Белорусская железная дорога ввела в эксплуатацию собственную систему микропроцессорной централизации «Днепр»

24 апреля 2013

Система микропроцессорной централизации «Днепр», разработанная специалистами Конструкторско-технического центра (КТЦ) Белорусской железной дороги совместно с другими службами магистрали, введена в постоянную эксплуатацию на станции Гатово. Система микропроцессорной централизации «Днепр» заменила морально устаревшую и выработавшую свой ресурс релейную систему электрической централизации и на данный момент в полном объеме выполняет свои задачи по управлению движением поездов и маневровой работой на станции с обеспечением требований безопасности.

Устройства электрической централизации, которые применяются для управления движением поездов и маневровой работой на станциях, относятся к группе технических средств, существенно влияющих на уровень безопасности движения. Учитывая ключевую роль данных устройств в управлении движением поездов, обеспечении безопасности движения при перевозках пассажиров и грузов железнодорожным транспортом, недопустима эксплуатация данных устройств сверх нормативного срока службы, а их развитие является одним из важнейших направлений в совершенствовании работы станций Белорусской железной дороги с целью повышения эффективности их работы.

Замена выработавших свой ресурс систем железнодорожной автоматики и телемеханики на Белорусской железной дороге осуществляется путем внедрения современных систем диспетчерской централизации и микропроцессорной централизации стрелок и сигналов. Ведущая роль в создании и внедрении данных систем принадлежит Конструкторско-техническому центру Белорусской железной дороги (КТЦ). В решении организационных и технических вопросов, направленных на ускорение процесса создания системы, непо­средственное участие принимали специалисты служб сигнализации и связи, перевозок, стандартизации, метрологии, сертификации и управления качеством, технической политики и инвестиций.

Одним из приоритетных направлений деятельности КТЦ является создание, внедрение, обслуживание и развитие на полигоне дороги автоматизированных систем, программно-технических комплексов, технологий и технических средств по организации перевозочного процесса и обеспечению безопасности движения на основе современных достижений в области микроэлектроники и информационных технологий.

Особенностью создаваемых и внедряемых КТЦ систем является продуманное тесное взаимодействие отдельных автономных элементов, позволяющее достичь максимальной эффективности при автоматизации, что практически невозможно при использовании систем различных разработчиков.

Универсальность разработанной технологии сбора и обработки информации позволила решить вопросы комплексного информационного обеспечения различных технологических процессов на дороге. На ее основе создана микропроцессорная система диспетчерской централизации (ДЦ) «Неман».

Первый участок Жабинка—Лунинец был оснащен в 1999 г. На сегодняшний день техническими средствами ДЦ «Неман» на дороге оборудовано более 3 тыс. км. На базе технических и программных средств ДЦ «Неман» совместно со службами перевозок, сигнализации и связи ведется создание Центра управления перевозками Белорусской железной дороги. За счет централизации технических и программных средств, концентрации оперативно-диспетчерского персонала в центре планируется создание 21 укрупненного диспетчерского круга вместо ранее функционировавших 32.

ДЦ «Неман» с успехом используется не только на Белорусской железной дороге, но и на железных дорогах Казахстана. где данной системой оборудовано 19 диспетчерских кругов, и Эстонии, где на четырех диспетчерских кругах установлены центральные посты и ра­бочие места ДНЦ системы ДЦ «Неман».

Очередным этапом развития современных технологий стала разработка системы микропроцессорной централизации (МПЦ) «Днепр», которая в декабре 2012 г. была введена в постоянную эксплуатацию на станции Гатово.

Система МПЦ «Днепр» в полном объеме выполняет свои задачи по управлению движением поездов и маневровой работой на станции Гатово и прилегающих к ней перегонах, а также по управлению другими объектами СЦБ, связи и энергоснабжения с обеспечением требований безопасности.

Этапы создания

Разработка системы МПЦ «Днепр» на Белорусской железной дороге была начата в рамках отраслевого плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и в общей сложности заняла около 5 лет. Основная часть этого времени была затрачена на проведение испытаний безопасности функционирования и экспертизы программного обеспечения. Каждый этап разработки системы МПЦ «Днепр» тщательно документировался.

При создании логического ядра системы МПЦ «Днепр», реализующего маршрутный режим управления стрелками и сигналами на станции и поддерживающего в полном объеме функции линейного пункта ДЦ «Неман», были проанализированы рекомендации авторитетных международных организаций (МЭК, МАГАТЭ, CENELEC) в части выполнения необходимых требований по разработке программного обеспечения систем и автоматизированных комплексов, связанных с управлением технологическими процессами и обеспечением их безопасности на предприятиях энергетики и транспорта.

С целью выполнения требований безопасности создание программного обеспечения системы МПЦ «Днепр» осуществлялось параллельно двумя независимыми группами высококвалифицированных специалистов КТЦ. Безопасность на аппаратном уровне обеспечивают устройства собственной разработки.

Аппаратные средства установлены, испытаны и сданы в промышленную эксплуатацию на станции Ипуть в составе процессорно-релейной централизации, разработанной и спроектированной совместно со специалистами БелГУТ во главе с доктором технических наук, профессором К. А. Бочковым.

В июне 2011 г. программно-аппаратные средства системы МПЦ «Днепр» были введены в опытную эксплуатацию на станции Гатово.

Система МПЦ «Днепр» положительно зарекомендовала себя во время опытной эксплуатации, кроме того, она соответствует всем требованиям, предъявляемым к системам такого уровня, что подтверждено соответствующими сертификатами, экспертными заключениями, аттестатами и протоколами испытаний. В том числе МПЦ «Днепр» сертифицирована на соответствие техническим требованиям с выдачей сертификата соответствия № СДС ОПЖТ BY.A.0023 в органе по сертификации ООО «Центр Технической Компетенции» (г. Москва).

В комплексе все программные и аппаратные средства, включая системы электропитания и самодиагностики, установлены, испытаны и сданы в постоянную эксплуатацию в декабре 2012 г. на станции Гатово. Установлена на станции Гатово и информационно-измерительная система «Березина» как составная часть МПЦ.

На сегодняшний день производство системы МПЦ «Днепр» освоено на ОАО «АГАТ — системы управления» — управляющая компания холдинга «Геоинформационные системы управления». Уже выпущена опытная партия оборудования, которое проходит тестовые испытания в КТЦ.

Технические характеристики

Система МПЦ «Днепр» представляет собой комплекс технических и программных средств, обеспечивающих установку, замыкание и размыкание маршрутов на станции путем проверки выполнения требуемых взаимозависимостей микропроцессорными устройствами, в соответствии с принципами, принятыми в существующих устройствах электрической централизации (ЭЦ).

Система построена по модульному принципу, что обеспечивает возможность применения на станциях с любым количеством объектов контроля и управления.

Система МПЦ «Днепр» обладает прозрачной структурой, интуитивно понятным интерфейсом и принципами работы. Она полностью интегрирована с системой ДЦ «Неман», информационно-измерительной системой «Березина» и имеет встроенную подсистему самодиагностики.

Основная часть используемого в системе оборудования (около 80%) — белорусского производства.

Надежность системы обеспечивается стопроцентным горячим резервированием программно-аппаратных средств, что гарантирует бесперебойную работу при отказе до 50% оборудования.

Централизованное управление технологическим процессом на станции обеспечивается возможностью совмещения в одном комплексе технологических функций ЭЦ, связи с объектом и с оперативно-технологическим персоналом (автоматизированное рабочее место дежурного по станции — АРМ ДСП, автоматизированное рабочее место электромеханика СЦБ — АРМ ШН и др.). Контролируемые параметры являются дискретной информацией. В качестве датчиков используются контакты реле. Выходная управляющая информация выдается на обмотки реле с сопротивлением не менее 1600 Ом (например, ДЗ-2700. РЭЛ1-1600 или РЭЛ2-2400). Организация связи системы МПЦ с объектами управления (интерфейсные реле) и контроля (контакты реле) позволяет обеспечить до 16 контролируемых дискретных входов на один модуль ввода (блок ТС16Б) и до 8 управляемых дискретных выходов на один модуль вывода (блок ТУ8Б). Суммарное ограничение по количеству модулей ввода и вывода на один комплект компьютеров логического ядра ограничивается числом СОМ-портов на компьютерах. При наличии двух СОМ-портов на компьютерах логического ядра ограничение по количеству модулей ввода и вывода (блоки ТУ8Б, ТС16Б) составляет 32 блока.

Основные технические характеристики системы МПЦ приведены в табл. 1.

Электропитание осуществляется от двух гальванически развязанных между собой фидеров трехфазной сети переменного тока с номинальным напряжением 220 В и частотой 50 Гц через устройство коммутации первичного напряжения и систему бесперебойного питания, обеспечивающих непрерывную работу системы МПЦ при пропадании и последующем появлении напряжения на любом из двух фидеров.

В качестве резервного источника питания проектно-сметной документацией могут предусматриваться дизель-генератор либо другие средства резервирования (дополнительные независимые фидера).

Решение комплекса задач в логическом ядре и АРМ ДСП системы выполняется непрерывно и циклически.

Средний срок службы аппаратуры системы МПЦ «Днепр» составляет 12 лет при условии проведения технического обслуживания и восстановительных работ.

Максимально допустимое время предоставления оперативному персоналу информации об изменениях состояния объектов управления не превышает 2 с.

Максимально допустимое время реакции системы на заданную команду не более 2 с.

Задачи и функции

Система МПЦ «Днепр» осуществляет в реальном времени сбор, обработку и хранение технологической информации о текущем состоянии объектов контроля и управления ЭЦ, на основании которой реализуются технологические алгоритмы централизованного управления станционными объектами автоматики с формированием и выдачей управляющих команд. При этом производится непрерывная диагностика состояния технических средств системы сформированием и оперативной передачей на АРМ ДСП информации для отображения состояния объектов контроля и управления ЭЦ и результатов диагностирования.

Система МПЦ «Днепр» обеспечивает реализацию задач по централизации стрелок и светофоров, необходимых для безопасного управления следующими технологическими процессами на станции:

• установкой, размыканием и отменой маршрутов;
• управлением показаниями светофоров;
• кодированием маршрутов с проверкой всех условий безопасности;
• разделкой угловых заездов при маневровых передвижениях;
• подачей извещения на переезды;
• включением пригласительного сигнала;
• индивидуальным переводом стрелок;
• искусственным    размыканием изолированных участков;
• ограждением приемоотправочных путей;
• управлением системами оповещения монтеров пути.

Кроме функций электрической централизации, система МПЦ выполняет ряд новых функций технологического и информационно-сервисного характера, а именно:

• логический контроль занятия путей и участков пути и их последующего освобождения с выдачей на АРМ ДСП соответствующей индикации (предположительно ложная свободность) для исключения открытия светофора на ложно освободившийся (при прекращении шунта) путь или участок пути;
• логический контроль исправного состояния изолирующих стыков на станции и. в случае их пробоя, выдача на АРМ ДСП соответствующей индикации (предположительный пробой изолирующего стыка);
• установка маршрута без открытия светофора;
• индивидуальный отсчет выдержки времени для каждого отменяемого маршрута размыкаемого изолированного участка;
• непрерывное протоколирование действий эксплуатационного персонала по управлению объектами и всей поездной ситуации на станции и прилегающих к ней перегонах, а также функционирование логического ядра системы МПЦ «Днепр»;
• возможность управления с АРМ ДСП другими устройствами СЦБ, не связанными с соблюдением УБД, в т. ч. и энергообъектами, указанными в проекте;
• взаимодействие с системой ДЦ «Неман»;
• отображение мнемосхемы станции на мониторах АРМ ДСП (АРМ ШН):
• отображение состояния блоков ТУ8Б и ТС16Б на дисплее АРМ ШН;
• диагностирование состояния логического ядра системы МПЦ «Днепр».

Уровень разработки и экономическая эффективность

Средний уровень добавленной стоимости на одного работника, обеспечивающего обслуживание данной системы и пользование данной системой в условиях организации технологического процесса движения поездов и маневровой работы на станции с использованием системы МПЦ «Днепр», соответствует уровню Европейского Союза.

Данная разработка соответствует уровню мировых достижений в области автоматики и телемеханики для организации и управления движением поездов и производством маневровой работой на объектах железнодорожной инфраструктуры.

Потребность в модернизации устаревших и выработавших свой ресурс систем станционной железнодорожной автоматики на железных дорогах как стран СНГ и Балтии, так и других стран высока. В связи с этим при организации серийного производства данной системы, относящейся к инновационной продукции, и внедрении ее на полигоне Белорусской железной дороги она может успешно экспортироваться.

Все проектные и строительные работы могут выполняться только предприятия Республики Беларусь.

Значительное количество оборудования и комплектующих (более 80%) может изготавливаться предприятиями Республики Беларусь.

Пусконаладочные работы в полном объеме могут выполняться силами специалистов предприятий Белорусской железной дороги и других отраслей Республики Беларусь.

Планируемая стоимость программно-аппаратной части системы МПЦ «Днепр» при ее внедрении на полигоне Белорусской железной дороги должна составить от 30 до 50 тыс. долл. в расчете на один стрелочный перевод, что ниже аналогичных систем, применяемых в настоящее время на железнодорожном транспорте Республики Беларусь. В результате экономия затрат в валюте при внедрении данной системы в среднем на одну станцию по сравнению с импортной системой может составить от 0,5 до 1 млн. долл.

На Белорусской железной дороге на более чем 270 станциях требуется модернизация или замена действующих систем электрической централизации.

Внедрение данной системы на полигоне дороги позволит также уменьшить эксплуатационные расходы, сроки и стоимость проектирования и строительства в связи с тем, что система МПЦ «Днепр» обладает прозрачной структурой, интуитивно понятным интерфейсом и принципами работы как для обслуживающего персонала, так и для проектировщиков.

Учитывая, что основа микропроцессорной ДЦ «Неман» — программное обеспечение — является собственностью Республики Беларусь, не требуется значительных затрат, включая и валютных, на сопровождение, обновление версий и внесение изменений.

В учебных заведениях (БелГУТ. колледжи железнодорожного транспорта) разрабатываются учебные программы, которые позволят готовить тот необходимый кадровый потенциал для обеспечения функционирования и дальнейшего развития подобных отечественных систем.

Преимущества

Одним из ключевых конкурентных преимуществ систем КТЦ являются комплексное решение и продуманное тесное взаимодействие систем.

По сравнению с аналогичными эксплуатируемыми системами в странах СНГ и Балтии МПЦ «Днепр» имеет следующие преимущества:

• высокий уровень обеспечения безопасности движения поездов за счет непрерывного обмена информацией между управляющими и контролируемыми объектами, постоянного многоуровневого контроля соблюдения условий безопасности движения при реализации управляющих команд и согласованной работы составных частей программного обеспечения, диверситетной реализации программного обеспечения;
• высокий уровень надежности за счет наличия горячего резервирования компьютеров логического ядра, блоков телеуправления и телесигнализации, АРМ ДСП, сетевого оборудо­вания и применения специальных отказоустойчивых решений при реализации алгоритмов обеспечения безопасности;
• расширение технологических функций по сравнению с функциями ЭЦ, включая предупреждение накопления некритических отказов;
• отображение структурированных вариантов мнемосхемы станции и состояний управляемых и контролируемых контактов блоков телеуправления и телесигнализации, напольных объектов на дисплее с различной степенью детализации;
• диагностика состояния ядра системы;
• протоколирование и хранение на жестком диске информации о состоянии объектов контроля, команд управления со стороны ДСП и ДНЦ, работы ядра МПЦ;
• возможность анализа обнаруженных предотказных состояний, в т. ч. использование средств предварительной классификации отказов и сбоев в работе системы при отсутствии доступа к аппаратуре;
• сокращение эксплуатационных расходов за счет уменьшения периодичности обслуживания аппаратуры;

• сокращение объема строительно-монтажных работ за счет использования меньшего количества и номенклатуры типового оборудования и аппаратуры;
• отсутствие необходимости создавать новые производственные площади за счет использования оборудования с наименьшими раз­мерами.

Перспективы развития

После подведения итогов опытной эксплуатации системы МПЦ «Днепр» были определены приоритетные направления дальнейшего развития системы и ее составных частей:

• разработка собственных устройств электропитания в тесном сотрудничестве с ОАО «АГАТ — системы управления» — управляющая компания холдинга «Геоинформационные системы управления»;
• доработка функциональных возможностей системы технического диагностирования и мониторинга до заявленного высокого уровня:
• завершение разработки устройств сопряжения с объектами для бесконтактной увязки с объектами управления и контроля;
• подготовка технических решений по применению систем счета осей;
• разработка системы микропроцессорной автоблокировки и микропроцессорной переездной сигнализации. Необходимо отметить, что система МПЦ «Днепр» тесно интегрирована с разработанной специалистами КТЦ ДЦ «Неман», что, помимо передачи станции на диспетчерское управление, позволяет организовать контроль и управление прилегающими соседними станциями.

Планируется, что система МПЦ «Днепр» будет устанавливаться на станциях белорусской магистрали в комплексе с информационно-измерительной системой, а также системой технической диагностики и мониторинга, разработанными специалистами службы сигнализации и связи и КТЦ Белорусской железной дороги.

В настоящее время на станциях Гатово и Хлусово подходит к завершению опытная эксплуатация данных систем.

На период 2011-2015 г. предусмотрена модернизация системами микропроцессорной электрической централизации отечественного производства 11 станций Белорусской железной дороги.

Необходимо отметить, что при внедрении современных автоматизированных систем отдельное внимание уделяется обучению персонала. Конструкторско-технический центр совместно со службой перевозок Управления Белорусской железной дороги разрабатывает пакеты обучающих и экзаменационных программ, по безопасности движения для внедрения на предприятиях хозяйства перевозок. Это позволит поднять процесс обучения персонала на совершенно новый качественный уровень.

“Локомотив-информ

2013 № 3