Инженерная графика

ДИСПЕТЧЕРСКАЯ ЦЕНТРАЛИЗАЦИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Изучение систем диспетчерского управления невозможно без проведения практических и лабораторных занятий. Но создание и, тем более, обслуживание лабораторных стендов – достаточно трудоемкий процесс, как правило, требующий набора дополнительного штата лаборантов. К тому же не всегда имеется возможность приобретения специального лабораторного оборудования.

Однако широкое внедрение компьютерной техники во все сферы человеческой жизни, в том числе и в образовательный процесс, позволяет заменить часть лабораторных стендов соответствующим программным обеспечением, а в некоторых случаях, созданы программы для изучения схем, которые ранее не были представлены в виде лабораторных макетов.

Так появилась возможность создания цикла программ для изучения работы схем диспетчерской централизации системы «Луч». В отличие от лабораторных стендов, создание компьютерных программ требует значительно меньших материальных затрат, программы не требуют постоянного технического обслуживания, а по своим возможностям компьютерные модели значительно превосходят лабораторные аналоги.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИСПЕТЧЕРСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

1.1. История развития диспетчерской централизации

Оснащенность железных дорог Российской Федерации современ¬ными средствами автоматики и телемеханики является определяю¬щим фактором в обеспечении пропускной способности и в эффективном управлении перевозочным процессом.

Средства автоматики и связи – важнейший элемент инфраструк¬туры железнодорожного транспорта. Без них невозможно нормальное функционирование железнодорожного транспорта.

Перспективное направление совершенствования технологичес¬ких процессов на железнодорожном транспорте — концентрация управления перевозочным процессом с использованием систем дис¬петчерской централизации.

Диспетчерская централизация (ДЦ) - это комплекс устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, предназначенный для централизованного диспетчерского управления стрелками, сигналами и другими объектами станций диспетчерского участка (круга) [1 – 3].

Устройства ДЦ должны обеспечивать: управление из одного пункта стрелками и сигналами ряда раздельных, пунктов; конт¬роль на аппарате управления положения и занятости стрелок, занятости перегонов, путей на станциях и прилегающих к ним блок - участков, а также повторение показаний входных, маршрутных и выходных светофоров; возможность передачи станций на резервное 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 электрической централизации (ЭЦ) и автоблокировке (АБ). Диспетчер управляет устройствами ЭЦ и принимает решения по организации движе¬ния поездов, в том числе и в случаях возникновения конфликтных поездных ситуаций. Это способствует наилучшему исполь¬зованию пропускной способности участка при безусловном 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 вставки, 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 протяженностью 65 км был введен в эксплуатацию в 1936 г. В системе ДЦ, разработанной в институте «Гипротранссигналсвязь» 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, такие как 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 полярно-частотную дис¬петчерскую централизацию (ПЧДЦ), в которой сигналы ТУ переда¬вались полярными, а сигналы ТС — частотными импульсами. Система обладала более высоким быстродействием (сигнал ТУ передавался 3 с, сигнал ТС — 1 с) и большей емкостью. Была усовершенствована индикация на аппарате управления: от точечной индикации перешли к желобковой, стали использовать аппараты типа «пульт-табло» с набором 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 пульты-манипуляторы с выносным табло, была разработана схема переключения 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 общей протяжен¬ностью почти 4000 км.

В дальнейшем в связи с расширением области применения ДЦ из-за перехода на электрическую тягу и удлинения диспетчерских участков возникла необходимость использования каналов тональной частоты, поэтому 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 транзисторах 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.

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 контроля 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 стативах с законченным заводским монтажом. На постах ДЦ уста¬навливали испытательный пульт для контроля работы каналообразующей 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 готовности к действию. На промежуточных станциях была примене¬на схема повторного перевода стрелок, при которой в случае неперевода стрелки остряки возвращаются в исходное положение, 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 приемоотправочных путей маршрут устанавливается автоматически, и движение поездов продолжается. Система «Нева» хорошо зарекомендовала себя, но развитие полупроводниковой техники давало возможность дальнейшего совер¬шенствования системы. Кроме того, возникла необходимость рас¬ширения круга эксплуатационных 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 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 энергодиспетчера и управлять объектами электроснабжения на станциях. Некоторые параметры системы «Луч», относящиеся главным образом к тракту передачи управляющей информации, существен¬но отличаются от параметров системы «Нева».

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 автоматики (НИИЖА), и ГТСС. 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 элементной 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. прошлого века 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-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 были приняты в постоянную эксплуатацию компьютерные системы диспетчерской централизации «Диалог», «Сетунь», «Тракт» и «Юг».

Внедрение систем ДЦ, обеспечивающих необходимую пропускную способность магистральных железных дорог при высоком 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.