).
266
Требования безопасности. По достоверности передачи сигналов
ТУ и ТС и допустимой вероятности образования ложных сообще-
ний системы ДЦ должны относи i вся к телемеханическим комплек-
сам 1 категории по ГОСТ 26.205—88. При вероятности искажения
элементарного сигнала 10 4 и независимых ошибках системы ДЦ
должны обеспечивать:
вероятность трансформации сигнала ТУ не более 10'14;
вероятность трансформации сигнала ТС нс более 10 s;
вероятность потери информации (допускается повторение до
5 раз) в канале ТУ нс более Ю'10;
то же в канале ТС не более ЮЛ
В тех случаях, когда но каналам ТС не передаются данные, свя-
занные с безопасностью движения поездов, допускается снижение
требований к достоверности передачи информации до уровня теле-
механических комплексов HI категории. В этом случае вероятность
трансформации сообщений и потери информации не должны пре-
вышать соответственно И)'6 и IO’5.
Безопасность при формировании ответственных команд долж-
на обеспечиваться также организационными мерами и реализовы-
ваться с участием двух агентов движения.
Безопасность программных и аппаратных средств, участвующих
в передаче и приеме ответственных команд, должна отвечать тре-
бованиям отраслевых нормативных документов «Безопасность же-
лезнодорожной автоматики и телемеханики».
Интенсивность опасных отказов аппаратуры передачи и реали-
зации ответственных команд должна быть не более 3 • 10-11 1/ч на
одну команду.
Обслуживание технических средств ДЦ должно включать в себя
два аспекта:
периодическое обслуживание технических средств на ПУ и КП
и цен I рализованныи ремонт сменных модулей и блоков с исполь-
зованием сервисных комплексов системы;
фирменное сервисное обслуживание технических средств вычис-
лительной техники ПУ.
Сопровождение программного обеспечения осуществляет раз-
работчик или проектировщик системы.
267
Техническое обслуживание устройств ДЦ должно выполняться
специально подготовленным персоналом дистанции сигнализации
и связи. Его периодичность, а также допустимое время с момента
обнаружения неисправности до се устранения должны обеспечивать
заданный коэффициент готовности. При профилактическом обслу-
живании необходимо предусмотреть сравнение пост оянной инфор-
мации с эталонной для данного полигона управления и в случае
несовпадения — восстановление заменой вышедших из строя мо-
дулей постоянного запоминающего устройства на исправные ком-
плекты запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП). Коли-
чественные показатели периодичности и трудоемкости, а также
численность и квалификация обслуживающего персонала должны
быть определены на Ttanc опытной эксплуатации.
Система должна быть снабжена комплектом ЗИП с вероятнос-
тью достаточности не менее 0,9, позволяющим обеспечить ее рабо-
тоспособность в течение гарантированного срока эксплуатации.
При хранении комплекта ЗИП должно обеспечиваться его исправ-
ное состояние в течение гарантированного срока и возможность
немедленно! о использования.
Несанкционированный доступ к информации исключается осо-
бенностями построения программного обеспечения и существую-
щими организационными мерами, не допускающими нахождения
посторонних в ЛДЦУ. По желанию заказчика несанкционирован-
ный доступ к системе может исключаться вводом паролей и (или)
дополнительных индивидуальных аппаратных средс1В (ключей,
магнитных карт), блокирующих работу АРМа. Аппаратура КП
должна размещаться в запираемых помещениях.
Сохранное! ь информации обеспечивается резервированием техни-
ческих средств ее хранения Данные ПУ и КП должны быть защищены
от разрушений при отказах и сбоях устройств энергоснабжения.
Про! раммное обеспечение должно поддерживать функциониро-
вание системы в ручном режиме при длительном непоступлении
данных от КП, из-за перерывов в энергоснабжении, отказов КП и
каналов передачи данных при обеспечении автоматического запус-
ка и перезапуска системы.
Сбои в передаче и приеме сигналов не должны приводить к пре-
кращению функционирования системы.
268
Требования к защите от влияния внешних воздействий. Аппара-
тура ДЦ должна соответствовать требованиям устойчивости к по-
мехам в соответствии с ГОСТ Р 50656. Амплитуды испытательного
воздействия для различных видов помех при степени жесткости 3 и
критерии качества функционирования А для ответственных команд
и критерия В дтя остальных команд приведены ниже.
Вид помехи Наносекундные помехи в цепях электропитания и ввода-вывода по ГОСТ 29156 Микросскундные импульсные по- мехи большой энергии в цепях электро- питания по ГОСТ 29156 Динамические изменения напряже- ния сети электропитания по ГОСТ Р 50627: провалы напряжения прерывания напряжения .. выбросы напряжения Электростатические разряды по ГОСТ 29191 А м п л итуд а йены тател ь н о го воздействия (длительность) 2 кВ* 1 кВ2 2 кВ 0,3 i/? (25 периодов/1000 мс) 1.0 (7,/ (10 периодов/200 мс) 0,2 t7113(50 перио юв/1000 мс) 6 кВ (контактный разряд) X кВ (воздушный разряд)
Амплитуда испытательного воздействия при подаче помехи на цеш
электропитания.
2 Амплитуда испытательного воздействия при подаче помехи на цепь
ввода-вывода.
3 UH — номинальное напряжение элетропитания.
Для выполнения требований защиты от электромагнитных по-
мех необходимо предусмотреть:
использование адаптеров ввода-вывода, обеспечивающих галь-
ваническую развязку вычислительной техники и линии связи:
оборудование источника питания сетевым фильтром, при необхо-
димости разработку дополнительных мероприятий на стадии техни-
ческого проекта с учетом реальной электромагнитной обстановки;
269
защиту от кратковременных возмущений в программе ввода
информации о состоянии объектов СЦБ.
Устройства ДЦ должны относиться к потребителям электроэнер-
гии особой группы I категории. Система ДЦ должна быть рассчита-
на на электропитание от сети переменного тока частотой 50 Гц но-
минальным напряжением 220 В с допустимыми отклонениями от J 87
до 242 В. Устройства электропитания аппаратуры ДЦ на ПУ долж-
ны обеспечивать бесперебойное питание при переключениях фиде-
ров питания или перерывах в подаче электроэнергии до 6 ч.
При прекращении поступления сигналов ТС из линии система
должна исключать представление устаревшей информации опера-
тивному персоналу по истечении времени не более 1 мин после пос-
леднего получения ТС от KI 1 с индикацией отсутствия связи с КП.
Система ДЦ должна допускать возможность выборочного исклю-
чения п обратного включения в систему КП.
Система ДЦ является системой реального времени. Время пре-
доставления оперативному персоналу информации об изменениях
кон тролируемых объектов (включая съем информации, передачу по
каналам связи и обрабо1ку на ПУ) не должно превышать 6 с.
Допустимое время реакции системы на клавиатуру не должно
быть более 0,5 с.
Время передачи команд ТУ от ПУ на КП должно быть не более 1 с.
При проектировании системы должна обеспечиваться возмож-
ность настройки приоритетов предоставления различных видов
информации.
Обработка оперативной информации должна проводиться в со-
ответствии с функциональными задачами на общей базе данных,
основу ко торых составляет информация о состоянии путевых объек-
тов устройств СЦБ, характеристики подвижных средств и т.д.
7.2. Новые функциональные возможности
аппаратуры центрального и линейного постов
В развитии комплекса автоматизации диспетчерского управле-
ния можно выделить следующие перспективы:
переход на современную элементную базу;
повышение показателен надежности и безопасности; \
расширение функциональных возможностей;
270
интеграция с автоматизированными подсистемами станшюннсл о
уровня и вышестоящими системами управления;
достижение высоких показателей технико-экономической эффек-
тивности и улучшения эксплуатационных показателей.
Легко решаются вопросы обеспечения высоких показателей на-
дежности при резервировании устройств. Причем резервирование
аппаратуры ДЦ охватывает не только средства вычислительной
техники (контроллер, чем обычно ограничиваются разработчики
систем ДЦ), но и все элементы, непосредственно обеспечивающие
непрерывность перевозочного процесса (устройства сопряжения
по кон тролю и управлению ЭЦ, каналы, каналообразующая ап-
паратура, источники питания).
Предусматриваются следующие режимы переключения на резер-
вную аппаратуру:
автоматический—для обеспечения периодичности реального фун-
кционирования полукомплектов, при нарушениях работы одного из
полукомплектов на основе диагностической информации, которой
обмениваются контроллеры по локальной вычислительной сети;
дистанционный — при систематических сбоях КП, посылкой
команды телеуправления поездным диспетчером;
ручной — электромеханик нажимает соответствующую кнопку
на панели управления внутри шкафа.
Кроме того, резервирование также обеспечивает съем и переда-
чу информации о состоянии контролируемых объектов по незави-
симым программно-аппаратным каналам, повышающим достовер-
ность информации, что особенно важно во вспомога тельных режи-
мах управления при принятии диспетчером решения о пользовании
ответственными командами.
В современных системах ДЦ увеличен об ьем передаваемых от встствен-
ных команд, реализуемых по правилам построения безопасных схем.
Перечень команд вспомогательного режима управления вклю-
чает в себя:
аварийную смену направления на перегоне, оборудованном дву-
сторонней автоблокировкой;
искусственное размыкание маршрутов;
вспомогательное открытие переезда;
271
вспомогательный перевод стрелок при ложной занятости рельсовой
цепи стрелочно-путевой секции;
разблокирование перегона на малодеятельных участках ДЦ,
оборудованных устройствами счета осей для контроля перегонов,
в случае сбоя в их работе;
пользование пригласительными сигналами (для метрополитенов).
Выполнение этих функций системой повышает живучесть перевозоч-
ного процесса при нарушениях нормальной работы устройств СЦБ.
Современные системы ДЦ также интегрируют и новейшие ин-
формационные технологии (рис. 7.1)
На уровне центра управления ДЦ различают шесть основных функ-
циональных подсистем:
диалоговую;
управления и контроля состояния объектов управления (ОУ) си-
стем ЖАТ (система телемеханики в узком смысле слова по
МЭИ 870-1-1—93);
моделирования, прогноза и отображения хода технологическо-
го процесса (включает в себя график движения, поездную, вагон-
ную и локомотивную модели);
нормативно-справочной информации,
самоконтроля и диагностирования системы и оборудования;
протоколирования работы системы
Диалоговая подсистема должна обеспечивать отображение инфор-
мации и взаимодействие оперативного персонала (ОП) с ДЦ данного
участка, соседних полигонов управления (диспетчерских участков, уз-
лов и крупных сортировочных, участковых и пассажирских станций),
с другими информационно-управляющими системами (системой выда-
чи предупреждений об ограничениях скорости, устройствами телемеха-
ники, энергоснабжения и др ), а также связь с вышестоящими система-
ми и информационно-вычислительным центром (ИВЦ) дороги.
Подсистема управления и контроля состояния объектов управ-
ления систем ЖАТ должна обеспечилап> выполнение функций
ТУ-ТС. Задачами этой подсистемы является не только прием, обра-
ботка и формирование прика юв, но и обеспечение требуемых уров-
ней сигналов для соответствующего канала, а также защита от элек-
тромагнитных помех и грозы.
272
273
Подсистема управления и контроля
объектов управления
Формирование
сигналов
телеуправления
По |учсние данных
о состоянии ОУ
(си! налов телесигнализации)
Подсистема
модслнмваши Н УДРавдениЯ
Отображение
на устройствах отображения
информации (УО11) состояния УО
Трансляция
номера поезда
П редоставление данных
о предстоящих передвижениях
_______ .
Определение
отказов
устройств JIII
Определение
местоположения
подвижных единиц
Формирование графика
испо шейного движения
поездов
Автоматизация
установки маршрута
Формирование
прогнозного ।рафика
Диалоговая система
Подсистема диапюстирования
1
ЦП
То же
нанолыю! о
оборудования
11 ротоколирование
от казов у стр >иств
11рот окоп ирование
действий Ol I
Создание
твердой копии ГИД
Представ ichhc
информации
на УОИ
Подсистема
протоколирования
Формирование
отчетных документов
о ходеТП
Протоколирование
протоколов ДНЦ
Подсистема нормативно-справочной
информации
Приоритеты процессов
и кри терпи оптимизации
Профиль
участка
Длина путей
в условных
вагонах
11 [ЮДОДЖИ I сльност ь
занятия перегонов
Пути отстоя составов
с негабаритным
и разрядным грузом
Технические характеристики
устройств, локомотивов,
_ _ вагонов
Представление
информации на УОИ
Формы отчетов,
справок и протоколов
Резерв времени
локомотивных.бригад
11родолжитсльность
простоя вагонов
Рис. 7.1. Структурная схема центрального поста
Подсистема моделирования и управ (синя, прогноза и отобра-
жения хода технологического процесса (ТП) на полигоне должна
обеспечивать перемещение номера поезда на экране монитора, пре-
доставлять информацию о подходах и вступлении поездов в зону по-
лигона управления, о дислокации поездов, локомотивов и вагонов
на полигоне, готовности и резерве времени локомотивных бригад,
графике исполненного движения (ГИД) поездов. Динамические мо-
дели (вагонная, локомотивная и поездная) должны вестись на осно-
ве объективных данных, полученных техническими средствами в ре-
жиме реального времени. Информация о состоянии стационарных
путевых объектов обновляется в ритме реального перевозочного
процесса. Результаты моделирования являются основой для отобра-
жения прогнозного графика и своевременного информирования ОП
о предстоящих технологических операциях. Совместно с другими
подсистема моделирования и управления реализует автоматическое
управление маршрутами на основе прогнозного графика после со-
гласия диспетчера или но задаваемой им программе пропуска поез-
дов. Должна обеспечиваться возможность безопасного предваритель-
ного задания маршрута при установленном враждебном маршруте.
Предварительно заданный маршрут должен устанавливаться авто-
матически с выдержкой времени не менее 5 с после размыкания ус-
тановленного враждебного маршрута. Системой ЭЦ должен исклю-
чаться перевод стрелок в случае преждевременного размыкания сек-
ций в предыдущем маршруте. Предварительно заданные маршруты
должны визуально контролироваться ДПЦ.
Подсистема нормативно-справочной информации должна содержать
данные двух видов: постоянные и условно-постоянные. К первым от-
носятся характеристики полигона управления: профиль участка, пути
пропуска и остановки поездов с опасными грузами класса 1 и негаба-
ритными грузами на станциях, длина приемо-отправочных путей в
условных вагонах и т.п. Условно-постоянной является информация,
которая остается постоянной в течение продолжительного времени,
например время ограничения скорости на участке, «окна» для выпол-
нения профилактических и ремонтных работ, натурный лист состава,
места выхода ремонтных бригад.
Подсистема диагностирования должна обеспечивать поддержа-
ние параметров надежности и достоверности ДЦ на заданном уров-
не, а также телеконтроль состояния устройств СЦБ.
274
Подсистема протоколирования работы ДЦ («черный ящик») обес-
печивает фиксацию управляющих воздействий оперативного персо-
нала, поездной обстановки, сбоев функционирования, результатов ди-
агностирования и регламентных проверок после восстановления ра-
ботоспособности устройств. Данные протоколируются на винчестере
АРМ ДНЦ или сервере. Как правило, запись осуществляется в двух
форматах: в виде текстового и двоичного (бинарного) файла. В пер-
вом случае протокол содержит строки с указанием времени, станции
и действий диспетчера (установка маршрута, перевод стрелки и т.п.)
или событий в системе (неисправность светофора, потеря контроля
стрелок) и при необходимости выдается на печать.
Двоичные данные дают возможность просмотра на экране мо-
нитора функционирования системы и работы ДНЦ воспроизведе-
нием поездного положения (режим «кино»), что особенно удобно
при разборе нарушений и сбоев для оценки взаимосвязи техноло-
гических событий. Пользователю предоставляется просмотр в рит-
ме реального времени с возможностями ускорения или замедления
хода событий.
Работу с протоколами системы поддерживает специальное сервисное
программное обеспечение. Его задачами является обеспечение:
интерфейса взаимодействия с пользователем (возможность за-
дания периода просмотра протоколов, сортировки и фильтрации
данных по устанавливаемому ключу);
записи и резервирования копий протоколов;
включения диагностических режимов для контроля параметров
в системе (например, просмотр состояния канала в интересующий
момент контроля);
контроля продолжительности хранения протоколов и их авто-
матической архивации по истечении установленного срока;
доступа к архиву для получения протоколов за более длитель-
ный период;
контроля за использованием ресурсов памяти и удаления уста-
ревших файлов;
переноса протоколов и архива на другие носители данных (дис-
кеты, стриммеры и т.п.).
Результаты расшифровки протоколов имеют юридическую силу
и используются для анализа и расследования нарушений безопас-
275
ности движения поездов. Распечатка протоколов, заверенная на-
чальником отдела перевозок отделения железной дороги, является
документом для расследования нарушения движения поездов.
Доступ к протоколам имеют электромеханик поста ДЦ, началь-
ник дистанции сигнализации и связи, ревизоры по безопасности
движения поездов. Протоколы и их бумажные копии хранятся в
течение одного месяца При нарушении движения поездов заверен-
ная распечатка протокола хранится в течение 12 мес.
7.3. Совмещение функций диспетчерской
и электрической централизаций
Применение современных средств вычислительной техники на ны-
нешнем этапе определяет стратегию совершенствования элемен тной
базы станционных систем железнодорожной автоматики и, в частно-
сти. контролируемого пункта диспетчерской централизации. Этим дос-
тигается снижение материале- и энергоемкости устройств при существен-
ном увеличении информационной емкости. Применение программиру-
емой элементной базы позволяет реализовать сущест вующие функции
КП меньшими аппаратными средствами, а также дост ичь их значи ie гь-
ного расширения. Функции ЭЦ по автоматизации установки маршру-
тов и другие, не связанные с обеспечением безопасности, выполняются
средствами вычислительной техники. Такое техническое решение по-
зволяет оптимизировать и упростить принципиальные электрические
схемы, сократить количест во используемых реле.
Программными средствами в интеллектуальных КП также ре-
шаются задачи автоматической установки маршрутов (ДУМ), тог-
да как технические решения в релейной системе АУМ-76 требуют
дополни 1ельной установки статива и увязки с устройствами ЭЦ.
Программная реализация позволяв! оптимизировать ДУМ в целом
для всего путевого развития станции. Например, сокращается чис-
ло реле логики управления для устройств автоматической очистки
стрелок. Выбор индивидуальной или циклической обдувки и се ре-
жима (нормальный пли усиленный) содержится в команде телеуп-
равления и программно все необходимые временные интервалы
очистки реализуются КП. Диалогично для функции двукратного
перевода стрелок не требуются дополнительные реле управления
стрелками благодаря программной реализации алгоритма.
276
Таким образом, с точки зрения традиционных функции ЭЦ. на сред-
ства вычислительной техники возлагается ряд задач: выполнение фун-
кций маршрутного набора; реализация режима автодействия светофо-
ров; двукратный перевод ст релки; последовательный перевод стрелок;
фиксация неисправностей: оповещение монтеров пути, обдувка стре-
лок; резервирование предохранителей.
С учетом сказанного логичным развитием кон гролнруемого пун-
кта явилась разрабо!к<1 на его базе релейно-компьютерной систе-
мы электрической централизации на базе микроЭВМ и програм-
мируемых контроллеров (ЭЦ-МПК). Функционально обеспечива-
ется компьютерное управление при установке (отмене) маршрутов
на станции без традиционных табло и манппутяторов с сокраще-
нием наборной части Э1 (. Благодаря реализации ряда функций сред-
ствами вычислительной техники и достигнутому сокращению раз-
меров система эффективна при новом строительстве и реконструк-
ции устройств на станции с возможностью размещения аппарату-
ры в существующих зданиях постов ЭЦ. Кроме того, технические
средства ЭЦ-МПК реализуют функции линейного пункта ДЦ без
дополнительных затрат.
При размещении на станции АРМов дополнительно обеспечи-
вается выполнение и ряда новых функции, получаемых благодаря
использованию программируемой элементной базы:
авгома гическое протоколирование действий персонала, работы
системы и устройств (функция «черного ящика»);
оперативное предоставление нормативно-справочной информа-
ции и данных технико-распорядительного акта (ТРА) станции;
реализация функций линейного пункта ДЦ для кодового управ-
ления станцией без дополнительных капитальных затрат;
автоматизация управления формированием маршрутных зада-
ний на предстоящий период без ограничения емкости буфера:
накопление маршрутов как по принципу очереди, так и по вре-
мени исполнения (без ограничения емкости буфера) для схем ис-
полнительной группы, допускающих такую возможность;
хранение, просмотр и статистическая обработка отказов в ЭЦ;
поддержка оперативного персонала в нештатных ситуациях (ис-
ключение некорректных действий пользова геля, режим подсказки):
277
реконфигурация зоны управления (возможность привлечения
помощника при увеличении загрузки, или, наоборот, использова-
ние нескольких человек в дневной период и одною ночью, или пе-
редача на кодовое управление с близлежащей соседней станции в
ночное время суток);
сопряженнее информационными системами вышестоящего уров-
ня' АС ОУП — Автоматизированная система оперативного управ-
ления перевозками, АСУСС — Ав тома ти шрованная система управ-
ления сортировочными станциями и др.
В системе реализуются программное маршрутное и индивиду-
альное управления стрелками, кроме того, обеспечивается возмож-
ность автоматической установки маршрутов на предстоящий пе-
риод (при согласии ДСП) с выдачей речевых сообщений в случаях
недопустимых отклонений и нарушений в работе устройств.
Вся информация по контролю при необходимости отображает-
ся на станционном АРМе элек! ромеханика, который позволяет
выполнять проверку функционирования устройств обслуживающим
персоналом.
7.4. Автоматизация составления нормативного,
исполненного и прогнозного графиков
Основой организации перевозочного процесса является график
движения поездов, который представляет собой план эксплуатаци-
онной деятельности на полигоне железной тороги и обьединяет
работу всех подразделений станций, локомотивных депо, пунктов
технического обслуживания, тяговых подстанций, экипировочных
депо, дистанций пути, сигнализации и связи и др. Правильная орга-
низация и точное выполнение технологического процесса каждым
подразделением предопределяет движение поездов без отклонений
от I рафика. График движения поездов должен обеспечивать удов-
летворение потребностей народного хозяйства и населения в пере-
возках и иметь резервы.
График движения устанавливает время прибытия, отправления
или безостановочного проследования поездов по каждому раздель-
ному пункту, время следования поездов по перегонам, продолжи-
тельность нахождения локомотивов на конечных станциях. Время
278
следования поездов между станциями (перегонное время) устанав-
ливается на основе тяговых расчетов и уточняется в опытных поез-
дках. Продолжительность стоянок определяе тся технологическими
процессами, выполняемыми с поездом па станциях.
График движения поездов изображается в координатах «время—
путь», где по оси абсцисс показывается время, а по оси ордина т —
ра сдельные пункты. Следование поездов между станциями условно
обозначают прямыми линиями (рис.7.2), что соответствует равно-
мерному движению, хо тя в действительности поезда следую т нерав-
номерно, с ускорением и замедлением. Наклон линий хода поездов
на трафике характеризует скорость движения, чем круче линия, тем
больше скорость поезда. На рис. 7.2 линия хода пассажирского по-
езда более крутая, чем грузовых поездов, что соответствует боль-
шей скорости движения этого поезда. Одинаковый наклон нитки
поезда для различного времени ходгт на перегоне обеспечивается
пропорциональным масштабированием расстояний между осями
раздельных пунктов. Горизонтальная площадка на оси ординат
между временем прибытия и отправления поезда составляет про-
должительность его стоянки.
С учетом данных о размерах движения один раз в год составля-
ется нормативный, «министерский», график, который может кор-
279
ректироваться доро! ой на зимний период. Движение основных пас-
сажирских поездов остается в 1 рафике неизменным в течение трех
лет. Для уменьшения влияния сезонной неравномерности пассажир-
ских перевозок на грузовое движение часть пассажирских поездов
указывается на нормативном графике для использования с увели-
чением пассажиропотока. Линии этих поездов прокладываются на
нормативном графике штриховой линией и могут применяться для
пропуска грузовых поездов.
При составлении нормативного графика должны обеспечивать-
ся: минимальная продолжительность перевозок грузов и пассажи-
ров, наиболее благоприятные условия проезда пассажиров, рацио-
нальное использование локомотивов, вагонов, пропускной способ-
ности линий и перерабатывающей способности станций, соблюде-
ние норм работы локомотивных бригад, безопасность движения и
экономичность перевозок. С учетом этих требований создание нор-
мативного I рафика представляет собой сложную оптимизационную
задачу, решаемую с применением ЭВМ
Однако для оперативной работы диспетчера по организации ре-
ального перевозочного процесса используется плановый график. Его
получают корректировкой нормативного графика с учетом работы
хозяйственных поездов, ограничений скоростей движения, выполне-
ния ремонтных работ. При значительных изменениях нормативного
графика (например, при закрытии перегона) разрабатывается новый,
вариантный, график, являющийся плановым для диспетчера.
Плановый график, действующий на диспетчерском участке как
часть нормативно-справочной информации вводится в ПЭВМ АРМ
ДНЦ oi АРМа инженера-графисга в режиме межмашинного обмена
через вычислительную сеть АДЦУ. Учитывая, что часть поездов по
участку может следовать по диспетчерским приказам, программные
средства АРМ ДНЦ позволяют внести изменения в плановый график
оперативным, ручным вводом диспетчером новых расписаний. Это в
значительной степени облегчается при графическом интерфейсе про-
кладки ниток графика. При наличии «окон» для ремонтных и строи-
тельных работ, а также утвержденных предупреждении об ограниче-
ниях скоростей движения эта информация также отображается на поле
планового графика и может корректироваться диспетчером, напри-
мер, при задержках производства работ.
280
Актуальный плановый график отображается на АРМе поездно-
го диспетчера в традиционной графической форме для интересую-
щего интервала с обозначением вертикальной оси текущего време-
ни. Пользователю предоставляется возможное!ь масштабирования
и прокрутки (скроллинга) по горизонтальной и вертикальной осям,
причем в последнем случае обеспечивается отображение путей стан-
ции и плана их использования.
График исполненного движения формируется авт оматически при
движении поездов по станциям на основе вычислений времени при-
бытия и отправления поездов по технологическим событиям заня-
тия и освобождения рельсовых цепей. Алгоритм автоматического
построения графика предполагает решение двух главных задач:
идентификация номера поезда и сю трансляция (слежение) при дви-
жении поезда по участку.
Номера поездов могут определяться-
вручную диспетчером непосредственным их вводом с алфавитно-
цифровой клавиатуры или выбором номера нитки планового графика;
полуавтоматически при совпадении данных подхода поездов с
данными АСОУП или планового графика с подтверждением дис-
петчером правильности присвоения номера нитке на графике:
автоматически при оборудовании поездов техническими средства-
ми идентификации (индивидуальными датчиками на подвижном со-
сшве и стационарными устройствами считывания на станциях).
Задача трансляции номера поезда включает в себя индикацию
присвоенного номера на путевом плане при движении поезда (за-
нятии и освобождении рельсовых участков подвижной единицей).
Координатная сетка [рафика исполненного движения аналогич-
на плановому I рафику. Взаимное перемещение оси текущего време-
ни и графика исполненного движения должно осуществляться в рит-
ме реального времени с дискретизацией не более 1 мин. Собственно
левая сторона относительно оси текущего времени и представляет
собой состоявшийся технологический процесс движения поездов.
Кроме ниток на иоле графика отображаются: действующие предуп-
реждения. связанные со снижением скорости, закрытием путей, пере-
гонов. станций и т.п., запрещения спсдования элсктроподвижного
состава, увязка локомотивов по пунктам оборота, пометки и ком-
ментарии ДНЦ, При переходе па безбумажную технолог ню ведения
281
графика исполненного движения дополнительно разрабатывают-
ся программные средства ручной прокладки ниток для случая пе-
рерывов функционирования систем ДЦ и организации движения
по докладам дежурных. При восстановлении работоспособнос-
ти системы должен возобновиться автоматический режим
ведения графика.
«Окна» и предупреждения должны вводиться в систему либо ав-
томатически от других автоматизированных подсистем, либо вруч-
ную поездным диспетчером. Они отображаются на графике с при-
вязкой к станциям и перегонам участка, а также к времени начала
и окончания действия, образуя прямоугольник, который за-штрихо-
вывается линиями различного цвета в зависимости от служб, кото-
рым предоставлено «окно».
Пометки предс1авляют собой записи и комментарии диспетче-
ра на графике исполненного движения и содержат сведения: о при-
чинах отклонения поездов от планового графика; об использовании
локомотивов, о поездной и маневровой работе; о порядке закрепления
составов и др.
Наряду с ведением графика исполненного движения должно обес-
печиваться формирование приложения к графику, которое представ-
ляет собой сведения о составах.
Основой автоматизации управления маршрутами является
прогнозный график, в котором увязываются исполненный и пла-
новый графики. С учетом реального хода перевозочного про-
цесса из исполненного графика и предстоящих передвижении
планового графика формируется прогноз, целью которого яв-
ляется сокращение потерь в движении при отклонениях движе-
ния поездов от графика. Расписания прогнозного графика со-
здаются справа от оси реального времени как продолжение ис-
полненного графика корректировкой ниток планового графи-
ка с учетом фактических отклонений движения поездов от гра-
фика. Результаты машинного прогнозирования, согласованные
диспетчером па предстоящий период планирования, могут быть
автоматически реализованы в задаче «автодиспетчер» переда-
чей команд установки маршрутов на станции участка в соот-
ветствующие интервалы времени.
282
Глава 8. Микропроцессорные системы
8.1. Система «Юг» с распределенными
контролируемыми пунктами
Первый вариант системы «Юг» принят в постоянную эксплуа-
тацию на участках Батайск — Староминская — Тимашевская
Северо-Кавказской железной дороги. В РГУ ПС разработаны про-
граммно-аппаратные решения на основе современной технической
базы. Полностью выполнены требования ОСТ 32.1 I I-98 и ОСТ
32.112 98, нормирующих параметры современных систем ДЦ
Комплекс ДЦ-Юг с распределенными контролируемыми пункта-
ми (РКП) введен в эксплуатацию на участке Краснодар — Тихорец-
кая Северо-Кавказской железной дороги.
Использован практический опыт внедрения линейных пунктов
управления (ЛПУ) на 60 станциях в увязке с ЭЦ-4, ЭЦ-9, МРЦ-12,
МРЦ-13. Выполнен переход на новые технические средства цент-
рального поста управления (ЦПУ) на базе IBM PC индустриально-
го исполнения и жидкокристаллических мониторов, расширен сос-
тав отображаемых данных (результаты диагностирования техни-
ческих средств, сигналы от перегретых букс — аппаратура ПОИ А Б.
состояние переездов и др.), сформирована база приказов ДНЦ и
ТРА станции, инструкций ДНЦ, подготовлены программные сред-
ства взаимодействия с АСОУП. Центральный пункт управления
функционирует в операционной системе реального времени QNX с
использованием технологии INTRANET, файлов HTML, реляци-
онных баз данных формата SQL.
Информационные функции системы:
телемеханический контроль состояния технологических обьек-
тов (рельсовых цепей, стрелок, сигналов, переездов, устройств об-
наружения перегретых букс и т.д.);
контроль состояния устанавливаемых и установленных маршрутов,
диагностирование собственных средств ДЦ;
контроль исправности устройств СЦБ;
ведение динамической поездной модели, контроль поездного
положения на участке, подвижных единиц на участке с учетом но-
меров и индексов поездов;
283
регистрация, отображение, при необходимости, печать графика ис-
полненного движения с приложениями;
ведение баз данных по поездам и обеспечение простого доступа
к ним;
регистрация «окон», предупреждений и приказов диспетчера;
связь с АСОУ11 и информационными системами верхнею уровня
ДАДЦУ (Дорожный автоматизированный диспетчерский центр управ-
ления);
протоколирование работы системы.
Управляющие функции системы:
установка, отмена поездных и маневровых маршрутов;
индивидуальное управление стрелками и сигналами;
перевод станций на резервное, сезонное, диспетчерское управле-
ние, групп стрелок на местное управление;
исключение (отмена исключения) перевода стрелок;
искусственная разделка стрелочных секций после полного замы-
кания маршрута;
управление средствами акустической и радиосвязи (включение/ вык-
лючение радио- и громкоговорящей связи, вызов к телефону, акусти-
ческий вызов и т.д.);
управление режимами работы сигналов «День»/ «Ночь»;
накопление команд по заданию маршрутов в основном режиме
функционирования с реализацией логики маршрутного набора и
блокированием некорректных команд
В состав аппаратуры центрального пункта управления (ПУ) вхо-
дят IBM-совместные промышленные компьютеры, имеющие следу-
ющие технические характеристики:
Процессор.........................................Pentium И
Тактовая частота, МГц, не менее........................233
Объем оперативной памяти, Мбайт, не менее...............32
Емкость жесткого диска, Обант, не менее..................1
Видеоадаптер............................................ S3
Сетевой адаптер..........................Ethernet-10 Base Т
В состав аппаратных средств ПУ входят также 21- и 14-дюймовые
мониторы, модемы, лазерные и цветные струйные принтеры, сервер
Круглосуточный режим работы аппаратных средств ПУ обес-
печивается источниками бесперебойного питания, а также систе-
284
мой резервирования энергоснабжения, используемой на железнодо-
рожном транспорте.
Состав и структура технических средств ДЦ-ЮГ приведены на
рис. 8.1. Условные обозначения элементов структурной схемы сле-
дующие: АРМ ДНЦ — автоматизированное рабочее место поезд-
ного диспетчера; ФК — функциональная клавиатура, обеспечива-
ющая ввод и формирование команд телеуправления при взаимодей-
ствии центрального пункта управления с контролируемыми пунк-
тами (КП); РЛС — расширитель локальной сети, позволяющий под-
ключить к локальной сети несколько пользователей; М-М — мо-
дем — устройство приема передачи данных по линиям связи (О
основной, Р — резервный); АРМ ШН — автоматизированное ра-
бочее место элек!ромеханика ДЦ, выполняющее функции органи-
зации связи ПУ с КП по основному и резервному каналам, конт-
роль и диагностирование аппаратуры ДЦ, РКП-ТУ, РКП-ТС — бло-
ки телеуправления и телесигнализации, обеспечивающие сопряже-
ние аппаратуры ДЦ на КП с устройствами ЭЦ; РКП-Ц — централь-
ный блок управления контролируемыми пунктами, обеспечиваю-
щий взаимодействие КП с ПУ, с соседними КП, а так же блоками
РКП-ТУ и РКП-ТС; Л С — локальная сеть.
Агрегатный принцип построения системы на базе РКП обеспечивает
высокую унификацию, технологичность в серийном производстве, просто-
ту изменения обьема выполняемых функций и конфшураций.
Функциональная и структурная децентрализация системы на
основе локальной сетевой архитектуры РКП обеспечивает ее высо-
кую надежность.
Применение блоков РКП-ТУ и РКП-ТС, коюрые монтируются
на базе реле НМШ и устанавливаются на релейном стативе в розет-
ке реле НМШ, способствуег сокращению релейного оборудования
(стативов, реле, релейных блоков и т.д.), а также объема мошаж-
ных работ и внутрипостового кабеля.
Блоки РКП-ТУ предназначены для включения управляющих реле
но командам телеуправления поездного диспетчера. Один блок
РКП-ТУ позволяет включать до восьми управляющих реле.
Блоки РКП-ТС служат для ввода контролируемых сигналов.
Один блок позволяет обработать до 20 сигналов ТС. Число блоков
определяется количеством сигналов.
285
Основной канал
Рис 8.1. Структурная схема системы «Юг» с распределительными
контролируемыми пунктами
Резервированные блоки РКП-Центр предназначены для ввода, обра-
ботки всех сигналов, поступающих с блоков РКП-ТУ, РКП-ТС и переда-
чи данных на ПУ. Блок РКП-Центр разработан в виде настенного шкафа
286
с набором электронных плат, устанавливается в релейном помещении,
один на промежуточной станции.
Система характеризуется следующими общими техническими
показа гелями:
Способ функционирования..................................программный
Тип используемых в РПК микропроцессоров.............80С196, PIC6C63
Хранение рабочих программ .............................. ......ПЗУ
Операционная система реального времени . ................... QNX
Структура линий связи .... .... . . ...... .. . ... радиальная, многоточечная,
кольцевая
Число РКП на кольцо связи, нс ботсе . .......................... 15
Число двухпозиционных объектов на РКП:
управления, не более.......................................... 1008
контроля, не более................................... 2520
Способы опроса объектов контроля .......................циклический,
.... спорадический,
......................................................... смешанный
Время, с
цикла опроса объектов контроля, не более ................... 5
передачи одной команды, нс более.......................... 0,5
отображения поездной ситуации, не более .................... 5
ответа на запрос диспетчера, не более...................... 5
Модуляция каналов ТУ, ТС...................................частотная
Скорость передачи по канатам ТУ, ТС, Бот, нс менее..............1200
Характеристика частоты катетов ТУ, ТС. Гц. для сигнала
логическая 1........................................ 1300 ± 10
логический 0......................................... 2100 ± 10
Номинальное значение входного и выходного сопротивлений
модема. Ом.................................................... .600
Уровень мощности сигнала. дБ:
на выходе передатчика......................... ..... . .......-28...0
на входе приемника.......................................-40. .0
Напряжение, обеспечиваемое выходными элементами телеуправления
РПК, В, при сопротивлении нагрузки:
1400 Ом, нс менее.................................................20
20 Ом.................................................. 10
Коммутируемый объектами контроля постоянный ток, мА. при напряжении
не более 20 В ..................................................20.. 50
Конструкция РКП-ТУ, РКП-ТС..........................корпус реле НМШ
Напряжение питания источника постоянного тока. В, РКП.. ........ 24
Вид межблочной связи .... ........................... локальная сеть
287
Помимо известных технико-экономических преимуществ систем
диспетчерской централизации применение РКП обеспечивает:
использование па станциях изделий отечественного производства-
упрощение и сокращение продолжительности цикла подютов-
кп устройств к сдаче в эксплуатацию;
повышение качества обслуживания системы благодаря автома-
тическому и автоматизированному многоуровневому тестированию
и непрерывному диагностированию устройств РКП и ЭЦ:
сокращение объемов проектных (на 30 < ) и строительно-мон-
тажных (на 70 %) работ;
уменьшение расхода монтажного провода на 20—30 % и кабеля
мсжстативных соединений на 90 %;
подключение к лампам табло пли «сухим» контактам, что ис-
ключает установку дополнительных реле;
снижение энергопотребления в 8—15 раз.
8.2. Система ДЦ-МПК
Структура системы. Сотрудниками Центра компьютерных же-
лезнодорожных технологий (ЦКЖТ) ПГУ ПС разработана и в конце
1995 г. принята в постоянную эксплуатацию система диспетчерс-
кой централизации на основе микроЭВМ и программируемых кон-
троллеров ДЦ-МПК. В 1996 г. ДЦ-МПК была адаптирована к ус-
ловиям мстропо штенов и принята в постоянную эксплуатацию на
Пстербур!ском метрополитене. Аппаратные средства центрально-
го пункта управления и линейных контролируемых пунктов пост-
роены на основе серийно изготавливаемого промышленного обо-
рудования. что обеспечивает низкую себестоимость системы, а зна-
чит. и ее высокую конкурентоспособность.
Система ДЦ-МПК обеспечивает реализацию функций управле-
ния и контроля рассредоточенных объектов и применяется при дис-
петчеризации, автоматизации и концентрации управления. Систе-
ма современная, открытая и наращиваемая, лет ко адаптируется к
условиям конкретного политопа управления при проектировании
и их изменении во время эксплуатации.
Кроме того, аппаратура системы может быть использована в целях
обест течения т тоэтапной замены аппаратуры других систем телемеха-
ники, при переносе или модернизации рабочих мест диспетчеров:
288
управления соседними станциями с опорной (мини ДЦ);
организации центров диспетчерского управления с возможнос-
тью обьединения АРМов оперативного диспетчерского персонала
в локальную сеть;
передачи информации о состоянии полигона управления в вы-
шестоящие иерархические уровни управления.
Центральный пункт управления обеспечивает взаимодействие с
линейными контролируемыми пунктами ДЦ-МПК и эксплуатиру-
емыми на железных дорогах линейными КП систем ДЦ «Луч» ЧДЦ,
СКЦ и «Нева».
Система ДЦ-МПК состоит из:
устройств центрального пункта управления (ПУ), которые устанав-
ливаются у поездного диспетчера (в отделении, региональном или до-
рожном центре и т.п.) и могут быт ь объединены локальной сетью;
аппаратуры линейных контролируемых пунктов (КП) на базе
программируемых кон iроллеров или КП систем «Луч», «Нева»,
СКЦ и ЧДЦ;
каналов связи между КП и ПУ;
каналов связи и локальной сет для объединения ПУ с другими
системами и уровнями управления.
Автоматизированные рабочие места диспетчеров других
хозяйств (СЦБ. локомотивного, вагонного, электроснабжения)
могут быть подключены к локальной сети АРМов поездных
диспетчеров и содержат аппаратуру, необходимую для
реализации этих функции.
Информационный обмен между компонентами системы ба-
зируется на стандартных протоколах вычислительных систем
и локальных сетей.
Аппаратура ДЦ-МПК совместима с информационными систе-
мами дорожного вычислительного центра; системами автоматизи-
рованной выдачи предупреждений; вышестоящими системами дол-
говременного планирования дорожного уровня (АРМами дорож-
ных диспетчеров ДГ! 1).
Для обмена информацией с указанными системами использует-
ся спорадический способ с квитированием сообщений.
Управление перевозочным процессом осуществляется поездным
диспетчером. Для обеспечения сто непрерывности при неисправ-
10 llh
289
ности устройств СЦБ предусматриваются снятие блокировочных
зависимостей и передача ответственных команд. В этом случае вся
ответственность возлагается на двух человек: поездного диспетче-
ра и дежурного но отделению.
В аварийном режиме (при выходе из строя оборудования ДЦ)
управление осуществляется с пульта ЭЦ на станции (резервное уп-
равление), при этом возможен централизованный контроль на ПУ.
Безопасность при формировании ответственных команд
обеспечивается участием двух агентов движения для формирова-
ния двух последовательных кодовых посылок в ограниченном вре-
менном интервале.
Система ДЦ-МПК обеспечивает передачу ответственных команд:
вспомогательной смены направления двусторонней автоблокировки;
вспомога тельного перевода стрелок при ложной занятости рель-
совой цени;
искусственного размыкания маршрутов;
вспомога тельного открытия переездов;
пользования пригласительными сигналами (на метрополитене);
дачи согласия на пользование пригласительными сигналами при
движении по соединительной ветке (на метрополитене).
Общий принцип посылки ответственных команд предполагает
передачу подготовительной кодовой посылки. После получения
сигнала квитирования посылается рабочая кодовая серия.
Условиями формирования обеих серий является проверка отжа-
того и нажатого состоянии пломбируемой кнопки дежурным по
отделению в соответствующие моменты выполнения алгоритма.
Дополнительно в режиме ответственных команд программно ис-
ключается управление другими объектами СЦБ.
Аппаратура центрального пункта управления. Центральный
пункт диспетчерского круга обычно находится в здании отделения
или управления дороги. Он представляет собой АРМ поездного дис-
петчера, которое реализовано на базе современной вычислитель-
ной! техники (рис. 8 2). На ПУ одного диспетчерского круга исполь-
зуются два компьютера: основной (т.е. реализующий команды те-
леуправления) и резервный, который постоянно находится в рабо-
те (так называемый «горячий» резерв).
290
Впдсопросктор
Канал ТУ-ТС
Локальная
К серверу. шкальной сеч ь А РМ
се in АРМ ▼
Рис. 8.2. Структурная схема центрального поста системы ДЦ-МПК
10*
291
В системном блоке каждой рабочей машины установлены: уни-
версальный модем УМ, сетевая карта, звуковая карта.
К компьютеру подключаются следующие внешние устройства,
дисплей с диагональю 20—21"; клавиатура, манипулятор «мышь»;
блок согласования модемов БСМ; акустический громкоговоритель
(колонка); кнопка ответственных приказов (КОП); кабель шкаль-
ной cent; видеопроектор или плазменная панель.
Для обеспечения устойчивой работы системы при перебоях в
электропитании все устройства включаются в питающую сеть че-
рез источник бесперебойного питания UPS и сетевые фильтры.
Универсальный модем является основой каналообразующей ап-
паратуры ДЦ-МПК и обеспечивает функции усиления, демодуля-
ции и анализа правильности структуры кодовой последовательно-
сти известительного сигнала При передаче команд телеуправления
в УМ формируется управляющий код (временные параметры, стар-
товые и стоповые импульсы), а также осуществляется модуляция и
задастся необходимый уровень аналогового сигнала ТУ. Кабелем
модем соединяется с БСМ, который обеспечивает подключение ком-
плектов к каналу передачи. Информация о состоянии стационар-
ных путевых объектов обновляется в режиме реального перевозоч-
ного процесса в виде известительных кодовых посылок. При этом
на ПУ после БСМ извеспительный сигнал поступает на модем, где
выполняются функции усиления, демодуляции и анализа правиль-
ности структуры кодовой последовательности. При этом проверя-
ются: качество стартового и стопового импульсов; временные па-
раметры сш нала (длительностей импульсов и сигналов); полнота
кодовой последовательное । и, дешифрация адресной части сигнала
и качество информационных импульсов.
Затем сигнал направляется в соответствующий массив памяти,
коюрый через интерфейс ISA перенаправляется в память компью-
тера. Здесь кодовая последовательность, отображающая состояние
станционных объектов, обрабатывается функциями алгебры лот-
ки, в соответствии с которыми происходит перерисовка изображе-
ния на экране дисплея.
Для передачи команды ТУ пользователь выбирает объекты уп-
равления, которым соответствуют в массиве команд кодовые пос-
ледовательности, содержащие адресную и исполнительную части
292
Кодовая последовательность направляется через интерфейс ISA в
универсальный модем. Последний формирует сигнал ТУ и переда-
ет его в линию.
Сетевая карга предназначена для обмена информацией по ло-
кальной сети Кабелем типа «витая пара» компьютер подключает-
ся к концентратору HUB и сего участием обменивается информа-
цией с другими машинами, а также с сервером локальной сети, где
ведется протоколирование работы всех АРМов центра диспетчерс-
кого управления.
Звуковая карта совместно с акустической колонкой применяет-
ся для формирования речевых сообщений при возникновении не-
штатных ситуаций (оз казы устройств, отключение электропитания,
отклонение поезда о г i рафика движения и т.п.).
Дисплей отображает актуальную информацию: поездное положе-
ние, положение стрелок, сигналов, блок-участков и др. Для большей
информативности применяются дисплеи с диагональю экрана
20 —21". Во избежание эффекта мерцания дисплеи должны представ-
лять изображение с кадровой разверткой не менее 85 Гц. Кроме дис-
плеев, в центрах диспетчерскою управления система ДЦ-МПК по-
зволяет применить видео проекторы или плазменные панели в каче-
стве табло коллективного пользования информацией.
Манипулятор «мышь» является основным средством управления
в системе. Клавиатура используется для ввода необходимых сим-
вольно-цифровых данных, а также для дублирования дейезвий
«мыши» в случае неисправности последней.
Аппаратура линейною контролируемою пункта. Линейный КН
представляет собой комплекс программно-аппаратных средств,
предназначенных для сбора, обработки, передачи на ПУ информа-
ции о состоянии двухпозиционных объектов и приема от ПУ и ис-
полнения команд телеуправления. Как и ПУ, КП состоит из двух
комплектов 100% резервированной аппара туры на основе npoiрам-
мируемых контроллеров (основного и резервного). Резервный ком-
плект находится во включенном, рабочем, состоянии и готов пе-
рейти в активное состояние. Переключение комплектов осуществ-
ляется: автоматически — благодаря взаимному конт-ролю полуком-
плектов: командой, поступающей от ПУ (при возникновении систе-
293
магических сбоев); кнопками на лицевой панели КП для выполне-
ния ремонтных и профилактических работ обслуживающим персо-
налом.
Комплекс устройств КП, как правило, pacnoaai ается в релейном
помещении. На станциях автономного управления КП, для сокра-
щения затрат на оборудование, может находиться в табло дежур-
ного по станции.
Оборудование КП размещается в электро техническом шкафу,
который имеет пыле- и влагозащитную конструкцию.
Контроллер КП состоит из следующих компонентов (рис. 8.3):
промышленного одноплатного компью тера SSC-5x86H, основан-
ного на базе архитектуры процессора 486 и содержащего централь-
ный процессор AMD486-DX2, видеоадаптер, контроллер клавиа-
туры. энергонезависимую память на основе микросхемы Flash ем-
костью 2 Мбайта, оперативную память до 64 Мбайт, систему пор-
тов для подключения внешних устройств (жесткие, гибкие диски),
громкоговоритель;
двух плат ввода-вывода;
сетевой карты;
универсального модема;
платы обработки аналоговых сш налов.
Основными функциями контроллера являются: циклический
опрос входов УМВ-56/8. обработка полученной информации с фик-
сацией изменения состояния контролируемых объектов, формиро-
вание извести гельных приказов в соответствующем формате, фик-
сация поступления из канала команд телеуправления объектами,
реализация команд ТУ через интерфейсное устройство сопряжения
с объектами управления. При включении питания комплекта кон-
троллер проводит проверку устройств, входящих в его состав. В
случае успешного тестирования в контроллере автоматически за-
пускается программа работы линейного пункта, что сопровожда-
ется звуковым сигналом. Программа периодически проверяет на-
личие приказа ТУ в канале телеуправления, и при обнаружении стар-
товой посылки приказа начинается заполнение внутреннего буфе-
ра командой ТУ. По окончании приема содержимое буфера срав-
нивается с электронной таблицей управляющих кодов канала ГУ
для определения объектов управления. При совпадении получен-
294
RS-485
Объекты контроля
__1 Контроль
баги реи
Напряжение
на ПР
Напряженке
ввода
Температура
Нулевки
подключения ввода
Объекты управления anaaoi овы.х сиг патов
Рис. 8.3. Структурная схема линейного поста системы ДЦ-МПК
ной команды и приказа в таблице включается соответствующее уп-
равляющее реле на плате TB-24R или УДО-48. В противном случае
содержимое буфера аннулируется.
Вместе с ожиданием приказа ТУ проводится опрос плат
УМВ-56/8, реализующих матричный съем информации о состоянии
295
объектов в течение восьми циклов. В каждом цикле считывания
на все платы УМВ комплекта выставляются одинаковые управляю-
щие слова, что отражается показаниями светодиодов на этих
платах. В паузе между считываниями таких блоков информация
о состоянии объектов сортируется по группам, которые соответ-
ствуют таблице занятости канала ТС. В другом массиве памяти кон-
троллера так же хранится содержание групп ТС, полученное в пре-
дыдущем сеансе. Новое содержание группы сравнивается со ста-
рым и, если в 1 руппе произошли изменения, она направляется в
буфер передачи. Группы с новой информацией по очереди переда-
ются на центральный пост.
Для сокращения времени обновления информации о поездной ситу-
ации у диспетчера часть групп, связанных с дополнительной диагнос-
тической информацией о состоянии устройств СЦБ, нс передается на
ПУ. Эти данные всегда доступны только для пользования на КП (АРМ
электромеханика СЦБ) и могут быть переданы на ПУ после поступле-
ния команды запроса.
Каналообразуюшнс устройства. В каналообразуюшую аппаратуру
входят универсальный! модем и блок сопряжения с линией (рис. 8.4).
Универсальный модем УМ является программно-аппаратным сред-
ством, предназначенным для организации обмена информацией между ПУ
и КП системы. Модем обеспечивает связь с линейными КП по двух- или
четырехпроводной линии (Л). Канал связи может быть тональным или
физическим. Он также обеспечивает связь с контролируемыми пунктами в
протоколе систем ДЦ-МПК. ЧДЦ-66, «Луч» и «Нева». В этом случае в мо-
дем загружается программный драйвер протокола обмена информацией
соответствующей системы ДЦ
Модем представтяет собой две платы, устанавливаемые в системный
блок компьютера. На основной плате (комплект 1) расположен микро
процессор цифровой обработки сигналов (сигнальный процессор). До-
полнительная плата (комплект 2) предназначена для преобразования ана-
логовых сигналов в цифровые и регулировки уровней сигналов.
Модемы обоих комплектов на ПУ подключаются к устройству
сопряжения с линией связи БСМ, которое обеспечивает гальвани-
ческую развязку и согласование с двух- и четырехпроводной лини-
ями. Модем может работать в активном и пассивном режимах.
296
Рис 8.4. Схемы сопряжения четырехпроводной (л), двухпровочной (6), двух
двухпроводных (в) и двух- и четырехпроводных (г) цепей с каналом связи
297
Переключение из одного режима в другой выполняется по ко-
манде компьютера. Пассивный (резервный) режим предназначен для
сопряжения с каналом связи только по тракту ТС, а активный ре-
жим — по трактам ТС и ТУ. Это позволяет организовывать «1 оря-
чсе» резервирование аппаратуры ПУ, когда два модема подключе-
ны параллельно к одному и тому же каналу связи.
При подаче напряжения на модем (т.е. при включении компьюте-
ра) выполняется самотестирование и при успешном его завершении
модем переходит в резервный режим работы. В этом режиме передат-
чик модема не работает, а приемник синхронизируется с передатчи-
ком другого модема, работающего в активном режиме. Приемник при-
нимает сигналы ТС от КП по четырем частотным каналам.
В активном режиме модем передает сигналы цикловой синхро-
низации ТУ в соответствии с регламентом работы системы
ДЦ-МПК или «Луч», «Нева». В УМ имеется возможность регули-
ровки уровней передачи сигналов ТУ непосредственно на ПЭВМ
АРМа поездного диспетчера и дистанционно по локальной сети с
АРМа электромеханика. В табл. 8.1 приведены рабочие уровни сш -
налов каналообразующей системы ДЦ-МПК
Кроме выполнения функции сопряжения активного и пассивного
модемов с линиями связи БСМ, может использоваться как усилитель-
ный и трансляционный пункт, а также для согласования тонального
четырех проводного канала и двухпроводных фи шческих линии связи.
Таблица «V. I
Физическая цепь Уровень передачи сигналов ТУ, дБ Чувствительность приемника сигнала ТУ, дБ
Двухпроводная -30...+ 10 - 48...0
Четырехпроводная -58...- 18.6 -48...-7.1
Сигналы ТУЧ и ТУ2 двух модемов суммируются и передаются в чс-
тырехпроводную линию, а также через разделительный фильтр низкой
частоты в двухпроводную линию связи. Выходной сигнал ТУ модема,
работающего в резервном режиме, равен нулю. В связи с э гим использу-
емая схема включения мо icmob не создаст интерференции сигналов ТУ.
Обеспечивается возможность смены режима активный / резервный для
каждого модема без дополнительной коммутации сигналов.
298
Сипит ТС из чстырехпроводной линии суммируется с сш налом
ТС из двухпроводной линии и поступает на входы модемов. Для
разделения сш налов ТУ и ТС в двухпроводной линии используется
фильтр высокой частоты. Схема БСМ обеспечивает возможность
приема сигналов ТС одновременно из двух- и чегырехпроводных
линий, а также использования БСМ для передачи сш налов в рс-
грансляционных пунктах (рис.8.5). На этом рисунке ЛАЗ — линей-
но-аппаратный зал, М — модулятор, ДМ — демодулятор.
Рис 8.5 Схемы включения нескольких радиальных направлений (а)
и трансляционного и усилительного пунктов (6)
В случае использования волоконно-оптических линий связи (ВОЛ С)
аналоговые УМ и БСМ не используются. Аппаратура ПУ и КП под-
ключается непосредственно к коммутаторам или маршрутизаторам
ВОЛС. Такой способ организации передачи информации позволяет зна-
чительно повысить быстродействие, функциональные и информацион-
ные возможности системы ДЦ-МПК. На Петербургском метрополите-
не система ДЦ-МПК работает по каналам ВОЛС с 1998 г.
299
8.3. Система «Сетунь»
Поездному диспетчеру приходится иметь дело с разнородной ин
формацией. данными о состоянии устройств СЦБ, поступающими в
режиме реального времени, и сообщениями ЛСОУП, поступающими,
как правило, с временной задержкой и нередко имеющими низкую
достоверное!ь или теряющими свою актуальность. До внедрения
АРМов ДНЦ это приводило к тому, что большую часть рабочего вре-
мени ДНЦ был занят приемом, протоколированием данных и обме-
ном разнообразной информацией о ходе перевозочного процесса.
Система «Сетунь» является системой диспетчерской централи-
зации нового поколения Она предназначена для применения на же-
лезнодорожных узлах и участках железных дорог при одно- или мно-
гопутном движении поездов с автономной или электрической тя-
гой, адаптирована ко всем действующим системам конi роля и уп-
равления движением подвижного состава.
Система «Сетунь» функционально включает в себя современную
систему телемеханики с дуплексным и полудуплексным высокоско-
ростным обменом информацией между центральным послом (ЦП) и
линейными пунктами (ЛП). Система рассчитана на использование
любых устройств авюматики на станции и перегонах. Длина управ-
ляемого и контролируемого поездным диспетчером участка желез-
ной дороги может колебаться от 200 до 1000 км в зависимости oi
интенсивности движения поездов, а количество управляемых и кон-
тролируемых системой объектов практически нс oi раничсно.
АРМ ДНЦ в сосзаве диене!черской централизации нового по-
коления па микропроцессорной основе «Сетунь» — это составная и
нсо! ьемлемая часть Единого диспетчерско! о центра управления пе-
ревозочным процессом (ЕДЦУ). Такая система ДЦактивно внедря-
ется в настоящее время на 11 дорогах России и СНГ. Так, напри-
мер. па Красноярской железной дороге за последние два года сис-
тема «Сетунь» была введена в эксплуатацию на трех участках:
Кошурниково—Саянская. Аскиз—Абакан и Абакан —Кошурнико-
во общей протяженностью 440 км.
Объектом автоматизации является диспетчерская система опе-
ра гивного управления поездной работой в пределах диспетчерско-
го круга (участка, узла) или крупной станции. Диспетчерская сис-
тема управления — эго щспегчерский персонал круга в отделении
300
дороги, которому подчиняется оперативный персонал линейных
предприятий, управляющий поездной работой на участках или в
узле: рабочие места оперативного персонала в отделении (ЕДЦУ) и
линейных подразделениях: технические средства связи и управле-
ния, а также персонал, обеспечивающий их работоспособность: ра-
бочая, информационно-справочная и нормативная документация
оперативно-диспетчерского персонала.
АРМ Д1Щ «Сетунь» обеспечивает автомата гацию деятельности
поездного диспетчера и выполняет следующие основные функции:
ведение модели диспетчерского участка с определением поезд-
ной ситуации и состояния объектов управления и контроля:
отслеживание в автома тическом режиме физических номеров и ин-
дексов поездов, их скорости, технологических операции с ними и др.:
автоматического управления движением поездов при отсутствии
отклонений от заданного графика;
прогноз возможных отклонений от заданного графика и выдача
рекомендации диспетчеру по предо!вращению этого отклонения:
ведение графика исполненного движения (ГИД) с его анализом
и отображением на экране, а также диспетчерскою и системного
журналов с занесением их в архив;
управление скоростью движения поездов «зависимости от поез-
дной ситуации и состояния путевых объектов:
передача ответственных команд телеуправления на линейные
пунKiы;
выбор режима работы (автоматический, полуавтоматический,
ручной):
обмен необходимой оперативной и справочной информацией с
устройствами системы «Сетунь» соседних диспетчерских участков,
а также с информационно-управляющими системами верхнего уров-
ня ЕДЦУ (АСОУП. АСУСС, ДИСКОР и др.).
Основными принципами построения АРМ Д11Ц «Сетунь» являются:
интеллектуальная фильтрация поступающих сообщений с ис-
пользованием традиционных способов повышения достоверности
принимаемых сообщений,
активная объектная i рафика для отображения поездного положения:
применение матсма i ических методов прогнозирования на осно-
ве текущей онерагивной информации, справочных нормативных
данных и действующих ограничений;
301
использование современных инструментальных интеллектуальных
систем реального времени, обеспечивающих легкую расширяемость и
настраиваемость программною обеспечения ДНЦ на любой диспетчер-
ский участок;
обеспечение «холодного» и «горячего» резервирования;
использование традиционных методов контроля входной и вы-
ходной информации.
В базовый комплект АРМа ДНЦ «Сетунь» входяг (рис. 8.6):
рабочая станция PC «Табло». В зависимости от визуальной за-
груженности участка может быть несколько таких PC, предназна-
ченных для просмотра поездного положения на участке с отобра-
жением основных компонентов (занятость перегонов и путей, сле-
жение за номером поезда, индикация светофоров и др.);
рабочая станция «Схема», которая служит для посылки команд
телеуправления с выбранной станции, ведения и отображения гра-
фика исполненного движения, анализа, связи с АСОУП, вывода нор-
мативно-справочной информации;
рабочая станция «Новый ГИД».
NETBIOS
... Локальная
вычислительная
есть
Рис. 8.6. Автоматизированное рабочее место ДНЦ системы «Сетунь»
Рабочая станция резервного комплекта может отсутствовать, если
система охвачена 100-%-ным «горячим» резервированием, когда каж-
дый компонент архитектуры может функционально брать на себя вы-
шедшую из строя рабочую станцию. При наличии района управле-
ния, включающего в себя до восьми АРМов ДНЦ, допускается иметь
в «холодном» резерве одну PC «Схема» и одну PC «Табло» на район
управления. В случае выхода из строя одной из PC «Табло» ее функ-
ция будет реализовываться на оставшихся исправных PC. Каждая
ПЭВМ имеет источник бесперебойного электропитания.
302
На схеме, приведенной на рис. 8.7, для упрощения не показаны эле-
менты ЕДЦУ, обеспечивающие взаимодействие ДЦ «Сетунь» с верх-
ним уровнем. Модуль адаптера связи обозначен МАС, рабочая станция
«Связь» —РСС.
Рис. 8 7 Схема взаимодействия автоматизированного рабочего места ДНЦ
с элементами системы «Сетунь»
Рассмотрим последний вариант реализации архитектуры АРМа
ДНЦ «Сетунь» на базе программно-технического комплекса (ЛТК)
«Диспетчер». В состав ПТК входит промышленный компьютер
303
«Advantcch», состоящий из корпуса 1PS-6806WHP; встроенною вен-
тилятора с терморегулятором; процессорной платы PCA-6178F; про-
цессора INTFL PENTIUM III (до 900 МГц); оперативной памяти
объемом 128 Мбайт (возможен объем до 1 Гбайта), поддержка чет-
ности; жесткого диска с объемом памяти 10 Гбайт; видеосистемы
VGA-Horisont-4 4xs3 Savagc4 Pro 32Мб, TWIN-control; индустриаль-
ного монитора FPM-3180TV (размер экрана 18", максимальное раз-
решение 1280х 1024, зерно 0,28 мм, квадрат; угол обзора 80°).
Процессор в многозадачном режиме поддерживает до четырех
мониторов, что заметно улучшает эксплуатационные характерис-
тики комплекса и повышает его надежность.
Разработанное и активно внедряемое на сет и железных дорог
программное обеспечение (I IO) АРМа ДНЦ «Сетунь»:
увеличивает опера твность воздействия на процесс перевозок
вследствие сокращения каждо! о этапа процесса управления, сбора,
обработки и передачи информации об управляемых объектах, вы-
работки от ветственных команд и доведения до исполнителей регу-
лярных команд управления и ответственных команд. К ответствен-
ным относятся команды, при выполнении которых частично исклю-
чаются некоторые зависимост и в устройствах СЦБ, в том числе:
открытие пригласительного сигнала, вспомогательный перевод
стрелки, искусственное размыкание маршрута, вспомогательная
смена направления движения и др.;
повышает обоснованность управленческих решений благодаря
наличию более достоверной и актуальной информации и, как след-
ствие, оптимизирует затраты на достижение конечных целей управ-
ления, повышает качество поездной работы;
существенно сокращает долю рутинных операции и увеличива-
ет роль интеллектуального, творческого начала в работе поездно-
го диспетчера, повышает производительность и качественно улуч-
шает условия труда ДНЦ, снимает утомляемость диспетчера,
создаст условия для более качественного планирования, ибо эф-
фективность математической модели прогнозирования и планиро-
вания автоматически обеспечивает отсутствие временных задержек
в получении необходимой информации о текущем местоположении
поездов и их характеристиках, полноту используемых сведений,
объективность и достоверность исходных данных;
304
представляет прогноз в графической форме, отображает прогно-
зируемые нити поездов на мониторе в реальном масштабе времени;
даег возможное! ь в автоматическом режиме получать информацию
о характеристиках поездов, находящихся на подходе к границе обслу-
живаемого диспетчерского круга и с автоматизированных рабочих мест
ДНЦ соседних участков, увеличивая тем самым глубину прогнозирова-
ния продвижения поездов (до шести и более часов). Дополнительную
возможность повышения эффективности планирования может предос-
тавить также и анализ математических моделей для каждого из смеж-
ных диспетчерских участ ков (в составе соответствующих АРМов ДНЦ)
с последующим их интегральным объединением на уровне доро! и (на-
пример, в составе АРМа дорожного диспетчера ДГП);
автоматизирует выявление отклонений в ходе технологическо-
го процесса;
повышает эффективность перевозочного процесса и производи-
тельность труда всех работников, занятых на перевозках;
увеличивает скорость предоставления информации, повышает
ее достоверность и полноту в рамках информационного обмена
между различными автоматизированными системами, действующи-
ми на управляемом полигоне;
сокращает время стоянки поездов на технических станциях и за-
держки их поездов по приему (отправлению) из-за несвоевременно-
го или некорректного прш оговления маршрутов и, таким образом,
в полной мерс использует данные критерии при решении математи-
ческих задач прогнозирования и планирования в русле современных
тенденций применения ресурсосберегающих технологий;
отображает и контролирует информацию, поступающую че-
рез локальную вычислительную сеть от АРМа ДНЦ смежных
кругов, АСОУП, АСУСС, АРМа ТНЦ (локомотивного диспет-
чера), АРМа ПЧ, АРМа ДНЦО, АРМа ШЧ, АРМа ДСП и от
других источников ЕДЦУ;
наращивает набор функций АРМа ДНЦ (выдает поездному дис-
петчеру в реальном времени рекомендации, справочные материа-
лы, выписки изТРА станции, исчерпывающую технологическую ин-
формацию о поезде и т.д.) для принятия им ответственных опера-
тивных решений при возникновении аварийных, нештатных и
нестандартных ситуаций, изыскивая таким образом дополни-
305
тельные ресурсы для повышения уровня безопасности движе-
ния поездов;
максимально использует серийно выпускаемые программно-ап-
паратные средства для обеспечения высоких эксплуатационных ха-
рактеристик и максимального снижения стоимости системы;
минимизирует издержки, связанные с моральным старением ба-
зовых аппаратно-программных средств и элементной базы с безус-
ловным обеспечением преемственности;
ориентирует внедряемые программно-аппаратные средства на
имеющийся эксплуатационный штат;
осуществляет переход на более мощные, быстродействующие,
энергосберегающие и одновременно экологически более безопас-
ные для здоровья поездного диспетчера аппаратные средства (на-
пример, на жидкокристаллические мониторы).
Программное обеспечение АРМа ДНЦ «Сетунь» начали разра-
батывать в 1994 г. В нем был учтен опыт проектирования и внедре-
ния систем ДЦ «Нева», ЧДЦ, ПЧДЦ и «Луч».
Программное обеспечение интегрально поддерживает следую-
щие функциональные возможности:
блокировка и аварийная разблокировка кнопок ТУ;
закрытие путей и перегонов;
подтверждение команд ТУ;
выдача ответственных команд (с использованием системы пере-
дачи ответственных команд — СПОК):
тройное дублирование возможности посылки команд ТУ;
посылка команд ТУ от электромеханика с разрешения ДНЦ
(с помощью межмашинного информационного обмена текстовой
информацией);
полное ведение «черного ящика» с последующим просмотром:
отображение на экране монитора практически любой информации;
показ состояния стрелки цветовым представлением се номера:
введение пароля по электронному ключу:
реагирование на запросы из АСОУП;
обращение в АСОУП по произвольному запросу;
ручное и автоматическое планирование;
прогнозирование (вывод нитки поезда на несколько часов впе-
ред с возможностью коррекции по времени);
306
работа с приказами;
прием-сдача смены;
анализ ГИД и его ведение по безбумажной технологии.
При ведении ГИД обеспечиваются все известные функции:
введение свободных пометок; отображение «окон» и их передер-
жек на путях и перегонах;
ограничение скорости; указание причин простоя поездов на уча-
стковой станции и текстовое пояснение по каждому поезду, стоящей
группе вагонов или отдельному вагону, в котором указываются
номера путей (с индикацией их занятое! и), поездов, тормозных баш-
маков (с указанием позиции и количества);
отображение па ГИД процесса расформирования и накопления
вагонов на пути участковой или сортировочной станции;
предоставление информации по прицепкам и отцепкам вагонов;
автоматический вывод ниток поездов на перегонах, прилегающих к
да< тому участку, прибывающих и отправляющихся с участковой станции;
информирование по неисправностям на перегонах;
автоматическое определение времени опоздания поезд;! при следо-
вании его по диспетчерскому участку и отражение опоздания на ГИД;
вывод в любое время на принтер, плоттер или графопостроитель
автоматизированного графика исполненного движения поездов.
8.4. Система «Диалог»
Строительству ЦП системы «Диалог» предшествует определе-
ние состава автоматизированных рабочих мест работников различ-
ных служб, планирование их размещения в помещениях центра уп-
равления, проектирование и прокладка линий связи, локальной сети
и цепей электропитания.
Минимальный состав аппаратуры ЦП: АРМ ДНЦ — поездного
диспетчера, АРМ ШНД—дежурного инженера поста. Согласно про-
токолу передачи ответственных команд в системе «Диалог» (ввод ко-
манды осуществляется двумя лицами) и для координации работы де-
журным по отделению требуется установка АРМ ДНЦО. Как прави-
ло, в состав аппаратуры ЦП также включаются АРМ ЭЧЦ — энерго-
диспетчера. АРМ ШЧД — диспетчера дистанции сигнализации и свя-
зи. Предусматривается возможность обмена информацией с ЛСОУП.
307
Состав аппаратуры АРМа ДНЦ (количество мониторов) зави-
сит от протяженности участка управления (рис. 8.8).
Рис. 8.8. Схема авюмашзиронанного рабочего места ДНЦ системы «Диалог»
Сложность проектирования ДЦ на действующих участках желез-
ных дорог заключается в необходимости увязки ее на станциях с раз-
личными системами ЭЦ, зачастую при отсутствии возможности ус-
тановки дополни тельною стат ива для монтажа аппаратуры линей-
ного пункта, управляющих реле и реле-повторителей.
Особенностью проектирования современных систем ДЦ, базиру-
ющихся на микропроцессорной технике, является организация па-
раллельного проведения проектных работ и создание программного
обеспечения (ПО) системы. Исходным материалом для создания ПО
служа! утвержденные таблицы команд телеуправления, сигналов те-
лесигнализации, выверенные схематические планы станций и пере-
гонов. комплект принципиальных схем ЭЦ. увязанных с аппарату-
рой «Диалог». При разработке алгоритмов реализации команд ТУ и
308
отображения информации на экранах мониторов должны учитывать-
ся специфические особенности конкретных систем ЭЦ, причем рабо-
та ДНЦ нс должна зависеть от типов ЭЦ станций участка.
Аппаратура линейного пункта. В качестве аппаратуры ЛП ис-
пользуется специализированная управляющая безопасная микро-
ЭВМ шла БМ-1602 (в дальнейшем БМ), которая устанавливается в
релейном помещении. Она предназначена для сбора информации о
состоянии объектов контроля на ЛП. ее обработки и формирова-
ния сигналов ТС, их кодирования и передачи на ЦП, а также для
приема, декодирования команд ТУ и формирования сигналов на
выходах управляющих модулей, воздействующих на устройства ЭЦ
непосредственно или чсрс? управляющие реле.
01ветш венные команды реализуются с соблюдением требова-
ний безопасности движения поездов, т.е. с исключением воздействия
на объекты управляющих сигналов в случае отказов технических
средств и их элементов.
БМ имеет модульный принцип построения. В корпусе микроЭВМ
устанавливаются два блока литания, дублированный процессорный
модуль со схемой запуска и контроля, интерфейсные модули. В зави-
симости от количества команд ТУ и сигналов ТС для конкретной
станции в корпусе БМ могут устанавливаться до 15 интерфейсных
модулей. Место их установки определяется при проектировании и
задастся адресной настройкой. К интерфейсным относятся модули
токовых выходов, а гакж* модули входов и выходов управления.
Проектирование схем увязки БМ со станционными системами
автоматики заключается в определении количества типов интерфейс-
ных модулей, места их установки в корпусе БМ и ра сработке схем
подключения внешних цепей к обьсктам контроля и управления.
Для обеспечения связи с ЦП используются выносные модемы
типа AnCom STK-4+V.3.
БМ может размещаться на столе, релейном стативс или специ-
альной полке. Интерфейсные модули БМ должны соединяться с
объектами контроля и управления через контактные панели стати-
вов сигнальным кабелем или жгутами.
Функции управления объектами выполняют модули М- выхо-
дов. Каждый модуль имеет 32 выхода управления, четыре из кото-
309
рык являются оезопасными и предназначены для реализации ответ-
ственных команд. Разработан и находится в производстве модуль с
16 безопасными выходами. Все выходы имеют гальваническую раз-
вязку с внешними цепями.
Сигналы на выходах модуля сохраняются в течение времени,
необходимого для реализации команды ТУ. Длительность этих
сигналов задается в процессорных модулях программно, поэто-
му, как правило, исключается необходимость в цепях блокировки
управляющих реле.
На обьект управления (исполнительное реле ЭН,) можно воздей-
ствовать через промежуточное управляющее реле и непосредствен-
но с выхода модуля. Управляющие реле, как правило, требуются в
случае необходимости одновременного воздействия в нескольких
местах устройств ЭЦ для реализации команды ТУ.
При проектировании схем включения исполнительных реле
ЭЦ следует учитывать, что управляющий сигнал с выхода моду-
ля может иметь положительную или отрицательную полярность
в зависимости от полярности питания, подаваемого в соответ-
ствующие цепи ЭЦ.
Контакт ы управляющих реле модуля рассчитаны на нагрузку
до 1 А К безопасным выходам должны подключаться реле типа
HMIII или РЭЛ с сопротивлением обмотки нс менее 1400 Ом. На-
значение каждого управляющего выхода модуля определяется при
проектировании на основе ра сработанной таблицы команд ТУ для
ЛП данной станции.
Для контроля состояния объектов используются интерфейсные
модули токовых выходов и модули входов. Модуль токовых выхо-
дов имеет 31 опросный выход, модуль входа — 16 сигнальных вы-
ходов для контроля состояния дискретных объектов.
При одном модуле токовых выходов и одном модуле входов
максимальное количество кон гролируемых объектов на раздельном
пункте 496. При использовании еще одного модуля входов их чис-
ло увеличивается до 1008.
При формировании таблицы кодов ТС сигналы контроля соби
раютея в группы по 16 выходов, которые реализуются в виде кон-
тактных групп реле кон тролируемых объектов, имеющих один оп-
росный вход модуля токовых выходов. Одноименные выходы групп
34)
запараллелены через диодные коммутационные блоки (БДК), что
позволяет на каждом такте опроса контролировать состояние объек-
тов, собранных в опрашиваемую контактную группу.
Конструктивно БДК выполнен в едином корпусе и имеет 32
сигнальных входа для соединения двух контактных групп. Кон-
струкция блока позволяет устанавливать его на стативе в габа-
ритах реле типа НМШ. Место установки блоков и их количе-
ство определяются при проектировании. Запараллеливание од-
ноименных выходов блоков БДК осуществляется на клеммных
панелях стативов.
Структура каналов связи и сетевой прозокол. Центральный пост
управляет ЛП участка по каналам связи, организованным по ли-
нейно-кольцевой структуре (рис. 8.9). Ближайшие к ЦП раздель-
ные пункты (примерно половина) подключены к физическому ка-
налу связи модемом Ml основного (резервного) комплекта уст-
ройств АРМа ДНЦ. Остальные ЛП связаны модемом М2 по кана-
лам тональной частоты (1 Ч), организованной по типовой четы-
рехпроводной схеме.
ПЭВМ
Рис. 8.9 Схема организации каналов связи между центральным постом
и линейными пунктами системы «Диалог»
311
Сетевой протокол предусматривает трансляцию команд ТУ, пе-
редаваемых аппаратурой ЦП на конкретный ЛП, модемами Ml и
М2 промежуточных ЛП и трансляцию сигналов ТС, передаваемых
с Л П участка на ЦП по физической линии связи и каналам ТЧ. Сиг-
налы ГС передаются с ЛП синхронизировано и по командам Т\
или командам вызова сигнала ТС в формате кода ТУ.
В случае нарушения связи между ЦП и ЛП (обрыв линии между
ЛП, отказ модема промежуточного Л П, аппаратуры системы пере-
дачи) исправные ЛП автоматически подключаются к исправным
линиям связи. Например, если откажет один из модемов ЛП2, то
ЛП 1 будет связан с ЦП модемом МI по физической линии связи, а
остальные ЛП — модемом М2 по каналам ТЧ. Если отказала аппа-
ратура системы передачи, то все ЛП связываются с ЦП по физичес-
кой линии связи.
Разработанные для системы «Диалог» схемные решения по увязке
устройств ЛП с аппаратурой ЭЦ отличаются минимальным коли-
чеством дополнительных реле и высокой надежностью.
8.5. Система телеуправления
малодеятельными станциями ТУМС
Система телеуправления ТУМС предназначена для управления
с опорных станций стрелками и сш налами на малодеятельных стан-
циях, обгонных пунктах и постах примыканий. Под малодеятсль-
ными понимаются станции с малым объемом местной работы. Та-
кие станции могут находиться и на участках с интенсивным движе-
нием поездов.
11ри оборудовании станции устройствами ТУМС не вносятся
какие-либо изменения в схемы взаимозамыкания стрелок и сигна-
лов и размыкания маршрутов, т.е. безопасность ЭЦ не снижается
Напротив, ТУМС позволяет повысить безопасность движения по-
ездов благодаря программной реализации дополнительных зави-
симостей, контроля состояния устройств ЭЦ и выявления возник-
ших неисправностей.
При сопряжении ТУМС с ЭЦ исключена возможность гальва-
нической или электромагнитной связи электронной аппаратуры
ТУМС с цепями управления и контроля ЭЦ. Для съема информа-
ции с ЭЦ используются чистые «тройники» контактов реле ЭЦ
312
Схема съема информации получает питание от изолированного от ЭЦ
источника постоянного тока Команды из электронной аппаратуры
ТУМС передаются в ЭЦ через релейный дешифратор команд управле-
ния, построенный на реле первою класса надежности. Цени управле-
ния ЭЦ нс заводятся в блоки электронной аппаратуры ТУМС, а их мон-
таж выполнен по правилам и нормам, принятым для статинов ЭЦ, что
исключает возможность заземления и подпитки цепей управления.
Благодаря таким решениям подключение аппаратуры ТУМС
не приводит к снижению принятых для ЭЦ норм по сопротивле-
нию и напряжению изоляции между отдельными цепями и по oiно-
шению к земле.
Состояние реле дешифратора непрерывно контролируется двумя
компьютерами. ПЭВМ на распорядительной станции и микроЭВМ на
исполнительной, и в случае отказа каждый компьютер независимо oi
дру1 ого может заблокировать выдачу команд управления на ЭЦ.
Ответственные команды, т.е. команды вспомогательной смены
направления, искусственной разделки маршрута, закрытия-откры-
тия переезда, передаются в два этапа при условии нажатия кнопки
ответственных команд. Сначала посылается предварительная ко-
манда, и только после получения на передающей станции сигнала о
правильности се исполнения оператор может послать окончатель-
ную команду, результат которой тоже контролируется.
Интервал времени между передаваемыми полукомандами нс дол-
жен превышать 20 с. По истечении заданного промежутка времени
все данные, относящиеся к оз встствснной команде, сбрасываются.
Па устройства ЭЦ ответс твенные команды выводятся в два так-
та с использованием дополнительных реле, установленных между
дешифратором ТУМС и схемами ответственных команд ЭЦ. Такое
решение совместно с ограничением на время выполнения команд
исключает ложную выдачу ответственных команд.
Защита команд от искажений и трансформации в каналах связи
обеспечивается благодаря применению избыточного кодирования
и передаче контрольных сумм с квитированием
Для достижения высокой эксплуатационной надежности элект-
ронная аппаратура ТУМС, источники питания и каналы связи ре-
зервируются. При отказе работающего устройства происходит ав-
томатическое переключение на резервное.
Структурная схема сисюмы и основные технические данные.
Первый вариант системы ТУМС разработан с расчетом на то.
что для управления соседней станцией будет использоваться тра-
диционный пульт ЭЦ с кнопками и индикаторными лампами.
В связи с этим на исполнительной и распорядительной станциях
применены микроконтроллеры с устройствами ввода-вывода дис-
кретной информации: на исполнительной станции — для конт-
роля состояния объектов ЭЦ и управления стрелками и сигнала-
ми, на распорядительной — для ввода команд с кнопок и управ-
ления индикацией пульта, а также для съема информации с соб-
ственных устройств ЭЦ станции с целью передачи ее поездному
диспетчеру и дежурному инженеру дистанции СЦБ. Однако этот
вариант оказался неконкурентоспособным в связи с повссмес!
ным применением в системах управления ПЭВМ. После некото-
рой доработки он может быть рекомендован для замены уста-
ревших систем кодовой централизации СКЦ-67 в случаях, когда
целесообразно сохранение существующих аппаратов
управления и контроля.
Структурная схема системы ТУМС, построенной с применени-
ем ПЭВМ в качестве аппарата управления, приведена на рис. 8.10
Рис 8.10. Структурная схема системы ТУМС
314
В системе используются серийные устройства:
IBM, совместимая с ПЭВМ, или промышленный компьютер
с монитором, укомплектованные адаптером 8 СОМ для увеличе-
ния числа портов типа К5232;
аппаратура микропроцессорной системы управления (МПСУ)
широкого назначения, выпускаемая Специальным конструкторским
бюро по вычислительной технике (СКВ ВТ, г. Псков);
с тандартные модемы, работающие в дуплексном режиме по двух-
проводным физическим цепям в кабелях связи или по каналам то-
нальной частоты со скоростью передачи не менее 200 Бод;
реле СЦБ типов НМШ, Д и РЭЛ.
Система допускает управление станциями с числом стрелок
до 24 (спаренные стрелки счи таются за одну единицу).
Число контролируемых объектов на управляемой станции —
до 296 «тройников» реле.
Дальность управления по физическим цепям до 20 км, при ис-
пользовании каналов ТЧ практически не ограничена.
Время передачи информации на рабочее место ДСП об измене-
нии состояния объектов на управляемой станции определяется в
основном возможностями применяемой аппаратуры связи и не пре-
вышает 2 с при скорости передачи 200 Бод.
Система обеспечивает как маршрутное, так и раздельное управ-
ление стрелками и сигналами независимо от типа централизации
на управляемой станции.
В маршрутном режиме команды на установку маршрута переда-
ются на управляемую станцию только после проверки в устройствах
распорядительной станции возможности их исполнения в соответ-
ствии с принятыми в электрической централизации зависимостями.
Система контролирует состояние устройств ЭЦ на управляе-
мой станции и собственных устройств ТУМС. Информация об
отказах устройств: перегорании светофорных ламп, потере конт-
роля стрелок, перекрытии светофоров, ложной свободности сек-
ций при прохождении поезда, отказах каналов связи, комплектов
МПСУ — записывается на жесткий диск ПЭВМ и отображается
на ее экране в оперативном режиме изменением цвета отказавше-
го объекта или по вызову в виде таблицы с указанием устройства,
даты и времени возникновения неисправности. Одновременно с
315
выводом на экран информации об отказах включается звуковой сиг-
нал или речевой информатор.
Система может также контролировать состояние устройств ЭЦ на
управляющей станции, pei истрировать отказы и сбои в работе устройств
и передавать необходимую информацию дежурному инженеру дистан-
ции сигнализации и связи.
Предусмотрена также возможность передачи поездному диспет-
черу информации о занятости путей, показаниях светофоров, уста-
новленных маршрутах и др.
Для съема информации с ЭЦ управляющей станции может ис-
пользоваться промышленный индустриальный контроллер
П1IK-120, выпускаемый ПО «Красный Октябрь», г. Каменск-Уральский
Свердловской области.
Аппаратура управляемой станции В сост ав аппаратуры входят: два
комплекта МПСУ (основной и резервный); релейный дешифратор ко-
манд управления ДШ; комплект реле для автоматического переключения
на резерв РР; устройство блокировки команд управления К; панель ин-
дикации ИН: два изолированных от ЭЦ источника питания постоянного
тока напряжением 24 В, используемые для питания перечисленных выше
реле и цепей ввода информации с ЭЦ, а также изолирующий трансфор-
матор и фильтр для питающего напряжения переменного тока 220 В (на
схеме нс показаны).
В состав каждого комплекта МПСУ стойки входят следующие
устройства: каркас КМ-8, контроллер М231.2, устройство асинх-
ронного последовательного обмена М236, два устройства приема
дискретных сигналов M20I, три устройства дискретного вывода
М203 1, блок питания.
Каркас КМ-8 рассчитан на размещение восьми модулей. Разме-
ры каркаса 175x215x360 мм, модулей 145x20x262 мм.
Контроллер М231.2 представляет собой одноплатную микро-
ЭВМ с 16-разрядным процессором. Запоминающее устройство кон-
троллера имеет изменяемую конфигурацию и состоит из энергоне-
зависимого оперативного запоминающего устройства (ЭОЗУ), ОЗУ
и репрограммируемого ЗУ.
Контроллер имеет в своем составе два канала последовательно
го обмена типа ИРПС «20 мА токовая петля». Один из них исполь-
зуется программой пультового режима для выполнения опера го-
316
ром отладочных операций, К другому каналу в случае необходимости
может быть подключено внешнее устройство.
Устройство синхронного последовательного обмена М236 предназ-
начено для подключения четырех внешних устройств с последователь-
ным интерфейсом ИРПС «20 мА токовая петля» либо двух внешних
устройств но интерфейсу К8232 и двух устройств с последовательным
интерфейсом ПРПС.
Устройство приема дискретных сигналов М201 имеет 32 изоли-
рованных друг от друга входных канала для ввода сигналов посто-
янного тока напряжением 24 В. Входной ток нс более 10 мА. Имеет-
ся гальваническая развязка по входу, се сопротивление не менее
1 МОм, напряжение не менее 500 В.
Устройст во дискретного вывода имеет 32 выходных канала типа
«открытый коллектор». Выходное напряжение не менее 24 В, выход-
ной ток до 500 мА Имеется гальваническая развязка между внутрен-
ними и внешними цепями, а также между каналами. Параметры развяз-
ки такие же. как в модуле М201.
Модули М203.1 и оба модуля М201 обеспечивают групповой
ввод информации с контактов реле ЭЦ и реле, находящихся на стой-
ке. Адрес группы выводится на выходы 18—32 модуля М203 1, сиг-
налы одновременно с фронтовых и тыловых контактов реле посту-
пают на входы 17—32 модуля М201 (1) и 1—32 модуля М201(2).
Адресные провода в матрице контактов реле ЭЦ закольцованы:
после прохождения по релейной они возвращаются на стойку ГУМ(
и подключаются к входам 1—15 модуля М201(1) для программного
контроля исправности выходов модуля М2ОЗ 1(1) и правильности
адресации.
Модули М203.Ц2) и М2ОЗ.ЦЗ) предназначены для управления
К их выходам подключаются реле дешифратора: восемь групповых и
16 объектных реле, смонтированных на стойке, и восемь внешних
объектных реле. Дополнительно на «нулевые» клеммы стойки выве-
дены 16 выходов (2—17) модуля М203(1) типа «открытый коллектор».
Модуль М231.2, являясь центральным устройством системы, обес-
печивает управление вводом-выводом информации, ее обработку,
формирование команд на исполнительные устройства ЭЦ и др.
Дешифратор команд управления ДШ является устройством сопря-
жения электронной аппаратуры ТУМС с электрической цент-
317
рализацисй. Дешифратор двухступенчатый и построен на реле пер-
вого класса надежности.
Первую ступень дешифратора образуют восемы рупповых реле,
которыми выбирается вид объекта управления: стрелки, поездные
сиг налы, маневровые сигналы и схемы смены направления движе-
ния, вспомогательной смены направления движения, искусствен ной
разделки и отмены маршрута.
В качестве групповых реле используются сдвоенные реле типа
Д, т.е. групповое розе представляет собой два реле, находящиеся в
одном корпусе Каждое реле подключено к отдельному выходному
транзистору модуля вывода М203.1.
В горую ступень дешифратора образуют обьектпые реле 01-016,
которыми выбирается объект в группе. В качестве объектных реле
применены реле типа РЭЛ. Каждое из этих реле подключено к двум
последовательно соединенным выходным транзистора^м модулей
М203.1. т.е для возбуждения группового реле, как и объектного,
необходимо совпадение сиг налов на двух выходах МПСУ. Одно и
го же объектное реле может использова гься для управления несколь-
кими объектами (до семи), находящимися в разных группах.
Реле дешифратора работают по программе, зашитой в памяти
контроллера. На каждые тип объекта и операцию по управлению
устройствами ЭЦ имеется отдельный программный модуль: модуль
управления сгрслками. модуль управления сиг налами, модуль вспо-
могательной смены направления движения и др.
Для выполнения ответственных операций, как отмечалось выше,
подаются две-три команды.
Сформированная программно комаггда передается через релей-
ный дешифратор в уст ройства электрической централизации.
Дешифратор имеет 112 выходов, которые образованы сочетанием
контакт ов каждог о из 16 объектных реле с каждым из семи групповых
(за исключением группового реле отмены маршрута, повторитель ко
торого устанавливается на стативе ЭЦ и используется для выполнения
команд на отмену маршрута и в схемах искусственной разделки).
Для уменьшения объема монтажных работ на управляемой стан-
ции все соединения между контактами реле дешифратора выполнены
внутри стойки. На клеммную панель выведены только входы и выхо
ды дешифратора, к которым должньг подключаться цепи от схем ЭЦ
318
Дешифратор стойки рассчитан на подключение 16 стрелок.
Увеличение емкости системы до 24 стрелок достигается установ-
кой на стативах ЭЦ и подключением к стойке дополнительно вось-
ми объектных реле 017-024, контак ты которых соединяются по той
же схеме, что и контак гы реле 01 -016, находящихся на стойке Кро-
ме юго. в случае необходимости, могут быть использованы 16 вы-
ходов типа «открытый коллектор».
К реле автоматического переключения комплектов .МПСУ из ра-
бочего режима в резервный и наоборот относятся пять реле НМШ:
два реле («аварийные») контролируют исправность комплектов
МПСУ, одно — исправность источника питания напряжением
24 В, остальные два коммутируют выходные цепи комплектов.
Контроль основан на том. что реле находится под током лишь в
том случае, если процессор периодически переключает транзистор
на выходе модуля вывода. При остановке, зависании процессора или
обнаружении отказа внутренними средствами диагностирования
импульсная работа транзистора прекращается, аварийное реле обес-
точивается и происходит автоматическое переключение на резерв.
Устройство блокировки команд управления служит для исключе-
ния выдачи ложных команд при отказах и сбоях в работе МПСУ и
состоит из приемника сигналов телеуправления, работающего не-
зависимо от МПСУ. и контрольного реле. При нормальном функ-
ционировании системы реле находится подтоком и подает питание
на схему дешифратора.
Если ПЭВМ управляющей станции зафиксировала срабатыва-
ние реле дешифратора при отсутствии команд телеуправления, пе-
редача сигналов в канал ТУ прекращается, реле обесточивается и
снимает питание с дешифра юра.
На панели индикации установлены светодиоды для контроля ра-
боты реле дешифратора при выдаче команд на устройства ЭЦ. вы-
вода адреса и ввода информации с устройств ЭЦ. исправности ком-
плектов МПСУ и их состояния (в работе или резерве).
Организация каналов ТУ-ТС. Между станциями предусматри-
ваются два равнозначных канала связи. На управляемой станции
каналы подключены таким образом, что каждый из двух комплек-
тов аппаратуры МПСУ может принимать информацию из обоих
319
каналов Передавать может только один комплект, тот. который в
данный момент является рабочим. Информация передается цикли-
чески одновременно в оба канала.
На управляющей станции оба канала связи подключены к ПЭВМ
через расширитель СОМ-портов. Прием сообщений на управляю-
щей станции ведется ПЭВМ из обоих каналов. Команды телеуп-
равления передаются лишь по одному каналу, выбранному как бо-
лее качественный.
Сигналы ТУ-ТС, передаваемые между станциями, содержат конт-
рольную сумму для проверки принятого сигнала на достоверность
11а каждый правильно принятый сигнал ТУ-ТС посылается ответ (кви-
танция). При отсутствии ответа передача повторяется до двух раз.
8.6. Система «Тракт»
Система «Тракт» состоит из взаимосвязанных подсистем: пунк-
та управления (ПУ), контролируемых пунктов (КП) на станциях
участка и коммуникационной подсистемы, имеющей распределен-
ную структуру (рис. 8.11).
Состав подсистемы ПУ: автоматизированное рабочее место по-
ездного диспетчера с подсистемой графика исполненного движе-
ния — ГИД (АРМ ДНЦ и АРМ Г11Д): функциональная клавиа тура
ФК; автоматизированное рабочее место электромеханика ДЦ (АРМ
Ш11 ДЦ), автоматизированное рабочее место энергодиспстчсра
(АРМ ЭНЦ); сервер сети и сетевое соединительное оборудование;
комплекс технических средств (КТС) «Тракт-ЦП»; программно-тех-
нический ш ноз системы: программное обеспечение общего и спе-
циального назначения.
Базой подсистемы КП служит комплекс технических средств (из-
делие) «Тракг-Л П». имеющий пять составляющих: ведущий управ-
ляющий модуль «Маст ер»; модуль вывода дискре тной информации;
модуль ввода дискретной информации; модуль вывода ответствен
ных команд; модули сопряжения с объектами управления, контро-
ля и аппаратурой связи (модули УСО), модуль цифровой обработ-
ки сигналов или модуль коммутатора кабельных линии; помехоус
тойчивая локальная сеть; система электропитания; общее и специ-
альное программное обеспечение.
320
L
Ceiсвои концентратор
Основной сервер
поездного положения
К АСОУП
Сервер ГИД
I PC 6806 АРМ ДНЦ
1 PC 6806 АРМ ДНЦ
С е гевей кояненграюр Сетевой концентратор
АРМ ЭНЦ
Й1Ю
Резервный еервер
поездного положения
Сетевой концентратор Сетевой концентратор
Ш ।ютовая машина основная Шлюзовая машина резервная
"Тракт-ЛП' ст. № I
Основной комплект
Резервный комплект
"Тракт-ЛП" ст. №2
Основной комплект Резервный комплект
"Тракт-ЛП" ст №N
Основной комплект Резервный комплект
Рис 8.11. Структурная схема системы «Тракт»
9?
321
Характеристика системы. Количество КП на участке диспетчерс-
кого управления определяется только допустимой загрузкой поездного
диспетчера.
При использовании существующих систем ДЦ время циклов сиг-
налов ТУ-ТС и скорость передачи в каналах связи определяются
характеристиками этих систем.
Технические данные системы приведены ниже.
Возможное число объектов управления на одном КП,
обеспечиваемое очной приборной стойкой при прямом
подключении........................................................672
То же число объектов ответственного управления.....................480
То же число контролируемых объектов...............................1920
Максимальное время, с;
цикла ТС, не более.................................................1 .о
сигнала ТС, не более ......................................... 0,5
Скорость передачи по каналам ТУ-ТС, МБод,
не более..............................................................
Поддерживаемые коммуникационной подсистемой
протоколы обмена данными для каналов связи:
аналоговых.... . ............... . ................IPX, TCP/IP, QN X Nel
цифровых.......................................TCP/IP. QNX Net (FLEET)
Устройство и работа системы. Аппаратное и программное обеспе-
чение системы строится по модульному принципу. Используется архи-
тектура многомашинных микропроцессорных систем с несколькими
уровнями информационного взаимодействия и обеспечения безопас-
ности функционирования, с автоматическим резервированием и воз-
можностью перераспределения функций, развитыми средствами диаг-
ностирования.
В подсистеме ПУ реализована резервированная сетевая архитекту-
ра построения с топологией типа «звезда».
АРМ ДНЦ является объектно-ориентированным программно-
аппаратным комплексом, предназначенным для контроля поездно-
го положения на участке диспетчерского управления и выдачи ко-
манд телеуправления на контролируемые пункты с использованием
пользовательского интерфейса.
АРМ 1ПН — объектно-ориентированный комплекс, который
служит для контроля поездного положения на участке диспетчерс-
кого управления и работоспособности каналообразующей аппара-
322
туры ПУ, каналов ТС В информационном обмене участвует резервиро-
ванная локальная вычислительная сеть ПУ.
АРМ ГИД (подсистема АРМа ДНЦ) выполняет функции: автома-
тического ведения графика исполненного движения, автоматическо-
го слежения за подвижными единицами, подготовки планачрафика,
получения справочной информации, расчета показателей работы.
Резервированный сервер локальной сети ПУ предназначен для хра-
нения единой нормативной базы и исполняемых файлов всех рабочих
станций ПУ, а также архивных файлов ТС системы, просмотр которых
осуществляется с АРМа электромеханика. Корректная работа ПУ воз-
можна и при отключении сервера.
Резервированный комплекс технических средств «Тракт-ЦП» при-
нимает сигналы ТС, поступающие с КП, и выдает их в АРМ ДПЦ и
АРМ ШП ДЦ, принимает команды ТУ из АРМа ДНЦ и передает их на
КП, тестирует комплекс и выдает сигналы неисправностей при его фун-
кционировании. Этот комплекс осуществляет обмен информацией с КП
участка диспетчерского управления по основному полукомплекту ап-
паратно-программных средств. В случае неисправности основного по-
лукомплекта обмен информацией происходит с использованием резер-
вного полукомплекта.
АРМ ДНЦ диспетчерского участка представляет собой комплект
резервированных аппаратно-программных средств, включающий:
три индустриальных компьютера типа IPC-6806/PCA6168;
две функциональные специализированные клавиатуры TiPro или
аналогичные программируемые (одна в ненагруженном резерве).
Конфигурация клавиатур максимально приближена к конфигура-
ции стандартного пульта-манипулятора системы «НЕВА»;
манипуляторы «мышь»;
три цветных графических монитора, у одного из них размер
экрана 17 и двух других 21" разрешением не ниже 1024x768 точек
на дюйм;
специализированное программное обеспечение.
АРМ ШН реализовано на индустриальном компьютере
IPC-6806/PCA6168 с видеомонитором (размер экрана 17") и стандарт-
ной клавиатурой.
АРМ ГИД так же построено на индустриальном компьютере
IPC-6806 РСА6168, но с видеомонитором 21". Клавиатура стандартная.
Н*
323
Серверы сети (основной и резервный) на базе компьютеров
1РС-6806/РСА6168 организованы под управлением операционной
системы Net Were 4.11 (Windows NT 4.0, Windows 2000).
Комплекс технических средств «Тракт-ЦП» включает в себя ре-
зервированные компьютеры промышленного исполнения
1РС-6806/РСА6168 (шлюзовые машины), сетевое оборудование на
базе сетевых концентраторов тина Supcrstack II Port Switch
HUB 12 (или 24) и источники бесперебойного питания интерактив-
ного типа мощностью 1000 В А. Оборудование К ГС «Тракг-ЦП»
размещается в базовой конструкции.
В подсистеме ПУ для повышения надежности функционирова
ння предусматриваются:
программно-аппаратные средства кон троля технического состо-
яния АРМов и каналообразующей аппаратуры КТС;
нагруженное автомашческое резервирование и средства рекон-
фигурации АРМов и КТС;
резервирование сетевою оборудования ПУ;
аппаратные средства бесперебойного элект ропитания;
специальные процедуры ввода и контроля управляющей информации.
Для обеспечения информационной безопасности предусмотрены:
меры защиты от несанкционированного дост упа к оборудованию,
специальный реализуемый на программно-аппаратном уровне
регламент выдачи команд телеуправления, исключающий
их случайность.
Подсистема КП. Вычислительная система КП представляет со-
бой резервированную управляющую локальную сеть (ЛС) с дубли-
рованной магистралью на основе помехоустойчивого протокола
CAN 2.0В (стандарт ISO 11898). Основу элементной базы вычисли-
тельной системы составляют две платформы: процессор для встро-
енных применений Intel386EX и контроллер для встроенных при
мснсний CI67CR. Ядро микропроцессорных модулей строится с
использованием высоко интегрированных схем программируемой
логики, FLASH-памяти и быстродействующей статической памя-
ти. Элементная база имеет встроенные средства контроля, защит-
ные средства системного уровня, обладает свойствами повышен-
ной помехоустойчивости, минимальным электропотреблением.
324
Основной и резервный комплекты модулей имеют выход на обе
магистрали сети. Сеть дублируется на верхних уровнях протоко-
ла. Эю значительно расширяет зону контроля функционирования
системы и позволяет при необходимости перераспределять вычис-
лительные ресурсы (например, при частичном снижении скорости
передачи в результате обрыва или замыкания одного из проводов
Mai истрали).
В состав каждого комплекта входит ведущий вычислительный
модуль «Мастер» и необходимое количество периферийных моду-
лей ввода-вывода, определяемое числом точек контроля и управле-
ния конкретного объекта автоматизации. Предусмотрена возмож-
ность расширения ресурсов КП в рамках базовой дублированной
локальной сети. Модули «Мастер» основного и резервного комп-
лектов имеют дополнительный интерфейс для передачи полномо-
чий в сети в случае различно! о рода отказов.
Станционная каналообразующая аппаратура подключена к мо-
дулю МКЛ соответствующею комплекта цифровым интерфейсом
или. в случае использования протоколов релейных систем ЖАТ.
модулей связи МЦОС (модуль цифровой обработки сигналов) с
платформой ADSP 2181.
Модули УСО решают задачи ограничения перенапряжений и подав-
ления помех в сигнальных линиях от объекюв управления-кон гроля.
Программное обеспечение системы. ПО пост роено на основе стан-
дартных протоколов обмена и программных компонентов реаль-
ного времени. На критических участках алгоритма функциониро-
вания используется /z-версионное программирование.
Загрузка и инициализация программного обеспечения на ПУ
осуществляются автоматически после включения электропитания
аппаратных средст в.
Работа программной среды пользователя на компьютерах основ-
ного и резервного комплектов АРМ ДНЦ организована в графи-
ческой среде и полностью идентична.
Оперативная информация о состоянии устройств СЦБ в виде
сетевых широковещательных пакетов пост оянно пост упает от КТС
«Тракт-ЦП» и записывается в буфер. Эта информация является ба-
зовой для задач, решаемых подсистемой. Для расшифровки посту-
325
пающей информации используются файлы нормативных данных. Фан
лы составляются на основании таблицы распределения импульсов сиг-
налов ТС конкретного участка.
Исходной информацией для отображения текущего поездного поло
жения служат данные, находящиеся в буфере драйвера ввода. На осно-
ве исходных данных и нормативной информации по изображению стан-
ций и участков на экран выводится оперативное поездное положение
Информация о поездном положении обновляется синхронно с измене-
нием содержания буфера драйвера ввода, т.е. с приходом сигналов Т( ,
несущих новую информацию.
Комплекс предоставляет пользователю возможность анализирован,
поездное положение по данным архивных файлов каналов ДЦ с выда-
чей времени записи и возможностью пошагового просмотра архив-
ных файлов.
Работа программной среды пользователя АРМ ШЧД организова-
на в диалоговом режиме посредством кнопочного меню. После заг-
рузки и инициализации программного обеспечения на экране нояв
ляется изображение главного меню, имеющего следующие разделы:
интегрированная информация о приеме сигналов ТС всеми ка-
налами системы;
оперативная информация о состоянии сигналов по подключен-
ным каналам ТС системы ДЦ;
оперативная поездная информация по контролируемому участку;
архивная информация о сигналах каналов ТС, представленная в
виде таблицы импульсов;
архивная информация о поездной информации на контролируе-
мом участке и станциях;
программный осциллограф каналов;
архив ТУ;
администрирование сети;
справочная информация пользователя.
Раздел выбирается нажатием соответствующей функциональ-
ной клавиши. Переход в другой режим возможен в любой момеш
времени.
В верхней строке экрана видеомониторов выдастся оперативная
информация о работоспособности аппаратных средств. Нарушение
обмена с каналом сопровождается соответствующей надписью.
326
При восстановлении ввода информации работа продолжается автома-
тически.
Программное обеспечение КТС «Тракт-ЛП» делится на пять час-
тей: технологическое, инструментальное, системное, объектное, при-
кладное.
Технологическое ПО обеспечивает загрузку программ в модули, те-
стирование и отладку на этапе производства, во время проведения пус-
ко-наладочных и ремонтных работ.
Инструментальное ПО предназначено для разработки и корректи-
ровки прикладного и системного программного обеспечения модуля
«Мастер» и функциональных модулей.
Системное ПО обеспечивает безопасное и надежное функцио-
нирование прикладного программного обеспечения.
Объектное ПО отражает особенности каждой конкретной стан-
ции диспетчерского участка и позволяет выполнять такие функции,
как накопление маршрутов, исключение враждебных маршрутов,
разделение команд во времени (без наложения при серии команд
ТУ) и др.
Прикладное ПО состоит из программных модулей связи с верхним
уровнем, программных модулей связи с периферийными контролле-
рами и программного модуля анализа команд верхнего уровня.
Функционирование системы. Оперативная информация о состо-
янии устройств СЦБ в виде сетевых адресных широковещательных
пакетов постоянно поступает на вход АРМа ДНЦ и АРМа ШН от
КТС «Тракт-ЦП», записывается в буфер, выводится на экран мо-
нитора (табло) поездного диспетчера. Эта информация является
базовой для задач, решаемых комплексом.
Работа технических средств сопряжения с ДЦ диагностируется
при активизации соответствующего режима комплекса (в случае
аналоговых каналов связи это «Осциллшраф»). В результате одно-
временно с данными состояния каналов ТС в АРМ ШЧД посгупает
информация о характере сигналов ТС запрошенного канала с воз-
можностью регулировки их уровня.
Архив работы каналов ДЦ ведется или выделенной ПЭВМ - ар-
хиватором или посредством АРМа ШЧД. Его архиватор предназна-
чен для записи на диск информации, принятой от системы ДЦ. В ар-
327
хиве сохраняются время события и протоколы с максимальным отклоне-
нием при записи на диск не более 5,5 с. Критерием необходимости новой
записи ТС является изменение состояния хотя бы одного из контролируе-
мых устройств СЦБ, Предусматривается передача информации о сбое за-
дачи формирования системных сообщений.
Исходными данными для отображения текущего поездного положе-
ния служит информация, находящаяся в буфере драйвера ввода. На ос-
нове исходных данных и нормативной информации по изображению стан-
ций и участков на экран выводится оперативное поездное положение
Обновление информации о поездном положении происходит синхронно
с изменением содержания буфера драйвера ввода, т.е. с приходом сигна-
лов ТС. несущих новую информацию.
АРМ ШН предоставляет пользователю возможность анализи-
ровать поездное положение по данным архивных файлов каналов
ДЦ с выдачей времени записи и возможностью пошагового про-
смотра архивных файлов (ТС, ТУ, отказы, статусы компьютеров)
АРМ ЭНЦ принимает информацию о состоянии энергообъектов,
поступающую с контролируемых пунктов, и выдает ее на экраны мо-
ниторов автоматизированных рабочих мест энергодиспетчеров, а
также посылает управляющие воздействия на энергообъекты КП.
КТС «Тракт-ЦП» осуществляет обмен информацией между
АРМом ПУ и контролируемыми пунктами кадрами. Он автомати-
чески собирает информацию на каждом контролируемом пункте с
систем ДЦ, ЭЦ, АБ и ПАБ с использованием модулей «Ввод» по
основному и резервному комплектам, обрабатывает ее и передаст в
активный модуль «Мастер» по основной локальной сети.
Информация на ПУ передается с основного и резервного моду-
лей «Мастер».
Комплекс технических средств «Тракт-ЛП» принимает коман-
ды телеуправления и команды управления КП из ПУ по основному
и резервному комплектам с использованием модулей связи, обра-
батывает их, обнаруживает и исправляет ошибки. Модуль «Мас-
тер локальной сети» определяет в зависимости от поездного поло-
жения на контролируемом пункте корректность принятой из дис-
петчерского центра команды ТУ и при положительном решении
передает разрешение в соответствующий модуль «Вывод» или «Вы-
вод ответственных команд» по локальной сети. Данные модули,
328
приняв команду ТУ из модуля «Мастер локальной сети», воздейству-
ют на устройства ДЦ, ЭЦ. А Б и ПАБ, управляя объектами этих сис-
тем.
Ответственные команды ТУ выдаются модулем «Вывод ответ-
ственных команд» при выполнении следующих условий:
возможность выдачи принятой ответственной команды ТУ при су-
ществующем поездном положении на контролируемом пункте (опре-
деляется модулем «Мастер локальной сети»);
полная работоспособность всех функциональных узлов модуля «Вы-
вод ответственных команд» (самоконтроль модуля).
Воздействия на исполнительные устройства выдаются с двух
процессоров модуля «Вывод ответственных команд» на блок уп-
равления ключами одновременно с проверкой правильности воз-
действия по схеме И.
Глава 9. Системы диспетчерского контроля
9.1. Назначение систем и принципы построения
Системы диспетчерского контроля (ДК) используются на железных
дорогах России с 50-х годов прошлого века для автоматического отраже-
ния состояния перегонных и некоторых станционных объектов диспет-
черского участка. В соответствии с ПТЭ устройства ДК должны обеспе-
чивать поездному диспетчеру телесигнализацию состояния блок-участ-
ков, главных и премо-отправочных путей промежуточных станций, а так-
же входных и выходных светофоров.
Телесигнализация состояния участка средствами ДК обеспечива-
ет диспетчеру возможность оперативного принятия управляющих
решений. Однако из-за отсутствия канала ТУ реализация телефон-
ных команд возможна только при сохранении на станциях автоном-
ного управления, т.е. дежурных по станциям. Поэтому при наличии
на участке системы ДК эффективность управления повышается, хотя
сокращения эксплуатационного персонала не происходит.
На железных дорогах России применялись системы ДК-ЦНИИ-49,
БДК-ЦНИИ-57, УДК, а в настоящее время для повсеместного исполь-
зования рекомендованы компьютерные системы АПК-ДК и АСДК.
Общие принципы построения этих систем;
центральный пост соединен со станциями участка и перегонны-
ми сигнальными точками одной физической цепью. При большом
удалении ЦП от участка возможно использование каналов ТУ до
ближайшей станции;
применяется циклический опрос состояния объектов контроля;
сбор информации на станции с сигнальных точек перегонов про-
водится с частотным разделением двоичных сообщений;
передача информации со станций на ЦП происходит с времен-
ным разделением одноименных сообщений разных станций и час-
тотным разделением станций.
9.2. Система ЧДК
С 1966 г. на сети железных дорог стала применяться система ча-
стотного диспетчерского контроля (ЧДК). Основные эксплуатаци-
онно-технические характеристики системы приведены далее.
330
Число контролируемых объектов
на центральном диспетчерском пункте. ......15 х 32 = 480
Длительность цикла проверки состояния
всех объектов контролируемого участка, с......13,6
Линии, каналы связи......................... кабельные и воздушные
линии, каналы ТЧ
Дальность действия, км, по линиям:
кабельным, нс более....................... 180
воздушным, не более...................... 300
каналам ТЧ................................. нс ограничена
Число сообщений, выделяемых по станциям.......32 х6 = 192
Включение контролируемых объектов.............. параллельное включение
15 станций, 32 объектов
Передача информации об отказах АБ и АПС .......с 15 станций двух групп
по 10 объектов в группе
В системе ЧДК предусмотрена трехуровневая система контроля
(рис.9.1). Информация от сигнальных и переездных установок ав-
тоблокировки (АБ) и автоматической переездной сигнализации
(АПС) (нижний уровень) непрерывно поступает на промежуточные
станции (средний уровень). После обработки она передается на цен-
тральный пост поездному диспетчеру и диспетчеру дистанции сиг-
нализации и связи (верхний уровень).
В качестве датчиков занятости блок-участков и станционных
путей в системе ЧДК используются контакты путевых реле При
числовой кодовой автоблокировке путевое реле работает в импуль-
сном режиме, поэтому для устройств ДК включаются контакты сиг-
нального реле Ж, зависимого от путевого реле и находящегося под
током при свободном блок-участке и в обесточенном состоянии при
занятом. Когда блок-участок свободен, в линию посылается сигнал
тональной частоты, который воспринимается соответствующим
приемником на станции. Срабатывает реле на его выходе, контак-
ты которого включают индикацию на табло у дежурного промежу-
точной станции.
Инфоомация о положении поездов передается с перегонов на приле-
гающие станции но проводам линии двойного снижения напряжения
(ДСП) о г камертонных генераторов ГК, размещаемых в шкафах авто-
блокировки, и узкополосных приемников, установленных на станциях.
В устройствах ЧДК используются генераторы и приемники на 16 фик-
331
Рис 9.1. Структурная схема системы ЧДК
сированных частот в диа-
пазоне 300 1500 Гц, что
обеспечивает включение
на одном перегоне в одн\
цепь ДСН до 16 контро-
лируемых объектов. При
большем числе объектов
разрезается цепь ДСН и
информация передается
на две станции. Станции,
на которых устанавлива-
егся табло контроля пере-
гонов, выбираются с уче-
том характера эксплуата-
ционной работы, пред-
почтительнее передача
информации о состоянии
переюнов на станции с
маневровой работой Ге-
нераторы распределяют-
ся по перегону так, ч гобы
по направлению к стан-
ции частота сигналов по-
вышалась, поскольку СИ1 -
налы более высокой час-
тоты имеют большее зату-
хание и могут передавать-
ся на меньшее расстояние.
Приборы ЧДК обеспечивают также непрерывный контроль ис-
правности аппаратуры перегонных и переездных устройств СЦБ
При возникновении повреждения генератор диспетчерского конт-
роля посылает в линию кодированный сигнал, воспринимаемый на
одной из примыкающих станций. Соответствующая лампа на таб-
ло у дежурного начинает мигать в такт с передаваемым кодом, за-
гораясь в интервалах и погасая в импульсах. Расшифровка сообще-
ний о характере повреждений проводится ДСП визуально по режи-
му горения контрольных ламп табло.
332
Примеры формируемых кодовых комбинаций на сигнальных ус-
тановках, посылаемых объектными генераторами при повреждении
устройств числовой кодовой автоблокировки, приведены в табл. 9.1.
Таблица 9.1
№ п/п Состояние контролируемого объекта Контрольный код генератора ГК-6
1 Блок-участок свободен Непрерывный сигнал
1 ZZJ |
7 Бпок-участок занят Сигнал отсутствует
3 Перегорание лампы красного огня Код КЖ 0,23 0,23 Г" 1 0.5/ 1 П 0,57 □
4 Отсутствие основного питания Код Ж 1.6
0,38 0.38 1 10,12 1 J 0.72 EZ
5 Отсутствие резервного питания Код 3 L6 ,
0,35 0,22 1 ~ ' 1012 Г | 1 0.12 L 0.22 11 0.57 С
6 Неисправна дешифра - торная ячейка — при свободном блок-участ- ке реле Ж без тока Счетчик / L6
0 39 0.39 1 "" 1 0,41 | .... 0,41 □
7 При удалении поезда генератор выдаст соот- ветствующие конт- рольные колы Счетчик / 1.04 1 ' " ' ... . 1 1 0.56 П
1,19 1 ..... 1 1 0.41 С
Целостность нити лампы красного огня контролируется в хо-
лодном и горячем состоянии, проверяется также исправность всех
монтажных соединений. При использовании генераторов типа
ГК-5 или ГКШ сигналы ЧДК формируются встроенным в генерато-
ре манипулятором аналогично без применения трансмиттера КПТ.
На переездных установках при А Б постоянного и переменного
тока генератором ГКШ формируются следующие сигналы:
333
непрерывный сигнал — поезда на участке приближения нет, все
контролируемые объекты исправны;
сигнал отсутствует—переезд закрыт, все контролируемые объек-
ты исправны;
импульсный сигнал — неисправность устройств (перегорела нить
переездного или загради тельного сигнала, неисправен комплект ми-
гания, обесточилось реле ДСН, брус шлагбаума не принял i ори-
зон гального положения, отсутствует переменный ток, неисправен
конденсаторный блок).
Для уменьшения взаимного влияния цепей постоянного тока ус-
тройства ДСН и переменного тока тональной частоты в системе
ЧДК предусмотрено следующее:
реле ДСН применены с большим сопротивлением обмоток то-
кам тональной частоты (реле НР2-2000 или АНШ2-1600);
последовательно с источником постоянного тока включен дрос-
сель с большим сопротивлением токам тональной частоты;
последовательно с объектными генераторами включены копден-
сагоры, которые защищают цепь постоянного тока от цитирова-
ния обмотками выходных трансформаторов.
Информация о положении поездов на перегонах с промежуточ-
ных станций передастся диспетчеру участка. Кроме того, на цент-
ральный пост к ДНЦ дополнительно поступает информация о за-
нятости приемо-отправочных путей и состоянии входных и выход-
ных светофоров промежуточных станций. Информация со всех про-
межуточных станций на центральный пост передается по одной
двухпроводной физической (воздушной или кабельной) цепи или
каналу ТЧ. Каждая станция передает информацию на одной выде-
ленной для нее частоте, формируемой генератором. В канал связи
частоты /]т/|5 поступают параллельно и воспринимаются на цент-
ральном посту приемниками. Этой аппаратурой! каждая станция
оказывается соединенной с центральным постом отдельным узко-
полосным каналом.
Для передачи сигналов применен циклический способ контро-
ля. при котором на каждой станции и центральном посту устанав-
ливаются релейные распределители РДК-2 и тактовые генсратор-
приемники ГП-3, управляемые тактовым генератором ГТ2-16. ко-
торый монтируется на одной из промежуточных станций. Генера-
334
тор вырабатывает импульсы тактовой частоты/6 = 1523,4 Гц, дли-
тельностью 0.4 с со скважностью, примерно равной единице. Им-
пульсы частоты/]6 воспринимаются тактовыми приемниками, раз-
мещенными в корпусе генератора ГП-3. Синхронизация осуществ-
ляется в каждое цикле посылкой удлиненного интервала, приводя-
щего в исходное состояние распределители всех станций участка и
центрального nocia.
В длинных цепях, если затухание частотных сигналов превыша-
ет допустимое, на промежуточных станциях устанавливается обо-
рудование трансляционного пункта — усилитель УПДК-2.
Распределители промежуточных станций последовательно под-
ключают к линейным генераторам контакты объектных реле. Если
рельсовая цепь занята или светофор открыт, в линию на время так-
та посылается сигнал на частоте генератора, воспринимаемый при-
емником центрального поста. При свободных рельсовых цепях и
закрытых светофорах сигналы не передаются и в таких тактах реле
приемника не включаются. Так как генераторы станций работают
на различных частотах, в каждом такте передается информация со
всех станций участка. За один цикл (15 с) работы распределителя
(32 шага) с 15 станций может быть передана информация о положе-
нии 480 объектов.
Индикация на табло поездного диспетчера осуществляется ти-
ратронами тлеющего разряда типа МТХ-90, подключенными к де-
шифрирующей матрице.
Для передачи информации об отказах устройств диспетчеру ди-
станции сигнализации и связи (ШЧД) на промежуточных станциях
устанавливаются блоки передачи информации о повреждениях
(БПИ). Каждый такой блок позволяет контролировать 10 перегон-
ных объектов Информация о повреждениях передается диспетчеру
дистанции как обычный сигнал контроля с промежуточной стан-
ции и принимается на центральном посту комплектом приемной
аппаратуры. Если на ЦП расстояние до табло ШЧД превышает
25 м, применяется дополнительный комплект приемной аппарату-
ры. Табло ШЧД также имеет матричную структуру, но содержит
всего 30 тиратронов (ио две группы контролируемых объектов на
каждой из 15 станций). При отказе хотя бы одного из 10 объектов
группы на табло зажигается тиратрон. Для принятия информации
335
по телефону ШЧД должен уточнить по телефону у дежурного по
станции номер сигнальной или переездной установки и характер
повреждения.
Система ЧДК может дополняться аппаратурой телеуправления
для оперативного включения и выключения устройств электро-
снабжения и связи, а в отдельных случаях и устройств СЦБ (све-
тофоры, стрелки). Для передачи управляющих приказов на ЦП
дополнительно устанавливаются пульт телеуправления и генера-
тор сигналов телеуправления. На промежуточных станциях
линейные приемники, линейные ячейки телеуправления, а также
пульт местного управления. Управляющие приказы передаются с
ЦП на промежуточные станции по отдельному узкополосному
каналу на частоте/17 = 1640.8 Гц с использованием кодово-рас-
пределительною метода пзбирания. Управляющий приказ пред-
ставляет собой комбинацию импульсов с временным разделением
элементов сигнала, где логической 1 соответствуют импульсы ча-
стотой/^. а логическому 0 — паузы.
9.3. Система АСДК
Автоматизированная система диспетчерскою кон [роля (АСДК)
представляет собой аппаратно-программный комплекс, обеспечи-
вающий диспетчерский контроль состояния отдельных узлов и уст-
ройств автоматики, телемеханики и связи, поездных передвижений,
свободное!и и занятости приемо-отправочных путей, рельсовых це-
пей и блок-участков, состояния переездов, входных и выходных све-
тофоров станций и др.
Условно АСДК разделяется па две подсистемы: верхнего и
нижнего уровней. Объектами контроля АСДК являются устрой-
ства ЭЦ на станциях и устройства интервальною регулирова-
ния на перегонах.
Подсистема нижнего уровня состоит из элект рических датчиков
состояния контролируемых технических средств (контакты соответ-
ствующих реле постовых и перегонных устройств, измерительные
панели рельсовых цепей и др.) и контроллеров диспетчерско! о кон-
троля (КДК), выполняющих сбор цифровой и аналоговой инфор-
мации, ее обработку и передачу в сеть АСДК.
336
Контроллер диспетчерского контроля представляет собой мно-
гопроцессорную систему, построенную по магистрально-модульно-
му принципу с широкой номенклатурой модулей, обеспечивающих
контроль дискретных устройств, а также аналоговых сигналов: из-
мерение напряжений питающих установок и путевых реле различ-
ных рельсовых цепей, включая тональные; измерение длительнос-
ти и частоты сигналов.
В качестве магистрали КД К используется асинхронная, после-
довательная шина. Децентрализованная внутренняя магистраль по-
зволяет разнесением отдельных модулей сократить объем работ по
монтажу и затраты на кабельную продукцию.
Такой подход в построении технических средств позволяет по-
высить живучесть системы в целом, обеспечить возможность дуб-
лирования элементов и резервирования каналов связи, решать на
нижнем уровне задачи, требующие значительных вычислительных
ресурсов, в том числе по поддержке протоколов глобальных сетей.
Для обеспечения съема и передачи на станции дискретных и ана-
логовых сигналов от сигнальных и переездных установок аппара-
тура нижнего уровня содержит:
модуль линейный аналоговый (МАЛ), предназначенный для сбо-
ра и преобразования в цифровой код аналоговой информации от
восьми контролируемых устройств;
генератор линейных сигналов (ГЛС). служащий для сбора диск-
ретных сигналов от 15 контролируемых устройств (контакты реле)
и реле состояния блок-участка (переезда). Кроме того, ГЛС прини-
мает цифровой код измеренных аналоговых величин и передает его
в линию в виде последовательного циклического кода (рис. 9.2).
Линейные выходы всех генераторов линейных сигналов (до 24)
подключаются параллельно к двухпроводной линии связи (кабель-
ной или воздушной), например ДСН.
Одновременная передача информации с 24 сигнальных установок
в общую линию связи основана на частотном разделении каналов.
Кодирование информации о состоянии 15 контролируемых устройств
или аналоговой информации каждым ГЛС выполняется по принци-
пу временного разделения каналов Состояние каждого контролиру-
емого устройства (контакта реле) или код аналоговой информации
передается в дискретной форме модулированными по длительности
337
a
Восемь разрядов Четыре разряда Три разряда Один разряд
Неисправность 15 контролируе- Маркер
мых устройств СЦБ сигнальной передачи
установки дискрет- ной ин- формации
Восемь разрядов Четыре разряда Три разряда Один разряд
Код, соот- ветствую- щий зна- чению контроли- руемого аналого- вого сиг- нала Состоя- ние или неисправ- ность четырех устройств СЦБ Код номера измери- тельного канала Маркер передачи аналого- вой ин- формации
Рис 9.2 Структура последовательного кода
при передаче дискретной (а) и аналоговой (б)
информации
б
паузами между частотными
посылками. Одновременно
модулированными по дли-
тельности частотными по-
сылками посылается инфор-
мация о состоянии блок-
участка (переезда).
При наличии аналого-
вой информации от МАЛ
на входах ГЛС последо-
вательный циклический
код линейного сигнала
содержит 4 байта (2 бай-
та дискретной информа-
ции и 2 байта аналого-
вой). За один цикл пере-
дачи информации ГЛС
передает код о напряже-
нии одного аналогового
сигнала. Во втором бай-
те последовательного
кода, содержащего ана-
логовую информацию, включено сообщение о состоянии четырех
дискретных каналов для сокращения времени получения данных
по этим каналам. При передаче любою сообщения модулирован-
ными по длительности частотными посылками посылается инфор-
мация о состоянии блок-участка (переезда). При передаче дискрет-
ной информации ГЛС формирует импульсную последовательность
циклического кода (рис. 9.3). На этом рисунке Ч — частотная
посылка; Б — бссчастотная посылка (пауза).
Информация от каждой сигнальной установки по линии связи
(например, ДСН с развязкой конденсаторами от цепей постоянного
тока) поступает на станционную приемную аппаратуру и выделя-
ется полосовыми фильтрами модулей приемных каналов ПК. Пос-
ле дешифрации принятого сигнала ПК выставляет информацию в
последовательную интерфейсную шину RS-232 для использования
аппаратурой верхнего уровня АСДК (рис.9.4). При необходимости
338
Рис. 9.3. Структура циклического кода линейного сигнала при передаче
дискретной информации
по этому же стыку информация может быть выведена на модули
индикации.
Подсистема верхнего уровня выполняет прием и маршрутиза-
цию потоков информации от КДК, ее обработку и отображение на
АРМах сети АСДК. Кроме того, на этом уровне осуществляется связь
с внешними вычислительными системами, в том числе с АСОУП и
автоматизированной системой службы СЦБ (АС-Ш). В состав под-
системы верхнего уровня входят различные техноло! ические АРМы
пользователей (поездного и узлового диспетчеров, сменного инже-
нера дистанции сигнализации и связи, дежурного по станции, элек-
тромеханика постов ЭЦ и ГА11, диспетчера локомотивного депо, де-
журного по пассажирским и грузовым паркам и др.). Все АРМы
АСДК поддерживают единый протокол обмена. Сеть АСДК выпол-
няет функции электронной почты и открыта для подключения АР-
Мов дру] их разработчиков. Система ориентирована на работу в цен-
тре управления и совместно с АС-Ш.
Основными характерис гиками сети АСДК являются: возможность
обмена информацией между любыми абонентами сети и информа-
цией произвольного вида, в том числе информацией реального вре-
мени; программная поддержка любой конфигурации связи абонен-
тов сети; администрирование доступа в сети; динамическая марш-
рутизация потоков информации.
339
RS23
Рис. 9 4 Структурная схема аппаратуры ЛСДК нижнего уровня
Каждый АРМ реализует ряд общесистемных функций: графи-
ческое представление на экране монитора в виде мнемосхем ин-
формации о реальном состоянии устройств СЦБ, поездном поло-
жении на контролируемых объектах (станциях, перегонах); логи-
ческий контроль состояния устройств СЦБ; ведение системных
протоколов, а также протоколов работы устройств СЦБ, действий
персонала, состояния связи; принудительное обращение внимания
оператора на возникновение нештатных ситуаций («всплывающие
окна»), звуковая сигнализация; настройка и корректировка сис
340
темных и пользовательских параметров (дата, время, цветовая
палетка, печать).
Основные специализированные функции автоматизированных ра-
бочих мест АСДК предназначены для решения технологических задач,
стоящих перед оперативным персоналом.
Автоматизированные рабочие места оперативных работников ре-
шают задачи: автоматического определения времени прибытия и
отправления поездов; автоматического слежения за поездными
объектами в пределах зоны контроля; идентификации (автомати-
ческой и ручной) подвижных объектов; связи с АСОУП в режиме
регламента (сообщение 1042) и по запросам. Кроме этого, АРМы
обеспечивают: корректировку операций с поездами при нарушени-
ях в работе АСДК; учет действующих предупреждений и контроль
их исполнения; обмен информацией о номерах поездов и операци-
ях с поездами через сеть АСДК между АРМами.
Автоматизированное рабочее место поездною диспетчера реша-
ет задачи автоматизированного ведения графика движения поез-
дов, в том числе создания экранной формы графика, получения его
цветной! твердой копии, контроля оборота локомотивов и др.
Автоматизированные рабочие места оперативных работников
позволяют сигналам реального времени формировать поездные
сообщения в адрес АСОУП, осуществлять автоматизированное ве-
дение журналов движения поездов. Кроме этого, АРМ дежурного
по станции может быть дополнен системой авюматическо!о опо-
вещения работающих на путях лиц, пассажиров о движении поез-
дов и программным модулем контроля закрепления поездов и групп
вагонов тормозными башмаками.
9.4. Система АПК-ДК
Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля
(АПК-ДК) является наиболее удачной реализацией функций дис-
петчерского контроля на современном техническом уровне.
Использование средств вычислительной техники расширило
функциональные возможности системы АПК-ДК нс только для
поездного диспетчера, но позволило решшь и основные задачи кон-
троля состояния технических средств систем ЖАТ на перегонах и
станциях диспетчерского участка.
341
Таким образом, система ЛПК-ДК имеет двойное назначение и
обеспечивает:
оперативный съем информации на сигнальных точках перегонов о
состоянии рельсовых участков, светофоров и других средств и передач)
се на станции для последующего использования для контроля поездного
положения и тсхническо! о диагностирования перегонных устройств;
оперативный съем информации на станциях о состоянии путе-
вых объектов и технических средств и передачу ее поездному дис-
петчеру и диспетчеру дистанции сигнализации, связи и вычисли-
тельной техники;
обработку и отображение информации у пользователей по ве-
дению исполняемого графика движения; расчету прогнозного гра-
фика но текущему поездному положению; расчету показателей ра-
боты участка и выдаче справок; логическому определению лож-
ной свободное™ участка и опасного сближения поездов; анализу
работы устройств; определению иредотказного состояния уст-
ройств; обнаружению отказа; оптимизации поиска и устранению
отказа; архивации и восстановлению событий; статистике и учету
ресурсов приборов.
Па станциях, т.е. на нервом (нижнем) уровне управления пере-
возочным процессом (рис. 9.5) выполняются сбор, преобразование,
концепт рация информации о состоянии перегонных и станционных
устройств. Далее эга информация может быть отображена на
АРМах дежурного по станции и дежурного электромеханика, но
обязательно передается на в юрой уровень управления, т.е. поезд-
ному диспетчеру, и на АРМ диспетчера дистанции сигнализации,
связи и вычислительной техники.
Состояние перегонных устройств систем ЖАТ контролируют
авт оматы контроля ст нальнььх точек (АКСТ), выполненные на базе
специализированных контроллеров. Наибольшее распространение
имеет блок АКСТ-СЧМ, представляющий собой генератор часто-
ты, формирующий посылаемые в линию связи циклические вось-
миимпульсныс частотные посылки в соответствии с состоянием кон-
тролируемых объектов При восьми выходных импульсах благода-
ря манипуляции по длительности импульсов и пауз (интервалов)
АКСТ-ЧМ позволяет контролировать состояние семи дискретных
датчиков (реле) и двух пороговых датчиков.
342
Рис 9.5, Структурная схема системы АПК ДК
При этом соблюдаются следующие правила:
длительность импульса в один такт соответствует замкнутому
состоянию контакта датчика и состоянию «параметр в норме» по-
рогового датчика;
длительность импульса в два такта соответствует разомкнутому
состоянию контактного датчика и состоянию «параметр нс в нор-
ме» порогового датчика;
длительность разделительного интервала между импульсами в
один такт соответствует разомкнутому состоянию датчика;
длительность разделительного интервала в два такта соответ-
ствует замкнутому состоянию датчика;
длительность паузы между посылками восьмиимнульсных ком-
бинаций установлена равной трем тактам;
длительность такта (0,468 ± 0,007) с.
При проектировании АПК-ДК определяется перечень парамет-
ров, контролируемых каждым АКСТ-СЧМ.
Для систем автоблокировки параметры выбирают из следую-
щего перечня: отсутствие основного питания на сигнальной гоч-
343
ке; отсутствие резервного питания; nepei орание основной нити
лампы красного огня; перегорание резервной нити лампы красно-
го огня; перегорание нити лампы разрешающего огня; установ-
ленное направление движения; сход изолирующего стыка; пропа-
дание постоянного напряжения блока БС-ДА; занятость блок-уча-
стка; неисправность АКСТ-СЧМ или линии ДСМ; пропадание
обоих фидеров питания на объектах с аккумуляторным резервом;
аварийный отказ.
При проектировании для каждою АКСТ-ЧМ устанавливается
несущая частота (частота настройки генератора), поскольку все
АКСТ перегона работают по общей физической линии с частот-
ным разделением каналов.
На одной физической цепи может работать до 30 АКСТ-ЧМ
со следующим разделением частот (табл. 9.2.).
Таблица 9 2
11омср частоты Частота настройки, 1 ц а П Номер частоты Частота настройки, Гц Номер частоты Частота настройки, Гц
1 384 11 1792 21 3072
2 512 12 1920 22 3200
3 704 13 2048 23 3328
4 832 14 2176 24 3456
5 960 15 2304 25 3584
6 1088 16 2432 26 3712
7 1216 17 2560 27 3840
8 1344 18 2688 28 3968
9 1472 19 2816 29 4096
10 1600 1 | 20 2944 30 4224
На станциях (линейных пунктах) принимается и анализируется
информация от АКСТ-СЧМ соответствующими концентраторами
(промышленный компьютер). В качестве средства согласования фи
зической линии с сигналами от АКСТ-СЧМ перегонов с порiом
344
компьютера используются блоки СЧД-10 (селектор частот демоду-
лирующий дссятиканальный).
Устройство согласования (рис. 9.6) с физической линией (ДСН)
обеспечивает гальваническую развязку отлипни, необходимую за-
щиту от импульсных перенапряжений, предварительное усиление и
нормирование входного сигнала.
Выход
СЧД
Рис. 9.6. Структурная схема блока СЧД-10
Синтезатор сетки частот (на основе программируемой логичес-
кой матрицы) позволяет формировать необходимые частоты (об-
разцы сигналов) для синхронного детектирования частот, поступа-
ющих от АКСТ-СЧМ. Дссятиканальный цифровой детектор с ком-
паратором уровня сигнала обеспечивает одновременную обработ-
ку сигналов от 10 АКСТ.
Выделенные детектором сигналы поступают на устройства уси-
ления и гальванической развязки и индикации и далее с выходов
СЧД (оптронные ключи) в концентратор для анализа и последую-
щих преобразований информации.
Работу блока СЧД-10 обеспечивает источник питания, представ-
ляющий собой стабилизированный однотактный преобразователь
постоянного напряжения 24—32 В в постоянное напряжение 12 и 5 В.
Для съема информации со станционных устройств в системе AI IK-
ДК используются приборы ПИК-10 и ПИК-120, выполненные на
основе программируемых индустриальных контроллеров (ПИК).
Прибор ПИК-10 имеет 10 аналоговых и 10 цифровых входов и
предназначен для следующего:
измерения средних значении напряжений на обмотках путе-
вых реле;
345
преобразования переменного напряжения на цифровом входе в
сигнал логической I и логического 0 при его отсутствии;
измерения сопротивления изоляции внешних цепей;
преобразования в цифровой вид измеренных значений напряже-
ния и передачи на внешний процессор в виде 10-разрядного кода,
передачи измеренных значений сопротивления изоляции в виде пос-
ледовательною цифрового кода на внешний процессор по его запрос)
формирования сигнала включения внешнего модема.
В ПИК-10.2 (рис. 9.7) внешние измеряемые напряжения подают-
ся на 10 аналоговых дифференциальных входов. Измерения начи-
наются. если на микроконтроллер от внешнего процессора посту-
пает соответствующая команда.
Аналоговые входы микроконтроллер опрашивает, последова-
тельно подключая каждый из них к общему аналого-цифровому
преобразователю АЦП.
Входы переключаются релей но- транзисторным коммутатором
Измеряемое напряжение выпрямляется прсцезионным выпрямите-
лем, фильтруется фильтром низкой частоты ФНЧ и в виде однопо-
лярного аналогового сигнала с напряжением, равным среднему зна-
чению входного сигнала, подастся через мультиплексор на АЦП.
где преобразуется в восьмибитный код.
При измерении сопротивления изоляции +24 В подключаются к
внешнему проводу и измеряют сопротивление току утечки
на «землю».
Цепь тока утечки (измерения): +24 В. /?в и Я113М ФНЧ и входные
сопротивления аналогового преобразователя дифференциального
сигнала в однополярный на внешний провод, подключенный ре
лейно-транзисторным коммутатором аналоговых дифференциаль-
ных сигналов, сопротивление изоляции, - 24 В. Для измерения на
АЦП через мультиплексор подается напряжение, выделяемое на
/? и пропорциональное сопротивлению изоляции.
Во избежание влияния на измерение сопротивления изоляции вход-
ного переменного напряжения параллельно /?1НМ подключен конден-
сатор, образующий совместно с /?1ПМ и /?в низкочастотный фильтр
Для повышения точности измерений напряжения и сопротивле-
ния изоляции по каждому каналу полученные данные усредняются
346
за 256 выборок. Это позволяет измерять напряжение с точностью
2 %, а сопротивление изоляции 5 %.
Связь с веду щи
процессором
и модемом
Rx на кошроллср
Tv o i контроллера
Включение режима
"Передача" от
контроллера_____
Микро-
кош роллер
Пор ।
контроллер!
С А
К системному
заземлению
-сН1----
j+24 В +12В1
"О" ±12 В
1 Источник рп
питания в
1-24 В___"О" 45 в;
Локальный
корпус,
и зо. 1 и ревак ны н
от заземления
gnd/
Мульти-
плексор
АЦП
GND
Аналоговые
дифферент!- <
альные входы
£>' Релейно-
с । • транзисторный
о J коммутатор
—_______ аналоговых
| дифференциальных
------сигналов
Аналоговый
преобразона гель
дифференциального
I сигнала
. воднополярный j
Цифровые
коды
Рис. 9.7. Структурная схема прибора ПИ К-10.2
347
Десять цифровых входов через оптронные преобразователи под-
ключаются к соответствующим входам портов контроллера.
Если на цифровом входе присутствует переменное напряжение,
на выходе оптрона возникает пульсирующее напряжение с ампли-
тудой, соответствующей транзисторно-транзисторной логике
(ТТЛ). В противном случае на выходе устанавливается постоянное
напряжение +5 В.
Связь микроконтроллера с управляющим внешним процессо-
ром устанавливается по двум последовательным линиям R^ и Ry
типа «токовая петля» или через интерфейс RS-485 с максималь-
ной скоростью до 9600 Бод. Одновременно к одной линии связи
может быть подключено до 16 приборов ПИ К-10 с индивидуаль-
ными адресами
На линейных пунктах необходимо контролировать большое чис-
ло дискретных датчиков — реле ЭЦ. Для этой цели используются
приборы ПИК-120 с 120 цифровыми входами, распределенными на
15 независимых групп по восемь входов в каждой.
Дискрепзыс сигналы на входы ППК-120 подаются специально
выделенными контактами реле ЭЦ или через оптронные развязки
с клемм пульта управления ЭЦ. Последний вариант предпочтитель-
нее, так как нс требует установки дополнительных реле-повюри-
телей при отсутствии свободных контактов у контролируемых
основных реле.
Каждый цифровой вход ПИК-120 (рис 9.8) имеет оптронный
преобразователь для гальванической развязки и общий для
групп коммутируемый преобразователь уровня ТТЛ Информа-
ция ио входов считывается погруппно, т.е. побайтно, так как в
группе содержится восемь входов, подключенных микроконт-
роллером одновременно.
При наличии напряжения на цифровом входе на соответствующем
выходе преобразователя устанавливается низкий потенциал, в против-
ном случае формируется постоянное напряжение + 5 В.
Связь микроконтроллера с ведущим процессором устанавлива-
ется по двум последовательным линиям и типа «токовая пет-
ля» или конвертором RS-485. Одновременно по одной линии могут
работать до 16 приборов ПИК-120.
348
От HOST
СВЯЗЬ ./• iji-kCT'
с ведущим <
процессором
и модемом
"ф-Г Преобра-
зователь
П реобра-
*-t зователь
Rv на контроллер
контроллер
К HOST
Tv от контроллера
Включение режима
Порт
-rffinpeoOpa-1 Передача" от контроллере
* зователь ' ' " ~
сс
Оптронный
еобра----
................. А
"Возвратный' провод
первого канала группы
преоЬразова гель
£4
4
с «
о •
X
I
С’Возвратный” провод
______I руппы
I
X
□о
UT8
"Возвратный" провод
первого канала группы
Цифровые
входы
ИЗ .. 120
о
UT1
i
+ I0BH/C
напряжения
с •
ОС
Преобразователь
уровня
8 выходов
00
Возвратный' провид
группы
m
i
X
е
ос
UT8
К1
К15
Порт KOHigo^.iepa
юдов порта В и порта С
л з й ।
Порт
микро-
контроллера
8 выходов
О
00
©
5
к
сс
ОС
Рис. 9.8. Структурная схема прибора ПИК-120М
349
Глава 10. Принципы увязки
систем диспетчерской централизации
с системами электрической централизации
и автоблокировки
10.1. Особенности увязки контролируемых пунктов
с системами электрической централизации
Как указывалось, станции, включаемые на диспетчерское уп-
равление, оборудуются устройствами электрической централи-
зации. При увязке релейных систем ЭЦ и контролируемых пунк-
тов систем ДЦ с «жесткой» (аппаратной) логикой элементной
базой интерфсйса являются реле. Особенность составляет импуль-
сное включение реле дешифра горов (групповое управляющее ГУ
и регистрирующее реле Р), что требует реализации дополнитель-
ных схем, обеспечивающих также согласование по времени фун-
кционирования различных алгоритмов управления объектами
ЭЦ совместно с KI I.
Например, предусматривается следующая последователь-
ность установки поездных и маневровых маршрутов при дис-
петчерском управлении При задании маршрута диспетчером на
данную станцию поступает сигнал ТУ, который расшифровы-
вается приемной аппаратурой, и срабатывают реле ГУ и Р. При-
казы на перевод стрелок но маршруту и открытие сигнала при-
ходят в одном сигнале ТУ. Так, при установке маршрута после
поступления приказа на станцию в КП (рис. 10.1) включаются
реле ГУ и два реле Р (маршрута и открытия сигнала). Через их
последовательно включенные контакты включаются управля-
ющее маршрутное реле cooi ветствующего пути четной или не-
четной горловины станции (МЧ1, МЧ2...) и управляющее сиг-
нальное реле поездных или маневровых маршрутов четного и
нечетного направлений (СЧП, СНО, СМНО и т.д.). При вклю-
чении управляющих реле проверяется перевод станции на дис-
петчерское управление (РУ) и отсутствие местного управления
стрелками (МИ).
350
п
ном
Рис. 10.1. Схема включения управляющих реле контролируемого пункта
351
Реле ГУ и Р включаются импульсно: время замыкания фронто-
вых контактов 150—200 мс, что недостаточно для срабатывания
схем установки маршрутов, поэтому управляющие маршрутные и
сигнальные реле имеют цепь самоблокировки. В этой цепи прове-
ряется выключенное состояние аналогичных реле враждебных мар-
шрутов, а фронтовым контактом реле ЧМИ — отсутствие местно-
го управления стрелками. Цепь самоблокировки управляющих реле
размыкается после перевода всех стрелок по маршруту (реле ГК под
гоком) и срабатывания сигнального реле (реле С без тока), а при
затянувшемся переводе стрелок — кон тактом реле НСС после вык-
лючения фрикционного реле СФ1.
11ри приеме приказа на закрытие сигнала (от мена маршрута дис-
петчером или установка маршрута без открытия сигнала) срабаты-
вает реле СЗМН (СЗМЧ). При увязке с маршрутным набором ре-
лейной ЭЦ управляющие маршрутные и сигнальные реле включа-
ют специальную схему (коммутирующее устройство), которая обес-
печивает последовательность срабатывания кнопочных реле нача-
ла, а затем с интервалом — конца маршрута. Схемы маршрутного
набора не приходят в исходное состояние до открытия светофора,
поэтому коммутирующим устройством также создается автомати-
ческая задержка (до 0,5 мин) реализации поступившего на линей-
ный пункт приказа.
В результате замыкания контактов наборных реле срабатываю!
соответствующие реле ПУ и МУ и устанавливают стрелки в задан-
ное положение. После получения требуемого контроля положения
стрелок включаются соответствующие реле ПК, МК и реле соот-
ветствия ГК (на рис. 10.1 не показаны).
Реле соответствия ГК предназначено для накопления уже уста-
новленных маршрутов. В этом случае из-за параллельного включе-
ния контактов реле С и ГК в цепи обмотки реле ГК его включение
задерживается до закрытия светофора в первом маршруте.
Более просто выполнена увязка по реализации одиночных при-
казов. Для этого типа команд ТУ управляющие реле после включе-
ния самоблокируются до использования либо поступления прика-
за ТУ отмены.
При поступлении сигнала ТУ. содержащего приказ на передачу
стрелок нечетной горловины на местное управление, после сраба-
352
тывания реле ГУ, Р включается управляющее реле местного управ-
ления УРМ. Цепь его самоблокировки размыкается контактом ис-
ключающего реле МИ (на рис. 10.1 не показано).
Схема включения реле разрешения отправления РОН1 (РОЧ1)
(используется на станциях автономно! о управления для исключе-
ния отправлений поездов дежурным без согласия поездного дис-
петчера) реализована как повторитель управляющего реле РОН
(РОЧ) Выключение реле РОН1 (РОЧ1) происходит при открытии
сигнала после включения общего сигнальною реле НОС (ЧОС).
Однако для этого вида команд ТУ предусматриваются управляю-
щие реле отмены. В рассматриваемом примере (рис. 10.2) до iex пор,
пока сигнал нс открылся (реле ЧОС без тока), у диспетчера есть
возможность отменить разрешение. Включаясь, реле ОРОЧ шунти-
рует обмотку реле РОЧ1. которое отпускает якорь.
Рис. 10.2 Схема включения реле разрешения на отправление
Отдельные одиночные команды (ВАН, ВАЧ, ВАЦ, ВТ, PC,
ВК) после выполнения функции выключаются автоматически
(не требуют принудительного выключения). Продолжитель-
ность включенною состояния управляющего реле определяет-
ся замедлением на отпадание якоря реле СБ (рис. 10.3). Напри-
мер, для вызова к телефону оперативных работников, выпол-
няющих маневры в горловине, поступает сигнал ТУ с приказом
ВАН (ВАЧ,ВАЦ) в зависимости от горловины (нечетная, чет-
ная или центральная), в результате чего включаются реле ГУ,
Р и соответствующее реле ГВ.
353
Рис. 10.3. Схема включения акустического вызова в горловине,
вызова к телефону и радиостанции
10.2. Принципы увязки
систем диспетчерской централизации
с релейно-процессорными
и микропроцессорными системами
электрической централизации
Реализация кодового управления в компьютерных системах обес-
печивается увязкой с каналом передачи данных технических среде i в
вычислительного комплекса, который выполняет одновременно
функции управления устройствами ЭЦ и контролируемого пункта
ДЦ. Для включения КП в канал (кабельную, воздушную линии свя-
зи или тональный канал) устанавливаются модемы. Включение КП
в волоконно-оптическую линию связи может осуществляться под-
ключением управляющего вычислительного комплекса ЭЦ к аппа-
ратуре выделения и маршрутизации каналов ВОЛС через коммута-
354
тор локальной вычислительной сети. Такая технология обеспечи-
вает централизованное администрирование и единую информаци-
онную среду для станций участка с возможностями реконфигура-
ции управления — передачи управления одной или несколькими
станциями с опорной.
Для перехода на диспетчерское управление дежурный по стан-
ции на АРМе формирует команду переключения. Возможность пе-
реключения на диспетчерское управление проверяется программ-
ными средствами, куда включены следующие зависимости: отсут-
ствие постановки стрелки на макет; отсутствие искусственной раз-
делки секций; отсутствие хозяйственных поездов на перегоне.
При условии их соблюдения на экране монитора индикация ре-
жима управления с желтого изменяется на зеленый цвет — стан-
ция переведена на диспетчерское управление и исключена возмож-
ность управления с АРМа ДСП, но сохраняется возможность кон-
троля. В соответствии с существующим порядком питание АРМа
ДСП выключается.
На резервное управление станция переводится:
при выходе из строя канала связи или аппаратуры ДЦ;
при проведении на станции ремонтных работ (замена стрелоч-
ных электроприводов с необходимостью пользования макетом
стрелки, ремонт верхнего строения пути и т.п.);
в случае отказов устройств СЦБ, требующих для организации
перевозок дежурно! о персонала на станции;
при переходе станции на сезонное управление из-за увеличения
объемов местной работы.
Переключение на резервное (сезонное) управление может вы-
полняться после получения соответствующей команды ТУ от дис-
петчера либо ДСП. При нерегулярной работе дежурного АРМ
ДСП может комплектоваться ноутбуком, в случаях необходимо-
ст и резервного управления подключаемого к локальной вычис-
лительной сети.
Смена режимов управления станцией нс требует установки допол-
нительных реле и увязок в принципиальных электрических схемах.
Кроме того, такой подход позволяет расширить функции диспст черс-
кого управления без дополнительных затрат до объема задач ДСП,
что особенно актуально при управлении с опорной станции.
12*
355
10.3. Увязка системы диспетчерской централизации
с системой контроля состояния перегонов
и путевых участков станции
на основе счета осей
Особенностью увязки ДЦ на малодеятельных участках, оборудо-
ванных полуавтоматической автоблокировкой (ПАБ), является тре-
бование контроля прибытия поезда в полном составе для разблокиро-
вания перегона. Из-за больших капитальных вложений и эксплуата-
ционных расходов, как правило, перегоны в этом случае не оборуду-
ются рельсовыми цепями. Котроль освобождения перегона при ПАБ
возлагается на дежурного по станции, который визуально или по док-
ладам оперативного персонала станции (стрелочников, дежурных по
переездам) определяет целостность поезда. Поскольку при ДЦ сокра-
щается дежурный персонал станции, перегоны, оборудованные ПАБ,
должны быть дополнены устройствами контроля свободное™, из ко-
торых наиболее экономичными являются системы счета осей. Кроме
того, для разгрузки поездного диспетчера от рутинных операций по
разблокированию перегона после проследования поезда необходима
реализация функции автоматической дачи прибытия в ПАБ.
Наиболее простым принципом увязки КП ДЦ с устройствами
ПАБ является логическая имитация действий дежурного по стан-
ции. Подключение управляющих выходов линейного пункта ДЦ
выполняется нажатием соответствующих кнопок пульта с исклю-
чением возможности одновременного управления со стороны де-
журного и диспетчера. Это упрощает монтаж и снижает требова-
ния к безопасности выходов. В качестве примера рассмотрим тех-
нические решения по увязке контролируемого пункта системы ДЦ-
МПК с системой счета осей ЭССО (НПЦ «Промэлектроника»,
г. Екатеринбург). Ес особенностью в сравнении с аналогичными оте-
чественными разработками является контроль состояния рельсовых
участков не только на перегонах, но и на станциях.
Увя жа систем выполнена с соблюдением следующих принципов
минимальный объем работ по монтажу— разработано несколь-
ко типовых вариантов увязки, сокращающих объемы работ в зави-
симости от местных условий размещения аппаратуры:
расширенные информационные возможности: дистанционный
сброс счетчиков, искусственное освобождение ложно занятых учас-
тков пути с соблюдением условий безопасности (для случая конт-
356
Рис 10 4. Схема съема информации о занятости
контролируемых участков пути с контактов
путевого реле
роля состояния стрелочных и путевых участков также системой счета
осей);
независимость работы системы ЭССО и схем ее увязки со станци-
онными (перегонными) устройствами от системы ДЦ — сохраняют-
ся работоспособность указанных схем и возможность сброса счетчи-
ков при резервном управлении станцией (выключенном контроли-
руемом пункте ДЦ).
Увязка по телскон-
тролю осуществляется
через контакты реле
контроля свободности
перегона П (рис. 10.4).
Возможно использова-
ние стандартного сты-
ка (последовательный
интерфейс) с решаю-
щим прибором систе-
мы счета осей УСО. В последнем случае не требуется использова-
ние контактов путевых реле и открывается ряд дополнительных ин-
формационных возможностей: получение диагностической инфор-
мации об отказах модулей, о числе осей поездов, находящихся на
участке контроля. Эта информация может быть использована поез-
дным диспетчером и диспетчером ШЧ при наличии у последнего
соответствующего АРМа.
При ложной занятости участков контроля диспетчеру необхо-
димо убедиться любым доступным способом (доклад дежурного
персонала или локомотивной бригады) в свободности соответсгву-
ющего станционного участка пути визуальной проверкой наличия
хвостового вагона поезда. Далее для разблокирования перегона или
снятия ложной занятости станционного рельсового участка исполь-
зуется ответственная команда «Сброс счетчиков», которая реали-
зуется по специальному алгоритму безопасной схемой.
Система ЭССО построена по принципу «2 из 2» для обеспечения
функций безопасности. Контроль одного разветвленного участка
пути или двух неразветвленных (или перегонных) путей выполняет
ячейка в блоке приемников, состоящая из двух ириемоперсдающих
устройств ППУ (рис. 10.5). Каждое ППУ имеет свой собственный
(независимый от парного канала) вход «Сброс» для каждого кон-
357
Рис. 10.5. Схема сброса счетчиков участков пути
третируемого участка. Таким образом, освобождение ложно за-
нятого участка происходит в случае одновременного сброса обо-
их ППУ по соответствующим входам. Кроме того, вход «Сброс»
ЭССО программно защищен отслучайного воздействия: для сбро-
са необходима последовательность из двух импульсов нулево! о
уровня (замкнутое состояние контактов) длительностью более 3 с
с интервалом между ними, превышающим 0,8 с.
С учетом указанных защитных свойств системы ЭССО схем i
сброса может быть реализована на контактах реле нс первого клас-
са надежности. Основной и резервный контроллеры КП ДЦ-МПК
работают как система «2 из 2»: основной контроллер «сбрасывает»
занятость участка в одном ППУ ячейки, а резервный — соответ-
ствующий участок в другом ППУ гой же ячейки.
На рис. 10.5 СУОК
СУО2 — выходы
«Сброс занятое! и уча
стка» основного комп
лек га КП; СУР1,
СУР2 — выходы
«Сброс занятости уча-
стка» резервного ком-
плекта КП.
Ячейка 1 настроена
на кон гроль двух нсраз-
ветвленных участков,
ячейка 2 — одного раз-
ветвленного участка.
Болес подробная
схема сброса занятости одного участка контроля приведена на
рис. 10.6. Для переключения цепей сброса от пульта-табло ДСП и
КП ДЦ используются контакты реле РУ (резервное управление).
При резервном управлении сброс осуществляется двукратным на-
жатием пломбируемой кнопки сброса (Сбр. уч.) соответствующе-
го участка на пульте-табло ДСП с оформлением соответствующей
записи в журнале ДУ-46. При диспетчерском управлении (реле РУ
выключено) к входу «Сброс» одного ППУ ячейки подключен вы-
ход основного комплекта КП ДЦ, а к другому ППУ ячейки — вы
ход резервного комплекта.
358
Рис 10 6 Схема сброса занятости одного участка пути при увязке с ДЦ-МПК
ЭССО
Г1ПУ0 Ячейка 1
ППУ 1
МП
Ложная занятость сбрасывается ДНЦ двукратной посылкой от-
ветственной команды «Сброс занятости участка». Первая посылка
выключает участок из работы, занятость сохраняется, а в случае
увязки с использованием последовательного интерфейса появляет-
ся индикация «Участок выключен». Вторая посылка включает уча-
сток в работу, фиксируется его свободность. Однократная посылка
ответственной команды «Сброс участка» используется для включе-
ния участка в работу после профилактических и ремонтных работе
выключением питания.
Ответственные команды передаются двумя лицами (поездным
диспетчером и старшим диспетчером) и состоят из двух команд ТУ
(подготовительной и исполнительной). Получив под! отовительную
команду ТУ. КП ДЦ проводит самотест ирование (проверку целост-
ности кодового сегмента и защищенной структуры данных) и в слу-
чае успешного результата посылает сигнал ТС о готовности к при-
ему исполнительной команды ТУ. В случае отсутствия этой коман-
ды в течение заданного времени КП выходит из состояния готов-
ности к реализации команды «Сброс счетчиков». То же происхо-
дит и в случае несоответствия исполнительной и пощ отопительной
команд ТУ.
359
При правильном приеме исполнительной команды сброса оба
комплекта КП включают соответствующие выходы сброса зап я
тости участка (СУО, СУР) на 3 с, после чего передается извещение
о выполнении команды Если увязка по ТС предусматривает связь
КП с ЭССО через последовательный интерфейс, так же передает
ся сигнал ТС о восприятии команды системой ЭССО. После кви-
тирования прохождения первой команды сброса ложной занягос-
ти участка тем же порядком передается и выполняется вторая ко-
манда, участок освобождается, что сопровождается соответствую-
щей индикацией у диспетчера. Если участок не освободился, на-
пример. при отказе аппаратуры, требуется вызов механика на стан-
цию. При увязке КП с ЭССО через последовательный интерфейс
по запросу причина отказа может быть выведена на монитор АРМа
обслуживающего персонала.
Данная схема защищена от опасных отказов на аппаратном и
программном уровнях систем ДЦ МПК и ЭССО. Константные не-
исправности выходов КП ДЦ-МПК (отказ интерфейсов управле-
ния) выявляются системой ЭССО и приводят к выключению путе-
вого реле. Корректное 1ь программы КП проверяется на этапе от-
ладки, испытаний и ввода в эксплуатацию ДЦ. Отсутствие искаже-
ний в программе и структуре данных определяется тестированием
целостности кодового сегмента и проверкой корректност защи-
щенной структуры данных при получении подготовительной коман-
ды ТУ «Сброс участка» и непосредственно перед включением соот-
ветствующего выхода. От аппаратных отказов контроллера, некон-
тролируемого тестами (например, отказы дешифраторов адреса в
платах вывода), схема защищена использованием основного и ре-
зервного комплектов КП ДЦ как дублирующих каналов. Такого
рода отказы (воздействие одного из комплектов КП на ППУ) вы-
являются сразу в случае использования последовательного интер-
фейса между КП ДЦ и ЭССО по диагностической информации, а
при увязке через управляющие выходы КП — по ложному занятию
участка контроля в случае его свободности. Если в момент отказа
участок, к которому подключен неисправный выход, был занят и
последовательного интерфейса между КП ДЦ и ЭССО не предус-
мотрено. отказ буде! обнаружен после фактического освобождения
участка и безуспешной попытки ДНЦ сбросить занятость с исполь-
зованием ответственной команды.
360
В схеме подключения последовательного интерфейса (RS-232)
используется трехпроводная линия связи длиной не более 30 м
с сетевым подключением блоков приемников системы ЭССО к КП
ДЦ-МПК (рис. 10.7). В случае удаленного расположения блоков
приемников от КП ДЦ применяется конвертор (преобразователь)
интерфейсов RS-232 в RS-485, что позволяет увеличивать расстоя-
ние между КП ДЦ и блоками приемников до 1 км (рис. 10.8).
Рис. 10.7. Схема соединения ЭССО и КП ДЦ-МПК через последовательный
интерфейс при небольшом удалении ЭССО
В сеть можно включить до 16 блоков приемников, что позволяет кон-
тролировать до 80 разветвленных или до 160 перазветвленных участков
(аналогов рельсовых цепей). Порядок обмена информаци-
361
ей следующий: активный (основной) контроллер КП ДЦ формирует кад-
ры опроса последовательно каждого блока приемников ЭССО. Пассив-
ный (резервный) контроллер КП ДЦ только прослушивает линию. Блок
приемников ЭССО, получив предназначенный ему кадр опроса, пере-
дает кадр ответа, в котором содержится информация о числе осей на
участках контроля и диагностическая информация. Получив ответ, ак-
тивный (основной) контроллер КП ДЦ формирует кадр опроса следую-
щего блока. Время цикла опроса блоков составляет 2 с.
Блок приемников
ЭССО (0)
И П ЭССО
RS-232
RD! TR I SG
Блок приемников
ЭССО(1)
ИПЭССО
RS-232
RD! TR SG
Блок приемников
ЭССО (15)
ИПЭССО
RS-232
RD! TR SG
RD| TR SG
RS-232
Конвертор
RS-485
Контролируемый пункт ДЦ-МПК
(основной комплект)
Контролируемый пункт ДЦ-МПК
(резервный комплект)
Рис. 10 8 Схема соединения ЭССО и КП ДЦ-МПК через последовательный
интерфейс при удаленном расположении ЭССО
362
10.4. Организация движения поездов
при неисправности устройств СЦБ
на участках диспетчерской централизации
На участке, оборудованном устройствами ДЦ, в случае отказов уст-
ройств СЦБ станции, на которых возникли эти неисправности, переда-
ются, как правило, на резервное управление. Однако в некоторых случа-
ях поездному диспетчеру предоставляется право продолжить прием и
отправление поездов с соблюдением определенного регламента действий,
переговоров и использованием технических средств вспомогательного
управления. Техническая поддержка управления в этом случае предос-
тавляется ДНЦ в объеме функций вспомогательных режимов передачей
ответственных команд.
При отказах в системе электрической централизации, связанных с
невозможностью открытия светофоров, ДНЦ принимает решение
о возможности передвижений, руководствуясь индикацией на монито-
ре (табло). При этом выполняется проверка соответствия положения
стрелок по трассе и свободности пути при приеме поезда, а при неисп-
равности выходного светофора — свободность от поездов встречного
направления. После чего поезд вводится на станцию по регистрируе-
мому приказу поездного диспетчера, передаваемому машинисту локо-
мотива. Приказ фиксируется ДНЦ в журнале диспетчерских распоря-
жений ДУ-58 (возможно использование штампа для сокращения затрат
времени на записи).
Кроме того, все переговоры диспетчера записываются либо на
магнитофоне, либо на многоканальном компьютерном цифровом
регистраторе сигналов (МКСР). По этой причине отпадает необхо-
димость пользования пригласительными сигналами.
При передвижении по приказу диспетчера машинист должен ве-
сти поезд со скоростью не более 20 км/ч с особой бдительностью и
готовностью немедленно остановиться при возникновении препят-
ствий для дальнейшего движения. В маршрутах отправления это
требование должно выполняться до проследования первого проход-
ного светофора, далее машинисту следует руководствоваться сиг-
налами автоблокировки.
При невозможности перевода стрелки ДНЦ вызывает работника,
выполняющего очистку стрелок, или другого работника станции, кото-
363
рый устраняет причину нарушения управления (например, убирает посто-
ронний предмет или напрсссовку снега между остряком и рамным рель
сом). Если внешним осмотром не удается обнаружить причину отказа, ДНИ
прекращает пропуск поездов по маршрутам, для которых требуется перево i
стрелок в другое положение, вызывает электромеханика для ремонта, астре, т-
ка переводится с пульга местного управления или станция передастся на
резервное управление. Если же и в этом случае стрелка не переводится, она
передастся на ручное управление (курбелыюй рукояткой). На раздельных
пунктах, в случае отсутствия дежурного персонала для осмотра, а при необ-
ходимости и перевода стрелок, могул привлекаться локомотивные бригады
поездов.
При ложной занятости стрелочно-путевой секции, как и в преды-
дущем случае, выполняется визуальный осмотр рельсового участка
После доклада о фактической ложной занятости ДНЦ переводит стрел-
ки, входящие в эту рельсовую цепь, с передачей ответе гвенных команд
11ри невозможности перевода стрелок во вспомогательном режиме стан-
ция передается на резервное управление.
Если по индикации приемо-отправочный путь показывает лож-
ную занятость, ДНЦ по возможности не должен принимать поезд
на этот путь до устранения отказа. В случае необходимости исполь-
зования данного пути поезд принимается по запрещающему сигна-
лу с передачей локомотивной бригаде регистрируемого приказа дис-
петчера после проверки через работников станции (или локомотивную
бригаду) фактической свободности пути
Для разделки неразомкнувшихся секций при нарушениях алгорит-
ма размыкания маршрута или ложной занятости одной из секций
после прохода поезда диспетчер передает ответственные команды
искусе гвенного размыкания. Восприятие этих команд устройства-
ми ЭЦ на станции и запуск комплекта выдержки времени контро-
лируются ДНЦ по индикации на мониторе.
В случае нарушения условий работы переездных устройств (напри-
мер, при передвижениях по запрещающим показаниям светофоров)
поездной диспетчер, руководствуясь индикацией на мониторах, фор-
мирует ответственные команды для вспомогательного открытия пе-
реезда. При ложной занятости переездных рельсовых цепей отвегез вен-
ными командами пользуются после доклада дежурного персонала (ло-
комотивной бригады) о фактической свободности переезда.
364
При отказах автоблокировки на станциях, ограничивающих пере-
гон, на дежурство вступают дежурные или начальники станций. При-
казом диспетчера действие автоблокировки прекращается, а движение
поездов устанавливается по телефонным средствам связи, станции пе-
редаются на резервное управление.
Если на станциях дежурный персонал отсутствует, при наличии
у поездного диспетчера контроля положения путей и стрелок поезд
может быть отправлен на свободный перегон по регистрируемому
приказу, передаваемому машинисту.
В случае ложной занятости блок-участка двусторонней авто-
блокировки при необходимости диспетчером выполняется вспомо-
гательная смена направления с проверкой фактической свободнос-
ти перегона При затруднениях диспетчер для вспомогательной
смены направления вызывает дежурный персонал обоих раздель-
ных пунктов, ограничивающих перегон.
При невозможности изменить направление пользование автобло-
кировкой прекращается
На малодеятельных линиях при нарушениях автоматического раз-
блокирования перегонов вследствие сбоев в системе счета осей, дополня-
ющей НАБ, поездной диспетчер после получения доклада работников
станции (дежурного по переезду или локомотивной бригады) о просле-
довании поезда в полном составе передает ответственную команду для при-
ведения устройств в исходное состояние (сброс счетчиков).
При неисправности кодового управления одной или несколькими
станциями поездной диспетчер должен перевести их на резервное
управление. В этих случаях диспетчеру запрещается руководство-
ваться индикацией поездного положения (состояния путей, стрелок,
сигналов) на этих станциях. Поэтому на центральном посту через
1—2 мин после прекращения поступления известительных сигна-
лов системой ДЦ прекращается индикация положения контроли-
руемых объектов во избежание ошибок при принятии управленчес-
ких решений из-за отображения неправильной информации.
10.5. Устройства автоматического задания
маршрутов на промежуточных станциях
Назначение. Устройства автоматической установки маршрутов
(АУМ) появились в 60-е годы прошлою века и первоначально ис-
пользовались для автоматизации пропуска поездов для постов
365
примыкания на двухпутных вставках. Позднее появились устройства
АУМ на простейших разъездах и промежуточных станциях (устрой-
ства АУМ-76). Устройства АУМ располагаются на раздельных пунктах
и проектируются при диспетчерском управлении как дополнительный
элемент к постовым устройствам ЭЦ.
Устройства АУМ предназначены для освобождения диспетчера
от выполнения повторяющихся операций по установке маршрутов
на раздельных пунктах, а также для обеспечения непрерывности
движения поездов в случаях повреждений кодовой линии или уст-
ройств ДЦ
Наибольшую эффективность обеспечивало применение АУМ на про-
межуточных станциях с незначительной маневровой работой на
участках с диспетчерской централизацией. В этом случае маршруты,
задаваемые автоматически, составляют 60—-80 % общего числа мар-
шрутов. Экономия рабочего времени диспетчера при оборудовании стан-
ций участка устройствами АУМ составляет почти 25 %.
Оптимальное число путей, оборудуемых АУМ:
три на разъездах и станциях с поперечной схемой путевого раз-
вития, на однопутных участках;
по два на разъездах и станциях с продольной схемой, расположен-
ных на однопутных участках;
по одному для каждого направления движения на станциях с
двухпутным подходом.
Включение или выключение устройств АУМ может происходить
передачей приказов поездного диспетчера или нажатием специаль-
ных кнопок на пульте резервного управления дежурным по стан-
ции. В последнем случае обеспечивается снижение загрузки дежур-
ных на станции.
Приказы на установку маршрутов персоналом имеют преиму-
щества перед АУМ Диспетчер может заранее задать необходи-
мый маршрут или отменить установленный, что приведет к от-
ключению устройств АУМ в соответствующей горловине до про-
хода первого поезда. Устройства АУМ выключаются при переда-
че стрелок на местное управление или задании маневровых марш-
рутов, а также после искусственной разделки в любой горловине
Восстановление работы устройств АУМ возможно после повтор-
ного их включения диспетчером или дежурным по станции.
366
Устройства АУМ имеют два режима для каждого направления
движения: без ограничения попутного отправления на перегон (ре-
жим «Пакет») и с автоматическим отправлением на перегон только
одного поезда с предоставлением преимущества отправления с со-
седней станции встречного поезда на этот перегон после его осво-
бождения (режим «Один поезд»). На каждом раздельном пункте в
четном и нечетном направлениях диспетчер может устанавливать
соответствующий режим работы устройств При повреждении уст-
ройств ДЦ автоматически включается режим «Один поезд», обес-
печивающий более рациональное в таких условиях регулирование
движения поездов.
Автоматическая установка маршрута приема начинается с
вступления поезда на третий блок-участок приближения к стан-
ции, чем исключается снижение скорости поезда на подходе к
станции до открытия входного светофора. Если бы маршрут
устанавливался при занятии второго участка приближения, поезд
до открытия входного светофора в соответствии с желтым сиг-
налом предупредительного светофора снизил бы скорость дви-
жения. При нахождении поезда на третьем участке приближения
в случае занятости горловины или отсутствии свободных стан-
ционных путей маршрут устанавливается автоматически с вы-
полнением условий безопасности при движении по второму или
первому блок-участку. Если на прилегающем перегоне менее трех
блок-участков, автоматическая установка маршрутов начинает-
ся с момента фактического нахождения поезда на предыдущем
раздельном пункте или перед ним, так чтобы обеспечивались
три блок-участка.
Автоматическая установка маршрутов отправления с какого-либо
пути начинается с открытия входного или маршрутного светофора
на этот путь, причем при условии, что маршрут приема на этот путь
также задавался устройствами АУМ. Маршрут отправления авто-
матически не устанавливается в случаях: установки маршрута при-
ема диспетчером; открытия выходного светофора с пути встречно-
го направления по отношению к автоматически установленному
маршруту приема.
Выбор путей приема и очередность маршрутов отправления опре-
деляются на основании программы АУМ.
367
Программы автоматической установки маршрутов. Програм-
ма АУМ устанавливает последовательность включения управ-
ляющих маршрутных и сигнальных реле в зависимости от поезд-
ной ситуации на станции. Программа АУМ приема составля-
ется в зависимости от наличия поездов на впередилежащем
перегоне и направления их движения с учетом свободное™
путей приема.
При свободное™ перегона Р (рис. 10.9) и главного пути 1П
маршрут нечетного приема автоматически задается на этот путь
для проследования поезда через станцию без остановки по главно-
му пути. Если главный путь занят поездом попутного направления,
то в режиме «Пакет» маршрут приема не будет задаваться до осво-
бождения главного пути, так как нецелесообразно принимать
поезд на боковой путь при свободном впередилежашем перегоне,
поскольку главный путь должен освободиться от уходящего с него
поезда. Если же установлен режим «Один поезд», маршрут отправ-
ления другого поезда не будет задаваться вслед за отправляющим-
ся попутным поездом. Этот поезд будет приниматься не на глав-
ный, а на правый но ходу движения боковой путь ЗП, а если
он занят, то на путь 2П.
После того как отправившийся со станции попутный поезд
освободит перегон, встречному поезду предоставляется преиму-
щество. Главный путь используется для организации скрещения
поездов на данной станции. Если главный путь занят поездом
встречного направления или подвижным составом, направление
движения которою не зафиксировано («поезд без направления»),
маршрут приема автоматически задается на путь ЗП, а если он
занят, то на путь 2П.
При занятии перегона Р встречным поездом маршруты зада-
ются с учетом обеспечения скрещения поездов. Работа устройств
АУМ в этом случае должна исключать образование «пробки»,
что следует учитывать при составлении программ маршрутов
приема и отправления. В случае безостановочного скрещения
поездов первый из подходящих к станции поездов должен
приниматься на боковой путь, а встречный поезд — пропускаться
по главному пути.
368
Перегон М
Перегон Р
04 42 2П №4 ОХ ,
3 XL
1---г——г------——X. М2
СИ.СИ СН , М?О # СН 41 ,,, Н2О ® _ о ОСН ч€Н СН СН
—ЗЕ-ЗЕ-X-ЭЕ--—Ч ZE---------X--------ЗЕ-3EJ—X X X
Ю Ю Юн КО О \очз зп н Ю / 4 Ю Ю К>
Ml ХХ 1 * * х '
нзЮ
Перегон М
ЙЙ
369
АУМ
чет.
орлов.
<>ткг. —
— JLLusi
“ нечетный Один
поезл
Режим
1П
Режим
lli.nb'l
ЧР
ЙЙ
Режим ' THdn 11..кет
Один поезд
Режим “Пакет1
Режим “Один поезд1
ЛУМ чет. горлов. Вкл.
Откл.
АУМ включена в горловине
АУМ отключена в горловине
Лотом этическая установка маршрутов приема
С'вободность приемо-отправочного пути
Занятость пути нечетною направления
Занятость пути без направления движения
Занятость пути четною направления
Своболность в установленном нечетном направлении
Свобидностьв установленном четном направлении
Занятость в установленном нечетом направлении
Занятость в установленном четном направлении
Рис . 10.9. Программа автоматической установки маршрутов
нечетного приема для трехпутного разъезда
1П
21
2П
ЙЙ
ЙЙ
ЙЙ
ЙЙ
ЙЙ1
ЙЙ1
Я4\
311
ЗП
ЗП
Прием на пут 1П
Приема нет
! 1рием на путь ЗП
Прием на путь 2П
Приема нет
Прием на путь ЗП
Прием на путь IП
Прием на путь 2П
Прием на путь IП
Приема нет
Прием иа путь ЗП
Прием на путь IП
Приема нет
Прием на путь ЗП
Прием на путь 211
Прием на путь 311
Приема нет
Приема нет
Прием на путь ЗП
Прием на путь 2П
Приема нет
Прием на путь ЗП
Приема нет
Приема нет
1
Если перегон Р занят поездом встречного направления и все
пути свободны, маршрут приема автоматически устанавливает-
ся на боковой путь ЗП. а если он занят поездом встречного на-
правления при свободных двух других путях, — на главный путь
1П Если же путь ЗП занят поездом попутного направления или
«поездом без направления», в случае свободности двух других
путей маршрут приема автоматически устанавливается на вто-
рой боковой путь 2П Если путь 211 занят поездом встречного
направления, а пути 1П и ЗП свободны, маршрут приема будет
автоматически задаваться на главный путь 1П. Этот же маршрут
будет устанавливаться, если пути 2П и ЗП будут заняты поездами
встречного направления
Программа АУМ отправления (рис 10.10) составляется в зависимо-
сти от свободности перегона и первого блок-участка удаления. Марш-
руты нескольких поездов одною направления задаются автоматически
с преимуществом отправления поезда с главного пути, затем с правого
по ходу движения поезда и т.д.
Для автоматического задания маршрутов в устройствах АУМ
используются те же управляющие маршрутные и сигнальные реле,
которые служат дня задания маршрутов диспетчером и восприни-
мают сигналы ТУ на линейном пункте. Поэтому работа устройств
ЭЦ на станциях нс зависит от того, оборудуется ли эта станция ус-
тройствами АУМ или нет В устройствах АУМ применяются также реле,
реализующие программы автоматической установки маршрутов, воз-
действуя на управляющие реле ДЦ, и выполняют другие вспомогатель-
ные функции.
Па участке ДЦ с компьютерными контролируемыми пунктами
функции АУМ реализуются без дополнительных аппаратных средств
(стагивов) на программном уровне. На основе рассмотренных алго-
ритмов обеспечивается возможность включения в АУМ всех путей
на станции. Принципиально новая задача АУМ может быть решена
при условии передачи с центрального поста массива данных npoi ноз-
ного I рафика диспетчера с периодическим его обновлением при из-
менении планирования пропуска поездов. Такой подход обеспечи-
вает реализацию режима АУМ по согласованному диспетчером ма-
шинному плану в отличие от существующего подхода, когда прием
и отправление поездов осуществляются по упрощенным алгоритмам
370
Отправление с пути 1П
О; правления нет
Первый
блок участок
удаления
I |акет Режим четный
Один поезд
Отправление с пути 211
Отправления нет
Отправление с nyix ЗП
Отправления нет
111
Четный поезд
Первый
блок участок
удаления
перегона М
2П
Чеший поезд
Ж
о
Режим
ЧЕ1 ИЫИ
Пакет
Один
поезд
с
£
Ш
Четный поезд
Автоматическая установка
маршрутов отправления
Первый
блок-участок
уда гения
перегона М
Свободностъ первого блок участка
удаления
Занятость первого блок-участка
удаления
Рис .10 10. Программа автоматической установки маршрутов четного отправления
1—*
Кроме тоге, в режиме автоматического управления на основе прогноз-
ного графика достигается сокращение рутинных операций, оптимизи-
руется загрузка канала тракта телеуправления, возрастает временной
интервал обеспечения непрерывности перевозочищ о процесса по зап-
ланированной диспетчером схеме в случае нарушений передачи дан-
ных между центральным постом и КП. Эффективность реализации этой
функции возрастает при вводе устройств автоматической идентифика-
ции номеров поездов с возможностью прогноза не только поездной, но
и местной работы станции.
Глава 11. Применение
систем диспетчерской централизации
и диспетчерского контроля
11.1. Технико-экономическая эффективность
внедрения систем
Для оценки экономической эффективности инноваций исполь-
зуются показатели общественной и коммерческой эффективности.
Общественная эффективность рассчитывается с учетом эффекта,
достигаемого не только на железнодорожном транспорте, но и в
других отраслях народного хозяйства. Коммерческая эффективность
определяется эффектом, достигаемым на уровне отрасли, дороги или
предприятия и используется для установления технико-экономической
целесообразности диспетчеризации.
Расчет коммерческой эффективности базируется на анализе раз-
ности между притоком и оттоком денежных средств от инвестици-
онной, операционной и финансовой деятельности. Показателями
эффективности инноваций являются чистый дисконтированный
доход (или интегральный эффект), индекс доходности, внутренняя
норма доходности, срок возврата (окупаемости) затрат.
Расчеты эффективности централизации оперативного управления
выполняются для следующих основных направлений диспетчеризации,
реализуемых на сети железных дорог Российской Федерации:
замена существующих центральных постов компьютерными с
сохранением традиционных линейных пунктов систем «Нева»,
«Луч» и ЧДЦ;
оборудование участка компьютерной системой кодового управления;
внедрение на участке компьютерной системы диспетчерского
контроля
В первом случае определяется сравнительная экономическая эффек-
тивность с базовым вариантом — ЦП традиционной ДЦ. При модерниза-
ции ЦП, т.е. замене компьютерными, капитальные вложения должны быть
направлены на проектирование, ™; аппаратные средства ; программ-
ное обеспечение ; демонтаж оборудования старых систем Я*11"; мон-
тажные работы компьютерных систем пуско-наладочные работы
’ обучение персонала п.
373
Суммарные капитальные вложения:
д,- „цп , „цп , „цп , „цп „цп „ЦП „ЦП
Лцп=Л-пр+Аа + Лпо +Л1м + Лм + Лпн +Ло •
При этом эффективность составят:
остаточная стоимость демонтируемого оборудования Сост;
уменьшение эксплуатационных расходов в результате сокращения
численности обслуживающего персонала — регулировщиков ремонт-
но-технологического участка благодаря ликвидации реле СШ|1; сниже-
ния затрат на содержание площадей служебно-технических помеще-
ний (периодическое выполнение косметического ремонта, уборка, пла-
та за обогрев и т.д.) С, ; уменьшения затрат на электроэнергию благо-
даря снижению энергопотребления как собственно в компьютерных
системах, так и на освещение при сокращении площадей С.)Л; получе-
ния дополнительного дохода от высвобождаемых площадей (сдача в
аренду, возможность использования для других устройств или разме-
щения служебного персонала и т.п) из-за небольших размеров и мас-
сы компьютерных систем СВ|1; снижения потерь в движении благодаря
дальнейшей автоматизации и новым функциям при применении ком-
пьютерных средств Сдв: изменения амортизационных отчислений из-
за уменьшения основных фондов Сам.
При новом строительстве ДЦ на участке к капитальным вложениям
центрального поста добавляются затраты Кп на строительство здания.
Однако благодаря небольшим размерам новых компьютерных систем их
удастся разместить в существующих помещениях диспетчеров. Тогда
- A'llrl J. J. А'*цп -L А’цп -L А"цп -L А'цп -L АаЦП
цп ' -*4 пр + а + -К по + м + пн о + пл *
Капитальные вложения на станциях распределяются на проектиро-
вание контролируемых пунктов ДЦ, К цР,; оборудование КП на станци-
ях участка К*'1', программные средства КП монтажные работы
К™ ; пуско-наладочные работы К*"*, обучение обслуживающего пер-
сонала К™.
Общие капитальные вложения в устройства контролируемых пунк-
тов участка
где: т — число станций участка
374
Размеры составляющих капитальных вложений рассчитываются от-
дельно для каждой станции и определяются числом объектов управле-
ния, контроля и телеизмерения, что зависит от размеров станции (числа
стрелок) и вида управления (диспетчерское, автономное).
Эксплуатационные расходы при оборудовании участка ДЦ оп-
ределяются: потерями в движении Сп; затратами на электроэнер-
гию Сэ; расходами на тепло Ст, материалы См, амортизационными
отчислениями Са; расходами на зарплату работников дистанции
сигнализации и связи Сш, службы движения Сд, на содержание по-
мещений ДСП на станциях Спл.
С внедрением компьютерных систем ДЦ благодаря реализации
новых функций достигается сокращение потерь в движении, обус-
ловленных ошибками персонала и нерациональной организаци-
ей порядка пропуска поездов вследствие ограничений информаци-
онного обеспечения традиционных систем ДЦ с «жесткой» логи-
кой. Этот эксплуатационный эффект достигается автоматизацией
новых функций ДЦ (слежение за продвижением поездов и транс-
ляция их номеров, прогнозирование хода технологического про-
цесса в увязке с выполняемой маневровой работой на участке,
а также с учетом реальных ограничений (уменьшение полезной дли-
ны путей, закрытие участков, действующие ограничения скорос-
ти, «окна» особенности путевого развития станций) на основе фак-
тически исполненного графика движения). Кроме того, в совре-
менных системах ДЦ реализуются функции подсказки и речевого
информирования об отказах и предотказных состояниях устройств
в результате диагностирования, что обеспечивает принятие упреж-
дающих организационных мероприятий по исключению задержек
в перевозочном процессе.
Обеспечение функции контроля хода технологического процес-
са на смежных полигонах позволяет оптимизировать подвод поез-
дов, работу локомотивов и бригад не на одном участке, а на расши-
ренном полигоне регионального центра управления в целом. Авто-
матизация управляющих функций в новых системах (автодействие
сигналов. АУМ, «автопилот») обеспечивает своевременность про-
пуска поездов, уменьшает время их дополнительных остановок.
Сокращение потерь в движении как составляющая экономическо-
го эффекта диспетчеризации наиболее значима и обеспечивает сни-
375
жсние не только текущих издержек, но и капитальных вложений в под-
вижной состав, поскольку рациональное использование ресурсов обес-
печивает выполнение объема перевозок меньшим парком вагонов и
локомотивов.
Внедрение систем ДЦ влечет изменение структуры затрат на элек-
троэнергию. С одной стороны, с внедрением контролируемых пунк-
тов ДЦ и АРМов диспетчерского персонала потребление электро-
энергии возрастает. Однако, с другой стороны, с переводом станций
на кодовое управление уменьшается потребление электроэнергии на
станциях, что связано с выключением табло ЭЦ, а также освещения
в аппаратной у дежурного по станции. Учитывая низкую потребляе-
мую мощность современными средствами вычислительной техники,
в итоге обеспечивается экономия электроэнергии.
При переводе на диспетчерское управление сокращаются затра-
ты на обогрев помещений на постах ЭЦ промежуточных станций.
Экономический эффект определяется разностью потребления теп-
ла при круглосуточном нахождении на станции персонала дежур-
ных (необходимо поддерживать температуру нс менее +18°С) пос-
ле перевода станции на диспетчерское управление согласно действу-
ющим нормам для нормального функционирования постовой аппара-
туры СЦБ температура должна быть не менее +5°С.
Внедрение на участке кодового управления сопровождается ро-
стом технической оснащенности и влечет увеличение эксплуатаци-
онных затрат на материалы и амортизационные отчисления. Осо-
бенность составляют программные средства, стоимость которых не
включается в основные средства. Поэтому См и Са определяются
от стоимости основных фондов.
При этом также увеличивается штат работников дистанции сиг-
нализации и связи, обеспечивающих ремонт и обслуживание устройств
ДЦ Дополнительная численность персонала определяется с учетом
используемой элементной базы и технических особенностей внедряе-
мой системы. Прежде всего, в расчете учитывается обслуживающий
персонал центрального поста с обеспечением сменного дежурства
Резервирование технических средств КП и применение необслужи-
ваемых средств вычислительной техники в системах ДЦ «Тракт» и
ДЦ-МПК не требует дополнительного персонала на линии для вы-
полнения работ по профилактическому обслуживанию устройств
Наличие в системе ДЦ «Сетунь» переходного релейного статива для де-
шифрации команд ТУ требует дополнительных затрат на обслуживание
и проверку реле в РТУ дистанции Срту.
В то же время сокращается численность персонала службы движе-
ния — ДСП (на промежуточных станциях и разъездах, передаваемых
на диспетчерское управление). Причем некорректным является вклю-
чение в расчет эффективности ДЦ сокращение численности стрелоч-
ников, поскольку эта составляющая относится к ЭЦ. Этот эффект сле-
дует учитывать при расчетах эффективности капитальных вложений в
целом, с учетом строительства ЭЦ.
Поскольку в основном режиме дежурные на станциях отсутству-
ют, также сокращаются эксплуатационные расходы на содержание
помещений ДСП (уборка, косметический ремонт, расходные мате-
риалы и т.п.).
При внедрении систем диспетчерского контроля составляющие
капитальных вложений на центральном посту и станциях такие же,
как и при внедрении ДЦ. Дополнительно при внедрении диспетчерс-
кого контроля в состав капитальных вложений включаются анало-
гичные стоимости диагностирования и мониторинга К_ перегонных
устройств СЦБ — сигнальных установок проходных светофоров авто-
блокировки и переездных установок. Для каждой из составляющих вклю-
чают соответственно расходы на проектирование, аппаратные средства,
программное обеспечение, монтаж и пусконаладочные работы, а также
на обучение обслуживающего персонала:
г- _ V (JZ "еР . г- пеР . Ь' ,,еР . г- "ер . L~ "СР \ .
А л - 2 (Л нр1 + Л а/ + Л ,Ю1. + К м, + Л ПН|. ) +
где: п — число переездов; к — число сигнальных точек.
Изменение эксплуатационных расходов составят:
уменьшение потерь в движении вследствие сокращения задер-
жек поездов благодаря возможности своевременного обнаружения
и предотвращения отказов устройств;
сокращение потерь в движении из-за предоставления диспетчерско-
му персоналу информации о реальной поездной ситуации на участке;
377
увеличение расходов на зарплату штага работников дистанции
сиг нализации и связи Сш;
рост затрат на электроэнергию Сэ, амортизационные отчисле-
ния Са, материалы См.
Результаты расчетов технико-экономической эффективности (на
примере системы ДЦ-МПК) наглядно отражает график движения
денежных средств (рис. 11.1). при этом практические вычисления
показателей окупаемости внедрения компьютерных диспетчерских
систем показывают наибольшую целесообразность внедрения сис-
тем с кодовым управлением станциями участка.
Рис. 111. Стоимость жизненного никла системы: Щ — капитальные вложения
(чистый отток средств); — сокращаемые эксплуатационные расходы (чис-
тый приток средств): । — дополнительные эксплуатационные расходы (чис-
тый отток средств); — ликвидная стоимость системы; «» — накоплен-
ный чистый доход; —в------накопленный чистый доход (дисконтированный)
14-й год; 15-й год
Щ — капитальные вложения
378
11.2. Внедрение
компьютерных диспетчерских систем
Общие положения. В соответствии с инструкцией ЦШ-604 диспет-
черская система должна пройти предварительные и эксплуатацион-
ные испытания и затем быть принята в постоянную эксплуатацию.
До ввода в опытную эксплуатацию устройств диспетчерского
(кодового) управления в соошетствии с установленным порядком
должны быть разработаны и утверждены инструкции о порядке
пользования устройствами. С заполнением журнала по утвержден-
ным программам и методикам проводятся обучение и прием экза-
менов у эксплуатационного и технического персонала.
По завершении монтажных и пуско-наладочных работ для подго-
товки к эксплуатационным испытаниям по согласованию с ЦШ МПС
создается рабочая комиссия. Состав рабочей комиссии определяется
начальником озделеиия железной дороги. В нее входят работники хо-
зяйств сигнализации и связи, движения и электроснабжения, а также
другие работники, обеспечивающие внедрение ДЦ. в том числе пред-
ставители разработчика. Председателем комиссии, как правило, дол-
жен назнача ться главный инженер отделения дороги.
Рабочая комиссия определяет соответствие устройств ДЦ нор-
мативной и проектной документации:
на центральном посту проверяются соответствие проекту авто-
матизированного рабочего меСТа поездного диспетчера, обеспечен-
ность диспетчера устройствами связи и другими, без которых не-
возможно нормальное функционирование устройств диспетчерской
централизации; соответствие используемых в АРМе поездного дис-
петчера условных графических отображений и индикации требова-
ниям ОСТ 32.111—98;
питающие устройства, для определения соответствия норматив-
ным требованиям обеспечения поста ДЦ электроэнергией. Предва-
рительно питающие устройства должны быть проверены, отрегу-
лированы и опробованы под нагрузкой;
наличие двух фидеров переменного тока, переключение питания
при пропадании напряжения на одном из них, индикацию на ввод-
ной панели, а также работоспособность источников бесперебойно-
го питания с испытаниями продолжительности их работы и напря-
жений срабатывания;
379
автоматический запуск дизель-геисратора, если по условиям элек-
троснабжения по проекту предусмотрена его установка;
сопротивление изоляции монтажа.
В линейном тракте измеряются параметры каналов передачи
данных, в юм числе уровни сигналов и скорость передачи.
Для проверки правильности функционирования аппаратуры цен-
трального поста и линейных (контролируемых) пунк iob диспетчер-
ской централизации рабочая комиссия делится на две группы. Одна
из них должна находиться во время проверки на ПУ, другая — на
проверяемом контролируемом пункте. В каждой группе должны
быть специалисты хозяйств сиг нализацни и связи, движения и пред-
ела в ител и раз рабо тч и ка.
На этом этапе проверяется правильность отображения на мони-
торах или табло диспетчера:
положения стрелок в маршруте, потери контроля положения
стрелок;
свободности или занятости путей и стрелочных путевых участ-
ков, а также участков приближения и удаления;
замыкания трассы маршрута, в том числе охранных стрелок;
разрешающего показания поездных и маневровых светофоров;
других обьсктов, предусмотренных таблицей сигналов ТС для
данного КП.
Проверка соответствия фактического положения контролируе-
мых объектов отображению у поездного диспетчера может выпол-
няться сравнением с индикацией на табло у дежурно! о по станции.
При этом взаимодействие двух групп на КП и ПУ осуществляется
посредством переговоров.
Правильность функционирования устройств ПУ и КП при пере
даче команд управления проверяется по контрольной информации,
передаваемой КП Выполняются проверки передачи команд с исполь-
зованием всех предусмотренных в системе органов управления
(«мыши», «трекбола», клавиатуры общего назначения или специали-
зированной, пульта-манипулятора или другого управляющего аппа-
рата 11У), измеряются временные характеристики реакции системы.
Результаты измерений и проверок оформляются в виде таблиц,
подписываются членами комиссии, принимавшими участие в про-
верке, и утверждаются председателем комиссии.
380
По окончании работы рабочей комиссии оформляются акт и про-
токол. подтверждающие готовность устройств к проведению иены га-
ний по ввоту в опытную эксплуатацию. На основании уведомления
дороги о готовности к опытной эксплуатации (адрес 13) МПС назна-
чаем комиссию по вводу устройств ДЦ в опытную эксплуатацию.
Комиссия проверяет:
1) полноту и соответствие технической докумен тации требова-
ниям Инструкции ЦШ-604, а также проекту документа «Доказатель-
ство безопасности системы»;
2) результаты работы рабочей комиссии (проверочные табли-
цы, протоколы, акты, соответствие измерений нормам и др.);
3) индикацию контролируемых объектов с указанием в прото-
коле соответствия изображения требованиям ОСТ 32.111—98;
4) правильность формирования, прохождения и исполнения ко-
манд управления;
5) соответствие функций системы требованиям техническо! о за-
дания на систему и ОСТ 32.112 - 98;
6) обнаружение прекращения поступления известительныч сиг-
налов с фиксацией времени реакции системы сравнением его с до-
пустимой нормой (до 1 мин);
7) комплектность ЗИП оборудования (в объеме не менее 10 %
номенклатуры используемых изделий) и инсталляционных дискет
(не менее двух комплектов) с программным обеспечением;
8) готовность обслуживающего и оперативного персонала.
Допускается выборочная проверка ио пп 3 и 4 в объеме, до-
пускаемом складывающейся поездной обстановкой с учетом ранее
выполненных полных проверок рабочей комиссией При вводе уст-
ройств в постоянную эксплуатацию дополнительно выполняю'! ся:
анали з работы устройств за период опытной эксплуатации; провер-
ка соответствия требованиям стандарта проекта технических усло-
вий на элементы ДЦ и наличие регистрации программного обеспе-
чения в филиале отраслевого фонда алгоритмов и программ МПС
по системам железнодорожной автоматики и телемеханики (фили-
ал ОФАП МПС России СЖАТ).
После опытной эксплуатации устройпв МПС назначается при-
емочная комиссия по включению устройств в промышленную (по-
стоянную) эксплуатацию. Па основании результатов ее работы
381
оформляются акты и протоколы, а также уведомление (адрес 14). В
выводах акта комиссии указывается целесообразность серийного про-
изводства системы.
Методы доказательства уровней безопасности и организация ра-
бот по экспертизе. В соответствии с законами РФ «О защите прав
потребителей», «О сертификации продукции и услуг», «О федераль-
ном железнодорожном транспорте» должна проводиться обязатель-
ная сертификация технических средств железнодорожного транспор-
та на соответствие требованиям безопасности, охраны труда и эко-
логической чистоты, установленным в нормативных документах.
С этой целью Департаментом сигнализации, централизации и
блокировки был разработан комплекс нормативных документов
«Безопасность железнодорожной автоматики и телемеханики».
На основании этих документов проводятся экспертиза и испы-
тания систем и устройств на безопасность, что позволяет обосно-
ванно утверждать, обеспечивают или нет разрабатываемые систе-
мы железнодорожной автоматики и телемеханики требуемый уровень
безопасности. Экспертиза на безопасность является первым этапом вы-
полнения сертификационных работ.
Экспертизу проводят для оценки выполнения количественных и
качественных требований по безопасности. Основные задачи экс-
пертизы:
проверка правильности и полноты определения качественных и
количественных требований (норм) безопасности;
проверка полноты и качества документации, а также правильно-
сти (безошибочности) функционирования системы и ее элементов;
проверка правильности расчета показателей безопасности;
анализ корректности и полноты критериев опасных отказов изделия;
анализ программно-аппаратных решений на безопасность;
анализ доказательства безопасности устройства (системы);
анализ методик и программ испытаний на безопасность;
разработка предложений (при необходимости) по корректировке тре-
бований безопасности; расчешых показателей безопасности; доказатель-
ства безопасности; методик и программ испытании на безопасность.
Показатели безопасности следует рассчитывать по методикам,
утвержденным ЦШ МПС.
382
Экспертизу на безопасность проводят, как правило, головные или
базовые организации по сертификации (по видам техники), если они
не являются разработчиками изделия, предъявленного на экспертизу.
Порядок, место, сроки, а также необходимость составления графика
проведения экспертиз устанавливает МПС или по его поручению раз-
работчики изделия.
В соответствии с Порядком сертификации средств железнодо-
рожной автоматики и телемеханики экспертиза осуществляется на
каждой из стадий разработки: технического задания, эскизного про-
екта, технического проекта, рабочей документации и ввода в дей-
ствие опытного образца. Разработчики и эксперты (контролеры)
должны работать параллельно на каждом этапе разработки.
Кроме документации, представляемой разработчиком в соответ-
ствии со стадией разработки изделия, для экспертизы дополнитель-
но представляются следующие документы: техническое задание на
разработку изделия; программа обеспечения безопасности (ПОБ);
проектная оценка показателей безопасности; доказательство безо-
пасности; справка об использовании элементов, блоков и узлов, имею-
щих сертификат безопасности, перечень использованных при разработке
государственных и отраслевых нормативных документов, регламенти-
рующих вопросы безопасности изделий; материал о реализации выво-
дов и предложений экспертизы, проведенной на предыдущих ста тиях
разработки изделия.
Программа обеспечения безопасности определяет перечень ме-
роприятий, позволяющих гарантировать высокий уровень безопас-
ности и охватывающих все этапы жизненного цикла системы или
устройства ЖАТ
Отчет по ПОБ позволяет сулить об обоснованности выбранных ре-
шений по безопасности Отчет ио ПОБ входит в документ «Доказатель-
ство безопасности» и является одним из основных документов при про-
ведении экспертизы на безопасност ь.
Организация, проводящая экспертизу, при необходимости бо-
лее полного рассмотрения отдельных вопросов безопасности мо-
жет затребовать дополнительные материалы или ознакомиться с
ними у разработчика изделия.
Для проведения экспертизы МПС или по его поручению голов-
ной (базовой) организацией по сертификации (по видам техники)
383
создается экспертная комиссия из числа ведущих специалистов. При
необходимости организация-разработчик выделяет специалистов для
консультации экспертной комиссии.
Выводы и предложения экспертизы включаются в экспертное
заключение. Разработчик при получении заключения экспертизы
должен рассмотреть выводы и предложения и откорректировать
рабочую документацию. Решение разработчика о принятии выво-
дов и предложений или обоснование отклонения его отдельных
пунктов направляется в организацию, проводившую экспертизу,
или в МПС.
При наличии разногласий по результатам экспертизы между комис-
сией и разработчиком окончательное решение принимает МПС или орга-
низация, им уполномоченная.
Результаты работ по экспертизе являются основой для составле-
ния документа «Доказательство безопасности при реализации от-
ветственных команд».
С точки зрения возможности допуска к опытной и постоянной эксп-
луатации разрабатываемых сис тем ДЦ в зависимости от степени готов-
ности работ по доказательству безопасности при передаче ответствен-
ных команд можно выделить четыре этапа внедрения:
1. Использование опытных образцов на участках железных до-
рог по технологии, не требующей передачи ответственных команд,
например на двух- и многопутных участках с односторонней авто-
блокировкой, а также аппаратуры компьютерных центральных по-
стов, работающих с линейными пунктами эксплуатируемых
систем «Нева» и «Луч».
2. Использование опытных образцов на малодеятельных участ-
ках железных дорог для сисзем ДЦ, процесс доказательства безо-
пасности передачи ответственных команд которых не окончен, а
также микроэлектронной аппаратуры линейных постов, работаю-
щих в протоколе передачи сигналов ТУ-ТС эксплуатируемых
систем «Нева» и «Луч».
3. Использование опытных образцов на участках железных дорог для
систем ДЦ, требования безопасности которых при передаче в телемеха-
ническом канале, а также в аппаратуре центральных и линейных постов
подтверждены в документе «Доказательство безопасности», согласован-
ном с организацией, проводящей экспертизу.
384
4. Использование на участках железных дорог систем ДЦ, имею-
щих сертификат, выданный на соответствие требованиям безопаснос-
ти при реализации ответственных команд.
После проведения опытной эксплуатации систем ДЦ проводятся соб-
ственно сертификационные испытания, результатом которых является вы-
дача сертификата соответствия на безопасность системы.
11.3. Методы обслуживания.
Испытательное и сервисное оборудование
Техническое обслуживание призвано обеспечить работоспособ-
ность устройств, состояние которых должно соответствовать тре-
бованиям ПТЭ и инструкций по техническому обслуживанию. Тех-
ническое обслуживание, ремонт и устранение отказов систем дис-
петчерской централизации выполняются работниками дистанции
сигнализации и связи с соблюдением требований нормативной базы
отрасли (инструкций и указаний), а также в соответствии с утверж-
денными технологическими картами и руководством по эксплуатации
системы, разрабатываемых с учетом се особенностей.
Для обеспечения надежной работы устройств ДЦ большое зна-
чение имеет качество регулирования chi налов ТУ и ТС на посту
ДЦ, контролируемых пунктах, а также на усилительных и трансля-
ционных пунктах. Регулирование уровнен сигналов и параметров
каналов фиксируется в соответствующих журналах. Аппаратуру
линейных пунктов и каналы связи следует содержать в соответствии
с Инструкцией по техническому обслуживанию кодовых устройств
диспетчерской централизации системы. Инструкцией по техничес-
кому обслуживанию устройств сигнализации, централизации и бло-
кировки (СЦБ) ЦШ/46160 и инструкциями по техническому обслужи-
ванию средств связи.
Главным в обслуживании устройств ДЦ является предупрежде-
ние отказов Проверяются состояние, износ и изменения техничес-
ких характеристик приборов ДЦ. При нарушениях правильной ра-
боты прибора (узла) он подлежит замене запасным и должен быть
отправлен в ремонтно-технологический участок (РТУ) для провер-
ки и настройки. Поэтому для этого на центральном посту и на каж-
дой линейной станции должен предусматриваться комплект ЗИП,
содержащий по одному и более блоку каждого наименования.
13 Зак.
385
В системах ДЦ предусматривается возможность быстрой замены
оборудования резервным комплектом с последующим ремонтом ус-
тройств без прекращения функционирования системы. По установ-
ленным нормам периодичность замены и проверки аппаратуры ка-
налов и полупроводниковых блоков составляет 5 лет.
В РТУ для проверки и регулировки аппаратуры ДЦ. а также для
измерения электрических и временных характеристик реле и пара-
мет ров полупроводниковых элементов применяют специальные ис-
пытательные пульты. Пульт содержит устройства проверки аппара-
туры каналов ДЦ, логической аппаратуры, коммутационных и из-
мерительных устройств, а также источники питания пульта. Испы-
тательный нульг включает в себя металлический стенд, размещае-
мый на сборном столе, комплект измерительных приборов и шлан-
говые соедини гели для подключения проверяемых блоков. В комп-
лект измерительных приборов входят: элекфонный осциллограф для
измерения временных параметров и определения формы сигналов,
мил и вольтметр, частотомер, звуковой генератор, вольтамперметры,
электросекундомер для измерения временных параметров реле. Ис-
пытательный пульт применяется для индивидуальной проверки бло-
ков. Исключение составляет проверка усилителя, требующего совме-
стной работы с блоками формирования сигналов.
Проверяемый прибор подключается к соответствующему разъе-
му стенда гибким шлангом. Для переключения пульта на провер-
ку и регулировку того или иного прибора ключи и тумблеры ком-
мутационно-измерительной панели устанавливают в соответству-
ющие положения.
В процессе эксплуатации для проведения измерений парамет-
ров линейных цепей, источников питания, замены различных це-
пей резервными, контроля работы узлов предусматриваются ввод-
но-ясны га тельные щитки и панели с приборами и элементами ин-
дикации. размещаемые на стативах центрального поста и
линейных пунктов.
Для проверки работы кодовых устройств на центральном посту
устанавливается испытательный статна, на котором смонтирована
приемо-передающая аппаратура сигналов ТУ и ТС, обеспечиваю-
щая прием, регистрацию и индикацию контрольными лампами и
светодиодами приказов ТУ для линейных пунктов. Схема статива
386
можег быть настроена на передачу сигнала ГС от группы контро-
лируемых объектов с любым номером.
В соответствии с эксплуатационно-техническими требованиями
компьютерные системы ДЦ резервируются. Однако и в этом случае
проводится техническое обслуживание аппаратуры, целью кот оро-
го является предупреждение появления неисправностей, связанных
со старением элементов, выходом из строя радиокомпонентов, де-
талей и узлов, которые при последующей эксплуатации могут при-
вести к появлению отказов или неисправностей в работе.
Обслуживание технических средств компьютерных ДЦ должно
включать в себя два аспекта:
периодическое профилактическое обслуживание технических
средств специально подготовленным персоналом электромехани-
ков поста ДЦ;
фирменное сервисное обслуживание и ремонт сменных модулей
и блоков вычислительной техники. Оно осущсств тяется подразде-
лениями, обслуживающими средства вычислительной техники (в
гарантийный период — поставщиком вычислительной техники).
Кроме регламентных работ по контролю, измерениям и регули-
ровкам параметров каналов и источников электроснабжения для
компьютерных устройств ДЦ, периодическое профилактическое
обслуживание включает в себя: внешний осмотр и чистку аппара-
туры; внутреннюю проверку и чистку аппаратуры; проверку рабо-
тоспособности источников бесперебойного питания.
Эти виды работ выполняются при непрерывном функциониро-
вании ДЦ благодаря резервированию системы. После завершения
работ по техническому обслуживанию первого комплекта аппара-
туры, включения питания и запуска его выполняются работы но
техническому обслуживанию оборудования другого комплекта.
Для обеспечения высоких показателей готовности к выполнению
редко затребывасмых функций, например при передаче и реализации
ответственных команд, проверяется функционирование аппаратуры.
При отказе устройств обслуживающим сменным персоналом
выполняются работы по замене неисправного оборудования, ис-
пользуя ЗИП, а также проверяется правильность функционирова-
ния устройств после устранения отказа. Все переключения выпол-
няются электромехаттиком в соо гветствии со схемами подключения уст-
7*
387
ройств. Отказавшие устройства по, нежат ремонту соответствующим под-
разделением (фирменное сервисное обслуживание) с предоставлением пос-
ледним исправного оборудования для восстановления ЗИП.
В случае отказа системного блока для обеспечения аварийного
запаса и сокращения времени восстановления на полученный ис-
правный системный блок обслуживающим персоналом поста ДЦ с
дискет (CD-диска) должно быть инсталлировано программное обес-
печение в соответствии с Инструкцией по инсталляции програм-
много обеспечения.
Технологический процесс по обслуживанию и ремонту сменных
модулей и блоков вычислительной техники выполняется в соответ-
ствии с технологическими картами на систему.
Разработчиком после ввода в постоянную эксплуатацию осуществ-
ляется гарантийное сопровождение устройств и программного обеспе-
чения, продолжительность которого составляет не менее одного года.
Техническим средством, обеспечивающим технологический про-
цесс обслуживания компьютерных систем, является комплекс автома-
тизированного рабочего места электромеханика поста ДЦ (АРМ ШН).
Функционально он включает в себя:
программно-аппаратные средства контроля и измерений пара-
метров сигналов ТУ-ТС-ТИ (программный аналог осциллографа,
сервисные программы измерения параметров канала);
программный модуль контроля оперативной поездной обстанов-
ки на участке;
программный модуль просмотра и анализа протоколов работы
системы;
средства диагностирования аппаратуры ДЦ для проверки исправно-
сти модулей сопряжения;
программный модуль контроля функционирования источников
бесперебойного питания;
программный аналог испытательного статива для контроля кор-
ректности обработки формируемых команд управления.
11.4. Организация электропитания систем
Основным условием бесперебойной работы систем диспетчерс-
кой централизации, в особенности использующей средства вычис-
лительной техники, является обеспечение надежного электроснаб-
388
жения устройств центрального поста (центра управления) и контро-
лируемых пунктов. Прекращение действия ДЦ по причине отсутствия
электроэнергии нс влечет за собой угрозы нарушения условий безо-
пасности перевозочного процесса Однако косвенная угроза имеет-
ся. поскольку персонал вынужден регулировать движение без тех-
нических средств, что, кроме того, приводит к потерям в движении
до перевода станций на резервное управление. По этой причине
системы ДЦ являются потребителями электроэнергии особой груп-
пы 1 категории и должны получать питание от двух независимых
источников энергии по двум фидерам (силовым кабелям) с автома-
тическим переключением питания с одного фидера на другой в слу-
чае пропадания напряжения. Емкость аккумуляторов рассчитывает-
ся на резервное питание устройств в течение 6 ч.
Электройитаютцая установка центрального поста ДЦ состоит из ввод-
ной панели ПВ-60 и панели выпрямителей ПД1 (. Вводная панель пред-
назначена для подключения двух фидеров переменного тока и одного
фидера от резервного источника, а также автоматического переключения
нагрузки на работающий фидер при пропадании напряжения хотя бы
одной из фаз работающего фидера. Коммутационная мощность панели
составляет 60 кВА. На каждый диспетчерский круг устанавливаются
панель ПДЦ и группа аккумуляторов, состоящая из двух секций по шесть
аккумуляторов каждая.
Электроснабжение современных систем, основывающихся на сред-
ствах вычислительной техники, имеет некоторые особенности. Элек-
тронное оборудование компьютерных систем ДЦ в процессе эксплу-
атации оказывается под воздействием различных электромагнитных
помех, большая часть которых распространяется по цепям электро-
питания. Эти факторы могут вызвать не только сбои в работе компь-
ютера или другого электронного оборудования и потерю данных,
но и необратимые процессы разрушения программного продукта, а
также выход из строя аппаратуры Статистика также свидетельству-
ет, что по причинам, связанным со сбоями в электросети, в 75 % слу-
чаев происходит потеря информации и в 65 % выходит из строя элект-
ронное оборудование. Искаженное, нестабильное напряжение электро-
питания системы отрицательно воздействует на файл-серверы, ра-
бочие станции и другую сетевую аппаратуру (концентраторы, мар-
шрутизаторы, коммутаторы, мосты и пр.). Так, со снижением напря-
389
жеиия увеличивается потребляемый ток, в результате растет тсмперату
ра внутри корпуса системного блока, монитора, модемов и другого пери-
ферийного оборудования. Повышенная температура значительно сокра-
щает срок службы многих элементов, особенно электролитических кон-
денсаторов, приводит к выходу из строя полупроводниковых элементов
Бесперебойное снабжение электропитанием электронных устройств
позволяет избежать таких огказов.
Источники бесперебойного питания (ИБП) выполняют две ос-
новные функции: обеспечивают приемлемое качество электроэнер-
гии на выходе и обеспечивают резервное электропитание в случае
полного пропадания (или отклонения за пределы установленных
норм) входного напряжения.
В состав любого ИБП входят следующие элементы: входной
фильтр (ВФ), включающий в себя радиочастотный фильтр и пода-
ви гель импульсов; аккумуляторная батарея (АБ) с зарядным yci-
ройством (ЗУ); инвертор — преобразователь постоянного тока в пере-
менным; в некоторых типах ИБП — преобразователь постоянного тока
в постоянный ток другого номинального значения (конвертор); в неко-
торых типах ИБП —трансформаторы для развязки выхода от входа;
схемы управления работой ИБП.
Способность ИБИ обеспечивать заданные качество и беспере-
бойность питания нагрузки определяется его внутренней архитек-
турой, или классом.
Различают три класса источников: OFF-LINE (STANDBY),
LINE-INTERACTIVE, ON-LINE.
В ИБП OFF-LINE электроэнергия внешнего снабжения через пода-
витель импульсов и радиочастотный фильтр передается на нагрузку
(рис. 11.2). В случае недопустимых возмущений или полного пропада-
ния входного напряжения специальные ключи переводят подключае-
мую к ИБП нагрузку на АБ и инвертор.
Общим недостатком таких ИБП является разрыв синусоиды на-
пряжения на выходе устройства на время 1—5 мс при переключе-
нии на резервный источник.
Благодаря большой суммарной входной емкости таких блоков
литания, достаточной для поддержания номинального напряжения
на его силовых элементах в течение такого промежутка времени (ме-
390
Фильтр Коммутирующий
Рис 11.2 Структурная схема источника бесперебойного питания OFF-LINE
нее четверти периода синусоиды), в цепях вторичного электропитания
компьютеров перерыва в электроснабжении не произойдет.
Однако для некоторых потребителей такой перерыв недопустим. К
ним относятся, например, потребители с линейными (трансформатор-
ными) блоками питания, маломощное (с точки зрения потребляемого
тока) сетевое оборудование (репиторы, концентраторы, коммутаторы и
Др.).
Главными преимуществами таких ИБП являются высокий кпд
и простота схемотехнических решений.
Схема ИБП ON-LINE построена по принципу двойного преоб-
разования энергии (рис. 11.3). Входное напряжение через фильтру-
ющие элементы поступает на выпрямитель, затем на инвертор и
далее на нагрузку. На входе и выходе этой цепи могут стоять трансг
форматорные развязки. Аккумуляторная батарея подключена к
инвертору и в случае пропадания напряжения на входе сети нагруз-
ка безобрывно переходит на питание от АБ. В случае нарушения
работы какого-либо из элементов входное напряжение напрямую ком-
мутируется на нагрузку (режим обхода — bypass mode).
Рис 11.3. Структурная схема источника бесперебойного питания ON-LINE
391
Такая технология имеет свои недостатки: снижение ресурса АБ, от-
носительно низкий кпд, ограниченные динамические и перегрузочные
возможности.
Однако бесспорными преимуществами ИБП ON-LINE являют-
ся: отсутствие разрыва кривой выходного напряжения при перехо-
де на резервный источник; синусоидальная форма выходного на-
пряжения в любом режиме работы; лучшие, по сравнению с други-
ми ИБП, стабилизационные и помехоподавляющие характеристи-
ки. Поэтому такие ИБП находят применение для элек1ропитания фай-
ловых серверов, телекоммуникационных систем, в АСУ управления
ответственными техноло! ическими комплексами, к которым относятся
системы ДЦ, и др.
ИБП группы LINE-INTERACTIVE представляют собой разно-
образные гибриды ON-LINE и STANDBY-систем. Их объединяет
то, что, являясь системами типа OFF-LINE (прерываемыми)
(рис. 11.4, и), они снабжают натрузку в той или иной степени стабили-
зированным напряжением при питании от сети.
а
б
Зарядное
устройство
Бустер
Коммутиру юший
___ ключ
Инвертор
Инвертор г-
' Постоянный/ Ц
переменный ток
Бустер Постоянный/
переменный -*•
Разряд
“(авар.)”
ток
А
Рис. 11 4. Структурные схемы источника бесперебойного питания
LINE-INTERACTIVE
По функциональным и схемотехническим признакам интерактивные
ИБП можно отнести к одному из трех основных видов:
со ступенчато-апроксимированной формой выходного напряже-
ния при работе от инвертора;
с синусоидальной формой выходного напряжения;
с фсррорезонансной стабилизацией выходного напряжения.
ИБП этого семейства оснащены бустерами (booster) — схемами сту-
пенчатого автоматического регулирования входного напряже-
ния вследствие переключения обмоток автотрансформатора. Боль-
392
шинство интерактивных ИБП заряжают АЬ при обратной работе
инвертора, что позволяет избавиться от громоздкого ЗУ
(см. рис. 11.3 и 11.4, б). Сам инвертор постоянно подсоединен к выходу,
обеспечивая дополнительные стабилизационные функции
На основе ИБП проектируются системы гарантированного элект-
роснабжения (СБЭ) (рис. 11.5). Под СБЭ понимают комплекс орга-
низационно-технических мероприятий, позволяющий обеспечить
бесперебойное и качественное электроснабжение нагрузки. Децент-
рализованные СБЭ предполагают установку большого количества ма-
ломощных ИБП для каждого защищаемого прибора (компьютера,
коммуникационного узла и т.д.). В случае централизованных СБЭ
для центров диспетчерского управления проектируются централи-
зованное преобразование, стабилизация и распределение энергии для
питания потребителей. В общем виде подразумевается установка
ИБП (одного или нескольких работающих параллельно или в «горя-
чем» резерве) и одного или нескольких дизельченераторов. Допол-
нительные фильтры могут быть вынесены непосредственно к нагруз-
кам. Генераторы комплектуются панелями управления, которые по-
зволяют выполнять их ручное и автоматическое включение и отклю-
чение, синхронизацию нескольких генераторов между собой, ава-
рийные остановы, например, при превышении частоты вращения
двигателя, перегреве, низком уровне топлива в баке и др
Переключения нагрузки между внешними сетями электроснабже-
ния (фидерами 1 и 2) и генератором осуществляется с использованием
панелей переключения СБЭ.
Для надежной защиты нагрузки АДЦУ СБЭ контролирует па-
раметры электроэнергии, исправность своих звеньев и своевремен-
но peai ирует на возникающие аварийные ситуации. Эти функции в си-
стеме выполняет программное обеспечение ИБП. Основными задача-
ми ПО с СБЭ являются:
закрытие операционных систем без потери данных;
самодиагностирование ИБП;
контроль параметров электроэнергии;
дистанционное управление ИБП;
мониторинг СБЭ, включая мотор-генераторные установки, ком-
мутационную аппаратуру, ограничители перенапряжений и другое
электрооборудование;
393
Рис. 11.5. Структурная схема системы бесперебойного электроснабжения
прогнозирование возможных сбоев в электроснабжении с целью
принятия превентивных мер по обеспечению бесперебойной рабо-
ты АДЦУ.
Способность работы СБЭ даже при возникновении неисправно-
стей достигается резервированием ИБП. В этом случае ИБП вклю-
чаются параллельно, а при отказе одного из них неисправный от-
ключается, а другой берет на себя электроснабжение всего диспет-
черского центра управления.
Глава 12. Автоматизированные диспетчерские
центры управления движением поездов
12.1. Общие положения
Средства автоматики и связи являются важнейшим элементом
инфраструктуры железнодорожного транспорта страны. Без них не-
возможно представить нормальное функционирование отрасли. Ав-
томатической блокировкой и диспетчерской централизацией осна-
щено 63 тыс. км (72,1 % эксплуатационной длины железных дорог
России), электрической централизацией 148,8 тыс. стрелок (75.4 %
общего количества).
Перспективным направлением совершенствования технологичес-
ких процессов на железнодорожном транспорте является концент-
рация управления перевозочным процессом, которая в мировой
практике реализуется созданием центров диспетчерского управле-
ния с общей информационной базой для оперативных работников
различных служб и подразделений.
Под АДЦУ понимается совокупность оперативно-диспетчерско-
го персонала и комплекса технических средств, прежде всего вычис-
лительной техники, связи а также устройств автоматики и телемеха-
ники, объединенных единой информационной базой и предназначен-
ных для автоматизации управления процессом перевозок грузов и
пассажиров в узлах или на направлениях железных дорог.
Показателями эффективности концентрации и централизации
диспет черского управления в АДЦУ являются:
улучшение технико-экономических показателей использования
локомотивов и вагонов в результате сокращения потерь на стыках;
повышение производительности труда и эффективности исполь-
зования диспетчерского аппарата, дежурных по станции и обслу-
живающею персонала;
повышение показа гелей выполнения графика движения и плана
формирования поездов вследствие расширения информационного
обеспечения;
повышение качества регулирования благодаря автоматизации пла-
нирования пропуска поездов и прогнозирования затруднений в рабо-
те, а также своевременному принятию мер по их предупреждению;
ускорение процесса сбора, передачи, протоколирования инфор-
мации и минимизация информационных задержек;
395
обеспечение режимов работы локомотивных и поездных бригад,
повышение уровня безопасности движения вследствие интеллек-
туализации технических средств управления;
повышение кулыуры труда оперативного и обслуживающе-
го персонала;
сокращение энерго- и материалоемкости систем управления в
результате использования средств вычислительной техники;
сокращение численное! и обслуживающего персонала благода-
ря обеспечению высоких показателей надежности системы.
Одним из основных принципов построения системы управления
движением поездов является непосредственная взаимосвязь всех ее
функциональных уровней, когда каждому вышестоящему уровню
поступает информация, обработанная на предыдущем, что исклю-
чает необходимость многократной обработки информации и свя-
занные с этим ошибки, а также позволяет существенно сократить
обьемы информационного обмена.
Одним из основных требований, предъявляемых в настоящее
время к информационному обеспечению перевозочного процесса,
является своевременность и достоверность данных о движении каж-
дой единицы груза.
Зачастую решение этой задачи требует изменения технологии управ-
ления перевозками, которая заключается в реструктуризации одних хо-
зяйственных подразделений и служб и объединении других. В некото-
рых случаях проводятся объединение зон обслуживания (кругов) дис-
петчеров и их передислокация. В первом случае возрастает объем ин-
формации. предоставляемой диспетчеру и необходимой для принятия
решений, а во втором гребуегся обеспечить доставку информации из
района расположения контролируемого участка к месту нахождения
центра управления. В обоих случаях возрастают требования к каналам
связи и качеству информационного обеспечения, что вызвано ростом
цены ошибки диспет чера в принятии решения из-за несвоевременности
и недостоверности данных. В связи с этим особую важност ь приобрета-
ет задача создания оптимального информационного обеспечения про-
цесса управления. Оптимальной в данном случае будет информация,
наиболее полно отражающая ход технологического процесса, но не заг-
ружающая диспетчера ненужными сведениями. Она должна быть дос-
товерной в пределах допустимой ошибки управления.
396
12.2. Региональный центр
диспетчерского управления
Санкт-Петербургским отделением
Октябрьской железной дороги
С целью совершенствования системы управления движением по-
ездов и сокращения эксплуатационных расходов на Октябрьской
железной дороге произошло объединение Санкт-Петербург-Москов-
ского и Санкт-Петсрбург-Финляндского отделений.
Автоматизированный центр диспетчерского управления объеди-
ненным Санкт-Петербургским отделением Октябрьской железной
дороги, проект которого разработан ПГУПС на основе системы
ДЦ-МПК (рис.12.1), включает в себя шесть диспетчерских участ-
ков (ДНЦ). один из которых дополнительно реализует функции дис-
петчерского контроля, обьединенных в локальную вычислительную
сеть ЛВС. К единой ЛВС также подключены АРМы старше! о дис-
петчера, электромеханика ШН. дежурно! о по отделению ДНЦО и
выделенный сервер. Маршрутизатор обеспечивает обмен информа-
цией с технологической сетью отделения и дорожной автоматизи-
рованной системой управления перевозками. Протоколирование и
хранение данных осуществляются на сервере с возможностью про-
смотра на любом из АРМов.
Рабочее место поездного диспетчера выполнено на основе двух
компьютеров с мониторами 2Г. На одном мониторе отображается
общий план участка, а на другом — крупным планом станция или
несколько станций, с которыми в данный момент работает диспет-
чер В этом режиме имеется возможность скроллинга (прокрутки) и
масштабирования изображений, а также вывода на экран норма-
тивно-справочной информации, графиков движения, сигналов те-
лемеханики в табличной форме.
Обе ПЭВМ являются с точки зрения отображения информации
равнозначными, благодаря чему обеспечивается 100 %-нос резер-
вирование. На экраны мониторов можно так же вывести норма-
тивный. исполненный и прогнозный графики движения поездов, но-
мативно-справочную информацию, сигналы, поступающие из те-
лемеханического канала связи, в табличной форме. При большом
объеме отображаемой информации (большом числе станций на дис-
петчерском круге) на рабочем месте ДНЦ может устанавливаться
397
КАНАЛЫ ТУ-ТС
ЛАЗ ШЧ-7
и АСОУП
К другим потребителям информации
и в вышестоящие уровни управления (ЭЧЦ ШЧД, ДГП)
Рис. 12 1. Структурная схема
автоматизированного центра диспетчерского управления движением поездов
большее число ПЭВМ. В соответствии с ОСТ 32 112—98 каждый из
АРМов ДНЦ может функционировать самостоятельно без ЛВС (при ее
нарушении), выполняя в этом случае функции центральных постов дис-
петчерской централизации.
В качестве органов управления АРМ используются серийные
средства: манипулятор «мышь» («трекбол») или клавиатура. Как
показывает практика, эффективным является комбинированное
использование указанных органов управления.
Программное обеспечение АРМа поездного диспетчера позво-
ляет отображать оперативную технологическую ситуацию (поезд-
ное положение) не только своего круга, но и соседних по стыкам
Это возможно при включении АРМов ДНЦ в ЛВС центра и по-
398
зволяет снизить потери в эксплуатационной работе. На мониторах АР-
Мов старшего диспетчера, ДНЦО и ШН возможно получение инфор-
мации по ЛВС о поездном положении на всех компьютеризированных
диспетчерских кругах.
АРМ ШН позволяет также с помощью мультиплексора подклю-
читься к любому из каналов ТУ-ТС центра и в режиме «Осциллог-
раф» отобразить сигналы, поступающие из данной кодовой линии.
Данные осциллографирования могут быть запротоколированы на
винчестере АРМа ШН и затем, в удобное для обслуживающего пер-
сонала время, просмотрены Каналообразующая аппаратура (модем)
АРМа ШН вставляется в системный блок и является универсаль-
ной с точки зрения подключения к кодовым линиям различных си-
стем ДЦ («Нева», «Луч», ЧДЦ или ДЦ-МПК). Настройка на конк-
ретную систему ДЦ осуществляется программно. С АРМа ШН мож-
но по ЛВС регулировать уровень передачи сигналов ТУ на любом
из АРМов ДНЦ.
Программное обеспечение АРМа поездного диспетчера позволяет
отображать оперативную техноло! ическую ситуацию (поездное поло-
жение) не только своего круга, но и соседних по стыкам. Это возможно
при включении АРМов ДНЦ в ЛВС центра и позволяет снизить потери
в эксплуатационной работе.
Все АРМы центра управления функционируют в среде единого
времени, являющейся реализацией одной из сетевых задач. Таким
образом, в региональном центре диспетчерского управления Санкт-
Петербургского отделения реализована идея единой информацион-
ной базы для управления движением поездов.
12.3. Направления развития центров управления
Для современного АДЦУ характерной является безбумажная
технология. Традиционно основным документом, создаваемым по-
ездным диспетчером в процессе его деятельности и требующим боль-
ших трудозатрат (до 60 % времени), является i рафик исполненного
движения с приложением. Все ранее перечисленные системы реали-
зуют функцию автоматического построения «ниток» проследова-
ния поездов, а ряд разработок, кроме того, предоставляет возмож-
ность внесения в электронный график комментариев и пометок дис-
петчера. В соответствии с указанием МПС России все внедряемые
399
компьютерные сне гемы ДЦ для автоматизированного построения
графика исполненного движения должны использовать программу
«УРАЛ-ГИД 92».
В то же время полностью не решена проблема автоматизации
процесса построения в электронном виде приложения к графику.
На сегодняшний день практически реализуется пользовательский
интерфейс с системой вложенных меню для заполнения вручную с
клавиатуры соответствующих позиций приложения. Такая трудо-
емкая технология продиктована недостаточным взаимодействием
диспетчерских систем с АСОУП. Причем низкая эффективность
последней обусловлена невысокой достоверностью информации и
недопустимыми задержками ее передачи со станций. На ряде же-
лезных дорог (Свердловской. Горьковской, Приволжской) эта про-
блема решается как техническими мероприятиями (наличие разви-
той инфраструктуры сети передачи данных АСОУП). т ак и органи-
зационными— повышением исполнительской дисциплины агентов
движения станционного уровня (операторов, дежурных). На Ок-
тябрьской и ряде других железных дорог низкая достоверность ин-
формации от АСОУП является сдерживающим фактором при пе-
реходе на безбумажную технологию в АДЦУ.
Решением данной проблемы является обеспечение обратной свя-
зи от ДЦ к АСОУП. предполагающей передачу в автоматическом
режиме данных о времени проследования поездами станций, увя-
занных с подсистемой трансляции номеров в ДЦ и функционирую-
щей на основе событий последовательного занятия и освобожде-
ния рельсовых цепей, а в идеале состыкованных с системами иден-
тификации подвижного состава.
Эффективность внедрения АДЦУ определяется достоверностью
обрабатываемой информации и полнотой охвата описания поли-
гона управления в модели перевозочного процесса. Поэтому обя-
зательным условием выполнения указанного требования является
формирование информационной картины не только главных на-
правлений, но и малодеятельных участков (на сети дорог 50—70 %
участков являются малодсятсльными). Это требует как минимум
повсеместного внедрения систем диспетчерского контроля. Учиты-
вая. что максимальная экономическая эффективность достигается
только при диспетчерском управлении, все промежуточные стан-
400
ции, оборудованные устройствами ЭЦ, следует включать па кодо-
вое управление. Технические трудности в этом случае вызывают
участки, оборудованные полуавтоматической блокировкой, по-
скольку отсутствие датчиков занятости nepei онов требует допол-
нения ПАБ устройствами контроля прибытия поезда в полном со-
ставе, например на основе счетчиков осей. Внедрение компьютер-
ных систем ДЦ на малодеятельных участках позволит резко сокра-
тить оперативный персонал на станциях, что уменьшит эксплуата-
ционные расходы и повысит эффективность внедрения дорожных и
региональных АДЦУ.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пенкин И. Ф. Диспетчерская централизация. — М.: Трансжел-
дориздат, 1963. — 360 с.
2. Пенкин Н.Ф , Карвацкий С.Б. Новые системы диспетчерской
централизации. — М.: Транспорт, 1971. — 216 с.
3. Пенкин Н.Ф., Карвацкий С.Б., Егоренков Н Г. Диспетчерская
централизация системы «Нева». — М.: Транспорт, 1973. — 216 с.
4. Пенкин Н.Ф., Павлов Н.А. Диспетчерская централизация
системы «Луч». — М.: Транспорт, 1982. — 303 с.
5. Развитие автоматики, телемеханики и связи на железных дорогах/
Б.С. Рязанцев, Д.А. Бунин, Н.З. Шацев и др.; Под ред. Б.С. Рязанцева.
М.: Транспорт, 1986. — 279 с.
6. Петров А.Ф. и др. Схемы электрической централизации проме-
жуточных станций/А.Ф. Петров, Л.П. Цейко, И.М. Ивенский. — М.:
Транспорт. — 1987, 287 с.
7. Егоренков Н.Г, Кононов В.А. Устройства телеуправления
диспетчерской централизации системы «Луч». — М.: Транспорт,
1988. — 301 с.
8. Переборов А. С. и др. Диспетчерская централизация: Учебник
для вузов ж.-д. трансп./А.С. Переборов, О.К. Дрейман, Л.Ф. Кондратенко;
Под редакцией Вл.В. Сапожникова.— М.: Транспорт, 1989. — 303 с.
9. Станционные системы автоматики и телемеханики: Учеб, для
вузов ж.-д. трансп./ Вл.В. Сапожников, Б.Н. Елкин, И.М. Кокурин и др.;
Под ред. Вл.В. Сапожникова. — М.: Транспорт, 1997. — 432 с.
10. Нормы технологического проектирования устройств автоматики
и телемеханики на федеральном железнодорожном транспорте
(НТП СЦБ/МПС-99). — СПб.: ГУП Гипротранссигналсвязь, 1999. — 76 с.
11. Гавзов Д. В. Средства отображения информации для систем дис-
петчерского управления и контроля//Автоматика, телемеханика и связь,
1996, №2. —с. 9—11.
12. Концентрация диспетчерского управления/В.Я. Талалаев,
Д.В. Гавзов, А.Б. //дки?7ш////Железнодорожный транспорт, 1997,
№9. —с. 30—34.
13. Гавзов Д. В., Бушуев С.В. Автоматическая идентификация под-
вижного состава на железнодорожном транспорте/ОК.-д. транспорт за
402
рубежом. Сер III: Электрификация. Автоматика и связь. Информаци-
онные технологии ЭИ / ЦНИИТЭИ МПС, 2000 Вып 1. — 28 с.
14. Автоматизированные диспетчерские центры управления
эксплуатационной работой железных дорог////. С. Грунтов,
С.А. Бабченко. В.1 Кузнецов и др.; Под ред. П.С. Грунтова. — М.:
Транспорт, 1990. — 288с.
15. ГавзовД. В., Никитин А.Б Автоматизированные системы дис-
петчерского управления движением поездов//Транс1юрт: наука, техника,
управление. Сб. обзорной информации. Вып. 2. — М.: ВИНИТИ,
1993, —с. 2—12.
16 ОСТ 32.111—98. Системы железнодорожной автоматики
и телемеханики. Условные графические изображения и индикация.
17. ОСТ 32.112—98. Системы железнодорожной автоматики и теле-
механики. Эксплуа1ационно-тех11ические требования к системам ДЦ.
18. Методы построения безопасных микроэлектронных систем
железнодорожной информатики//? В. Сапожников, Вл.В. Сапожников,
Х.А. Христов и др. — М.: Транспорт, 1995. — 272 с.
Содержание
Введение..................................................3
Глава 1. Диспетчерское управление на железнодорожном
транспорте................................................9
1.1. Организация перевозок.............................. 9
1.2. Диспетчерское управление движением поездов..........10
1.3. Структура диспетчерских систем......................13
Глава 2. Основы построения систем........................24
2.1. Способы передачи и анализ телемеханических сигналов.24
2.2. Схемы передачи и приема телемеханических сигналов...58
2.3. Функциональные узлы.................................71
2.4. Каналообразующая аппаратура........................102
Г лава 3. Достоверность передачи сообщений
и надежность систем.....................................113
3.1. Помехи и помехоустойчивость систем.................113
3.2. Способы повышения достоверности передачи
и приема сообщений.................................... 132
3.3. Методы обеспечения надежности......................136
Глава 4. Телемеханические системы па релейной
и транзисторной элементной базе...................152
4.1. Система частотной диспетчерской централизации......152
4.2. Система станционной кодовой централизации..........159
4.3. Система «Луч»......................................163
Глава 5. Система «Нева».................................174
5.1. Характеристика системы.............................174
5.2. Структурная схема системы..........................177
5.3. Увязка пульта-манипулятора центрального поста
с передающей аппаратурой канала телеуправления.........181
5.4. Передача сигналов телеуправления...................195
5.5. Прием сигналов телеуправления......................204
5.6. Передача сигналов телесигнализации ................210
404
5.7. Прием сигналов телесигнализации...................221
5.8. Устройства синхронизации..........................238
Глава 6. Средст ва отображения информации..............245
6.1. Требования к устройствам отображения
технологической информации.............................245
6.2. Классификация и характеристика....................246
6.3. Условные графические обозначения и индикация......248
6.4. Рекомендации по организации взаимодействия
персонала с техническими средствами
компьютерных систем управления.....................255
Глава 7. Принципы построения микропроцессорных систем...260
7.1. Эксплуатационно-технические требования
к микропроцессорным системам ДЦ.........................260
7.2. Новые функциональные возможности аппаратуры
центрального и линейного постов.........................270
7.3. Совмещение функций диспетчерской
и электрической централизаций...........................276
7.4. Автоматизация составления нормативного,
исполненного и прогнозного графиков.....................278
*
Глава 8. Микропроцессорные системы................. 283
8.1. Система «Юг» с распределенными контролируемыми
пунктами................................................283
8.2. Система ДЦ-МПК....................................288
8.3. Система «Сетунь»..................................300
8 4. Система «Диалог»...............................307
8.5. Система телеуправления малодеятельными
станциями ТУМС.....................................312
8.6. Система «Тракт»...................................320
Глава 9. Системы диспетчерского контроля...............330
9 1. Назначение систем и принципы построения ......... 330
9.2. Система ЧДК.................................... 330
9.3. Система АСДК..................................... 136
9.4. Система АПК-ДК....................................341
Ю5
Глава 10. Принципы увязки систем диспетчерской централизации
с системами электрической централизации
и автоблокировки.......................................350
10.1. Особенности увязки контролируемых пунктов
с системами электрической централизации................350
10.2. Принципы увязки систем диспетчерской централизации
с релейно-процессорными и микропроцессорными
системами электрической централизации..................354
10 3. Увязка системы диспетчерской централизации
с системой контроля состояния перегонов и путевых
участков станции на основе счета осей..................356
10.4. Организация движения поездов при неисправности
устройств СЦБ на участках диспетчерской
централизации...........................................363
10.5. Устройства автоматического задания маршрутов
на промежуточных станциях...............................365
Глава 11. Применение систем диспетчерской централизации
и диспетчерского контроля..............................373
111. Технико-экономическая эффективность
внедрения систем..................................373
11.2. Внедрение компьютерных диспетчерских систем......379
1 1.3. Методы обслуживания. Испытательное и сервисное
оборудование............................................385
11 .4. Организация электропи тания систем..............388
Глава 12. Автоматизированные диспетчерские
центры управления движением поездов....................395
12.1. Общие положения...................................395
12.2. Региональный центр диспетчерского управления
Санкт-Петербургским отделением
Окыбрьской железной дороги........................397
12.3. Направления развития центров управления..........399
Список рекомендуемой литературы........................402
406
Учебное издание
Дмитрий Владимирович ГАВЗОВ, д-р техн, наук, профессор
Олег Карлович ДРЕЙМАН, канд. техн, наук
Владимир Анатольевич КОНОНОВ, канд. техн, наук
Александр Борисович НИКИТИН, канд. техн, наук
СИСТЕМЫ
ДИСПЕТЧЕРСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
Учебник
для вузов железнодорожного транспорта
Редактор II.Л. Немцова
Корректор Н.В. Лепендина
Компьютерная верстка Г.А. Демиденко
Подписано в печать 28.08.2002 г.
Формат 60 х 88/16. Усл. печ. л. 25,5. Тираж 6000 экз. *1ак Л2
Издательство «Маршрут», 107078, Москва, Басманный переулок, 6
Отпечатано в ООО «Арт-диал»
129110, Москва, ул. Б. Переяславская, 46