Назначение автоматической переездной сигнализации и принципы построения апс

Обновлено: 05.07.2024

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Федухин А. В.

Статья посвящена проблеме обеспечения безопасности движения на железнодорожных переездах. Проработана концепция создания микропроцессорной гарантоспособной системы автоматической переездной сигнализации с передачей данных по радиоканалу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Федухин А. В.

This article is devoted to the problem of traffic safety at railway crossings. The building concept of a microprocessor dependable system of automatic crossing-alarm with data transmission over the radio channel was investigated

ЯКІСТЬ, НАДІЙНІСТЬ І СЕРТИФІКАЦІЯ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ І ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

РАДИОМИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПЕРЕЕЗДНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Анотація. Стаття присвячена проблемі забезпечення безпеки руху на залізничних переїздах. Пророблено концепцію побудови мікропроцесорної гарантоздатної системи автоматичної переїзної сигналізації з передачею даних по радіоканалу.

Ключові слова: гарантоздатна система, радіоканал, мікропроцесор, відмовостійкість.

Аннотация. Статья посвящена проблеме обеспечения безопасности движения на железнодорожных переездах. Проработана концепция создания микропроцессорной гарантоспособной системы автоматической переездной сигнализации с передачей данных по радиоканалу.

Ключевые слова: гарантоспособная система, радиоканал, микропроцессор, отказоустойчивость.

Abstract. This article is devoted to the problem of traffic safety at railway crossings. The building concept of a microprocessor dependable system of automatic crossing-alarm with data transmission over the radio channel was investigated.

Keywords: dependable system, radio channel, microprocessor, fault tolerance.

Пересечения железнодорожных путей и автомобильных дорог в одном уровне являются наиболее сложными и опасными элементами транспортной сети и оказывают существенное влияние на эффективность эксплуатации автомобильного и железнодорожного транспорта в целом.

Проблема железнодорожных переездов является актуальной для всех промышленно развитых стран. Эти пересечения характеризуются непроизводительными простоями автотранспорта, но наиболее острой проблемой продолжают оставаться дорожнотранспортные происшествия на переездах, в том числе с особо тяжкими последствиями.

Целью статьи является ознакомление специалистов с концепцией создания отечественной радиомикропроцессорной гарантоспособной системы автоматической переездной сигнализации (АПС-РМПГ) нового поколения с объективным контролем зоны переезда, обеспечением экстренной остановки подвижного состава перед переездом в случае необходимости и передачей информации по радиоканалу.

2. Микропроцессорная система АПС-МП

Микропроцессорная система АПС (АПС-МП, Россия) является аналогом представляемой разработки - спроектирована с учетом требований по обеспечению безопасности движения поездов и принята к внедрению на всем магистральном железнодорожном транспорте ОАО "РЖД" [2].

Принцип действия системы АПС-МП (рис. 1) основан на фиксации и отслеживании продвижения подвижного состава методом подсчета числа его осей (система счета осей ССО), проходящих по зоне контроля путевого датчика (ПД) входного (с учетом направления движения) счетного пункта (СП), и последующим сравнением с результатами счета на другом выходном СП. Для работы устройств переездной сигнализации организуются два контролируемых участка пути, имеющих общую зону. На основе данных о состоянии контролируемых участков соответствующими схемами регистрации подвижного состава в четном (СРП-Ч) или нечетном (СРП-Н) направлении формируются сигналы управления оборудованием переезда. При совпадении числа осей на входном и выходном СП и при условии исправности аппаратуры ССО формируется сигнал свободности участка пути переезда, система переходит в исходное состояние с готовностью реагировать на очередной поезд.

Основными концептуальными недостатками системы АПС-МП являются:

1. Отсутствие объективного контроля путевого пространства переезда и возможности передачи сигнала аварийной остановки подвижного состава в кабину машиниста.

2. Отсутствие оптимизации момента закрытия переезда в зависимости от скорости движения поезда.

3. Потребность в дополнительных кабельных линиях передачи данных с пунктов счета осей подвижного состава в схемы СРП.

1. Высокая чувствительность счетных пунктов к помехам по питанию от грозовых разрядов.

2. Ошибки счета осей на счетных пунктах, приводящие систему в заблокированное состояние и требующие вмешательства человека.

Несмотря на то, что система АПС-МП является необслуживаемой, однако она доставляет довольно много забот эксплуатационным работникам в период грозовой активности в связи со сбоями в работе, вызванными большим количеством электромагнитных помех по питанию. Кроме того, использование в ССО по одному датчику фиксации прохождения колесной пары на входе и выходе зоны переезда приводит к тому, что сбой СП, вызванный потерей одного импульса или его дроблением на входе зоны переезда обнаруживается только при проследовании подвижного состава за зону переезда. При этом несовпадение подсчитанного количества осей на первом датчике ПД1 с количеством осей, подсчитанных третьим датчиком ПД3 (при движении поезда справа налево), в СРП формируется сигнал занятости зоны переезда, система не переходит в исходное состояние, сохраняет

Рис. 1. Структура технических средств системы АПС-МП

переезд закрытым и требует ручного вмешательства человека для обнуления счетчиков осей. Кроме того, такая схема расположения путевых датчиков и принятый алгоритм работы системы не позволяют одновременно с фиксацией наличия подвижного состава в зоне переезда измерять его скорость движения и оптимизировать на этой основе момент закрытия переезда. С учетом перечисленных выше недостатков разработана система автоматической переездной сигнализации нового поколения, основанная на применении микропроцессорной техники и средств передачи информации по радиоканалу.

3. Радиомикропроцессорная гарантоспособная система АПС-РМПГ

Система АПС-РМПГ в части оборудования переезда средствами заграждения, сигнализации и объективного контроля аналогична системе АПС-ЭГ, разработанной нами ранее [5]. Основным отличием новой системы является замена тональных рельсовых цепей на участках приближения к переезду системами счета осей (ССО) и использование радиоканала для передачи информации о состоянии участков приближения (удаления) к переезду.

К основным достоинствам использования ССО можно отнести следующие:

1. Автономность и отсутствие необходимости стыковки с существующими системами автоматической блокировки (АБ).

2. Возможность оборудования любого переезда (охраняемого или неохраняемого), независимо от имеющегося на нем стандартного оборудования.

3. Возможность применения на участках с малым сопротивлением балласта и меньшая стоимость обслуживания по сравнению с рельсовыми цепями.

4. Небольшой объем используемой аппаратуры, удовлетворяющей основным требованиям по гарантоспособности к системам критического использования.

5. Отсутствие необходимости в изоляции рельсовых стыков при организации рельсовых цепей и исключение эксплуатационных расходов на их содержание.

6. Возможность передачи дежурному по станции или диспетчеру актуализированной информации о количестве осей в прошедшем подвижном составе и о количестве вагонов, находящихся на конкретном участке пути.

Несмотря на перечисленные выше недостатки, преимуществ использования в АПС ССО перед тональными рельсовыми цепями довольно много, поэтому основная концепция построения системы АПС-РМПГ основана на максимальном использовании достоинств и устранении недостатков предыдущих разработок и состоит в следующем:

1. Повышение помехозащищенности счетных пунктов достигается использованием автономного электропитания от необслуживаемой аккумуляторной батареи, подзаряжаемой с помощью солнечной батареи (СБ).

2. Экономия кабеля достигается использованием передачи данных от счетных пунктов по радиоканалу с использованием радиомодема (РМ).

3. Повышение достоверности счета осей подвижного состава и измерение его скорости движения достигаются парным использованием двух датчиков (ПД1, ПД2 или ПД3, ПД4) на каждом счетном пункте, подключенных к специальной схеме счета и анализа сигналов (ССА).

4. Реализация объективного контроля путевого пространства переезда с помощью датчиков перемещения (ДП) и возможности передачи сигнала аварийной остановки подвижного состава в кабину машиниста.

5. Реализация основных требований по гарантоспособности, предъявляемых к системам критического использования.

Рассмотрим более подробно основные позиции концепции инжиниринга системы. Так как система АПС связана с безопасностью движения поездов и автотранспорта, то к ней необходимо предъявлять весь комплекс требований, выдвигаемых при проектировании гарантоспособных систем критического использования [4], а именно: требований к

безотказности, отказоустойчивости, многоверсийности проектирования, прогнозированию технического состояния, безопасности и живучести. Основные требования к гарантоспособной системе АПС приведены в [5]. Структура технических средств радиомикропроцес-сорной системы АПС-РМПГ приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структура технических средств системы АПС-РМПГ

Принцип действия системы АПС-РМПГ, как и системы АПС-МП [2], основан на подсчете числа осей подвижного состава, проходящего по зонам контроля путевых датчиков (ПД1, ПД2 и ПД3, ПД4) с помощью ССО четного (Ч) или нечетного (Н) направления (очередность работы датчиков определяется направлением движения).

В отличие от [2] каждая пара датчиков работает на свой счетный пункт (СП) одновременно, что позволяет с помощью ССА повысить достоверность регистрации прохождения колесной пары и одновременно вычислить скорость движения поезда. На основе данных о занятости участка приближения и скорости движения поезда формируются сигналы управления оборудованием переезда. Результаты счета осей на входном СП сравниваются с результатами счета на выходном СП. При совпадении числа осей формируется сигнал

свободности участка пути переезда и система АПС -РМ111' переходит в исходное состояние, способное отработать следующий подвижной состав.

Каждый СП состоит из двух ПД, подключенных с помощью витой пары к ССА, которая вместе с РМ размещается на стандартной светофорной мачте. СП имеет автономное электропитание от необслуживаемой аккумуляторной батареи, подзаряжаемой с помощью небольшой СБ. СБ выполнена в виде пирамиды, что обеспечивает ее равномерное освещение в течение всего светового дня и не позволяет накапливаться снежной шапке в зимнее время.

Для обеспечения требований по отказоустойчивости ЦП выбран и реализован принцип построения в виде одноканальной системы с диверситетными программами (рис. 3).

Одноканальная система с диверситетными программами использует две различные и независимые программы (П1 и П2) для реализации одних и тех же функций. Результаты выполнения программ 21 и 22 сравниваются внешней безопасной схемой сравнения (БСС). Уровень безопасности данной системы зависит от степени различия (диверситета) двух программ. Диверситет программ достигается привлечением к разработке программного обеспечения разных программистов и использованием ими разных алгоритмов, подходов к программированию и методов описания спецификаций.

В отличие от [5] в системе АПС-РМПГ предусмотрен непрерывный объективный контроль состояния переезда с помощью ДП, что обеспечивает своевременное формирование предупредительного сигнала в кабину машиниста по системе АЛС. Кроме того, система оборудована аппаратурой непрерывного видеонаблюдения за переездом, позволяющей передавать видесигнал на пульт-монитор дежурного по переезду и сохранять протокол видеонаблюдения на цифровом носителе с целью фиксации нарушений правил движения по переезду.

В заключении необходимо отметить следующее:

1. Исключение из системы АПС тональных рельсовых цепей (ТРЦ), являющихся причиной большого количества отказов перегонных и станционных устройств СЦБ, и замена их на ПД со ССО приводит к снижению задержек и простоев автомобильного транспорта на переездах, а также к повышению общей безопасности движения поездов и автомобилей по переездам.

2. Требования к отказоустойчивости системы АПС-РМПГ осуществлены не на дорогом аппаратном уровне, а более экономичным программным способом - путем применения одноканальной системы с диверситетными программами.

3. Как и система АПС-ЭГ, система АПС-РМПГ сохраняет возможность объективного контроля состояния пространства переезда посредством трех ДП, а также возможность

Рис. 3. Структурная схема одноканальной системы с диверситетными программами

передачи извещения об аварии на переезде в кабину локомотива и возможность оптимизации момента закрытия переезда в зависимости от фактической скорости движения состава.

4. Применение в системе ЛПС-РМПГ радиоканала для передачи информации от СП к ЦП позволяет значительно сократить расход дорогостоящего кабеля, а использование автономного электропитания СП значительно повышает помехозащищенность ССО и безотказность системы в целом.

2. Соловьев Л.Л. Микропроцессорная переездная сигнализация с аппаратурой счета осей / Л.Л. Соловьев, В.Л. Чеблаков, Л.Ф. Петров // Лвтоматика, связь, информатика. - 2008. - № б. - С. 2 - 10.

4. Basic Concepts and Taxonomy of Dependable and Secure Computing / A. Avizienis, J.-C. Laprie,

B. Randell [et al.] // IEEE Transactions on dependable and secure computing. - 2004. - Vol. 1, N 1. -P. 4.

5. Федухин Л.В. Новый подход к автоматизации переездов на железнодорожном транспорте / Л.В. Федухин, В.Л. Гладков, Лр.Л. Муха // Математичні машини і системи. - 2011. - № 3. - С. 135 - 141.

ПЕРЕЕЗДНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ — система сигнализации, устраиваемая на пересечении в одном уровне ж.-д. путей с автомобильными дорогами, служит для закрытия движения через переезд при приближении к нему поезда. Переезды оборудуются ограждающими устройствами — автоматич. П. с. и автоматич. шлагбаумами. Со стороны подъезда автотранспорта переезд ограждают светофорами П. с, совмещёнными с полушлагбаумами. Светофор П. с. имеет сигнальные головки с красными огнями, электрич. звонок на мачте светофора и крестообразный сигнальный знак со стеклянными отражателями. Со стороны каждого ж.-д. пути устанавливают заградит, светофоры, к-рые для остановки поезда включает дежурный по переезду со щитка поста. В аварийных случаях дежурный может сам закрыть и открыть переезд. Устр-ва автоматич. П. с. включаются при движении поезда по участку и подают сигнал остановки автотранспорту при приближения поезда к переезду за время, необходимое для освобождения переезда транспортными средствами до подхода поезда к переезду. Для своеврем. включения устр-в автоматич. П. с. перед переездом предусмотрены известительные участки приближения, длину к-рых рассчитывают, исходя из макс, скорости движения поезда на данном участке пути прн извещении о приближении поезда не менее чем за 40 с. Для передачи извещения на переезд о вступлении поезда на известительный участок приближения используются рельсовые цепи автоматич. блокировки. В пределах блок-участка рельсовая цепь разрезается у переезда, а часть её до переезда образует известительный участок приближения, при вступлении на к-рый поезда переезд закрывается. Часть рельсовой цепи за переездом образует участок удаления поезда (при правильном направлении движения) или используется как участок приближения (при неправильном направлении движения). При отсутствии поезда на участке приближения светофоры П. с. выключены, брусья автоматич. шлагбаума подняты, переезд открыт. В момент вступления поезда на участок приближения подаётся извещение на переезд для включения автоматич. П. с. и опускания шлагбаума. Мигающим светом загораются красные огни на светофорах П. с, включается электрич. звонок оповещения о приближении поезда; фонари на брусьях шлагбаума начинают мигать красным светом, фонари на конце брусьев горят непрерывным светом. После включения переездных светофоров закрытие шлагбаума происходит через 14—15 с для того, чтобы въехавший на переезд автомобиль успел его проследовать до закрытия. Закрытое состояние переезда сохраняется до освобождения участка приближения поезда и проследования его иа участок удаления, после чего брусья шлагбаума поднимаются, открывая переезд, выключаются П. с, звонки оповещения и фонари на брусьях.

служит для разрешения или запрещения водителям авто-гужевого и гужевого тр-та переехать жел.-дор. путь. Наибольшее распространение в СССР и за границей получила оптическая сигнализация с мигающими огнями. При ней по обе стороны полотна на пересечении устанавливаются сигналы-мачты с расположенными на поперечине двумя фонарями (светофорного типа) с красными линзами. Вверху мачты над фонарями помещается переездный знак — наискось расположенные планки с предупреждающей надписью. Иногда на мачте устанавливается и звонок громкого боя. Когда к переезду приближается поезд, лампы в фонарях попеременно начинают загораться и гаснуть, а звонок — звонить. После того как хвост поезда оставляет переезд, огни в фонарях гаснут, звонок перестает звонить. Мигание запрещающих красных огней переездного сигнала начинается за 30 сек. до подхода к переезду как с той, так и с другой стороны самого быстроходного поезда, обращающегося на данной линии. При А. п. с. связь этих сигналов с поездом в настоящее время осуществляется при помощи рельсовых цепей. Имеются также устройства, где такая связь осуществляется при помощи рельсовых педалей.

Технический железнодорожный словарь. - М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство . Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров. 1941 .

Смотреть что такое "АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕЕЗДНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ" в других словарях:

СИГНАЛИЗАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕЕЗДНАЯ — сигнализация, при которой управление сигналами производится автоматически. При приближении поезда к переезду С. а. п. автоматически подает сигнал остановки, запрещающий водителям транспортных средств пересекать ж. д. путь. По обе стороны ж. д.… … Российская энциклопедия по охране труда

автоматическая переездная светофорная сигнализация — 80 автоматическая переездная светофорная сигнализация: Устройства автоматического включения при приближении железнодорожного поезда сигнальных показаний переездных светофоров и звуковой сигнализации, запрещающих движение через железнодорожный… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СИГНАЛИЗАЦИЯ ПЕРЕЕЗДНАЯ — сигнализация, на пересечениях в одном уровне ж. д. путей с др. дорогами, предназначенная для предупреждения звуковым или световым сигналом о приближении поезда. Используется неавтоматическая и автоматическая С. п … Российская энциклопедия по охране труда

Железная дорога — рельсовый путь, предназначенный для движения поездов. В современном понимании Ж. д. комплексное транспортное предприятие, имеющее все технические средства для перевозки пассажиров и грузов. Ж. д. различают: по назначению общего… … Большая советская энциклопедия

перее́здный — ая, ое. прил. к переезд (во 2 знач.); обслуживающий переезд. Переездный светофор. Автоматическая переездная сигнализация … Малый академический словарь

ГОСТ Р 53431-2009: Автоматика и телемеханика железнодорожная. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р 53431 2009: Автоматика и телемеханика железнодорожная. Термины и определения оригинал документа: 152 аварийный перевод стрелки: Изменение положения железнодорожной стрелки физическими усилиями человека путем вращения двигателя … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Цель нашей компании - разработка, внедрение и сопровождение современных инновационных отечественных систем ЖАТ, конкурентноспособных и экономически выгодных, обеспечивающих безопасность движения поездов на магистральном и промышленном транспорте.

Типовые материалы для проектирования ТМП УЖДА-13-08 утверждены ОАО "РЖД" 18.03.2015

Назначение микропроцессорной автоматической переездной сигнализации (АПС-МП)

Система Микропроцессорная автоматическая переездная сигнализация (АПС-МП) предназначена для оснащения однопутных и многопутных железнодорожных переездов с дежурным и без дежурного работника, расположенных на участках, оборудованных и необородованных устройствами автоматической блокировки, с любым видом тяги поездов. Применяется на переездах магистрального и промышленного транспорта, при новом строительстве или модернизации существующих устройств АПС.
Устройства системы АПС-МП функционируют на основе применения аппаратуры счета осей подвижного состава СКП "Урал".

Преимущества АПС-МП

отсутствие рельсовых цепей и их элементов;
возможность оборудования многопутных (до 5 путей) переездов с использованием одного релейного шкафа АПС-МП;
сохранение работоспособности переезда не менее 8 часов при отключении фидеров питания за счёт применения устройств бесперебойного питания;
снижение (до 40%) объема эксплуатационных затрат на содержание АПС в хозяйствах СЦБ, пути и электроснабжения;
встроенная система технической диагностики с архивацией данных;
возможность размещения оборудования как в транспортабельном модуле, так и в релейных шкафах;
возможность удаленного мониторинга и контроля по любым каналам связи, включая оптоволоконные линии связи (ВОЛС);
снижение количества оборудования в 3-4 раза по сравнению с релейными аналогами;
применение на участках железных дорог с рельсами типов Р43, Р50, Р65 и Р75 при любом виде тяги.

Варианты реализации системы АПС-МП

Система АПС-МП с НСУ оборудование переездов устройствами микропроцессорной автоматической сигнализации на основе применения аппаратуры счета осей подвижного состава СКП "Урал".
Система АПС-МПР повышение отказоустойчивости проектируемых устройств АПС-МП путем введения аппаратной избыточности (резервирование). Резервируемые устройства АПС-МП имеет в своем составе два комплекта счетно-решающей аппаратуры - основной и резервный. резервируемые устройства переездной сигнализации, кроме дублирования счетно-решающей аппаратуры, предусматривают дублирование цепей управления переездными светофорами и акустическими извещателями, в том числе комплекта реле мигающих показаний.
Система АПС-МП с УЗПУ повышенный уровень безопасности движения поездов за счет применения универсального защитного устройства (УЗПУ)

Читайте также: