А. С. Дмитренко, руководитель направления «Городской рельсовый транспорт» Дивизиона ЖАТ Группы компаний 1520,
Ю. А. Федоркин, канд. техн. наук, главный инженер ООО «Компания «Стальэнерго»,
С. В. Вохминцев, канд. техн. наук, заместитель директора ООО «Компания «Стальэнерго»
Компания «Стальэнерго», входящая в состав Дивизиона ЖАТ Группы компаний 1520, разработала и успешно внедряет на метрополитенах Москвы и Ташкента инновационные системы интервального регулирования движения поездов СИР ДП и микропроцессорной централизации МПЦ-СМ. В этих системах используются адаптированные для условий метрополитена цифровые модули контроля рельсовых цепей ЦМ КРЦ-М и центральные вычислительные модули на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).
Содержание
- Система интервального регулирования движения поездов СИР ДП
- Система микропроцессорной централизации МПЦ-СМ
- Комплекс цифровых систем автоматики для метро
История создания этих систем достаточно необычна. Компания «Стальэнерго» длительное время производит модули ЦМ КРЦ, которые получили широкое распространение на магистральных железных дорогах. В 2013 г. началась адаптация этих модулей для метрополитенов и параллельно велась разработка системы интервального регулирования движения поездов СИР ДП, и прежде всего ее центрального вычислительного модуля. Тогда же стало понятно, что доработка СИР ДП дает возможность создать еще одно техническое решение, востребованное современными метрополитенами, — систему микропроцессорной централизации МПЦ-СМ.
Внедрение СИР ДП началось в 2018 г. на двух линиях Московского метрополитена. В том же году был запущен пилотный проект, в ходе которого выполнялась адаптация МПЦ-СМ с учетом требований метро. В 2020 г. началась опытная эксплуатация МПЦ-СМ на станции «Новокосино», а уже в 2021 г. «Стальэнерго» приступила к внедрению этой системы на метрополитене Ташкента.
Система интервального регулирования движения поездов СИР ДП
Архитектура и возможности конфигурирования
Система СИР ДП с кодированием тональных рельсовых цепей частотами АРС-АЛС является самостоятельным аппаратно-программным комплексом, функции которого сконцентрированы на интервальном регулировании движения как на отдельных станциях, так и в масштабе линии метро. Систему отличают гибкая модульная архитектура и широкие возможности конфигурирования в зависимости от потребностей метрополитена.
Рис. 1. Архитектура СИР ДП в основной конфигурации
Основная конфигурация СИР ДП (рис. 1) предусматривает включение в состав системы центрального вычислительного модуля, который реализует логику интервального регулирования, управляет модулями ЦМ КРЦ-М и обеспечивает диагностику и отображение состояния системы на АРМ ШН (рис. 2), а также увязку с вышестоящими микропроцессорными и релейными системами централизации и автоблокировки. Данная конфигурация является готовым решением с максимальным быстродействием, позволяющим в случае внедрения в увязке с релейными ЭЦ перейти в будущем на МПЦ-СМ без замены оборудования СИР ДП. Система СИР ДП в этой конфигурации внедрена на Большой кольцевой линии Московского метрополитена.
Рис. 2. Интерфейс АРМ ШН в системе СИР ДП
Возможна также интегрированная конфигурация СИР ДП, при которой логика интервального регулирования отрабатывается программным обеспечением центрального процессора вышестоящей МПЦ, к которой подключены модули ЦМ КРЦ-М. Данное решение позволяет встраивать СИР ДП в существующие системы МПЦ независимо от их производителя. Такой вариант СИР ДП внедрен на Кольцевой линии Московского метрополитена.
Функции системы СИР ДП
СИР ДП выполняет весь набор базовых функций, таких как контроль свободности участков пути и целостности рельсовых нитей, передача информации о состоянии рельсовой цепи в вышестоящие управляющие системы по цифровому или релейному интерфейсу, формирование и передача в рельсовую цепь сигналов АРС.
Кроме того, обеспечиваются автоматическая самодиагностика с передачей данных о состоянии в диагностический центр, комплексная защита аппаратуры от грозовых и коммутационных перенапряжений с регистрацией числа срабатываний, кроссирование жил кабеля и распределение электропитания тональных рельсовых цепей через модульную совмещенную питающую установку (МСПУ) и по лучам питания.
Повышенные надежность и эксплуатационная готовность системы достигаются за счет резервирования электронной аппаратуры на всех иерархических уровнях, дублирования каналов передачи и автоматического перехода на резервный канал. Предусмотрено также программное резервирование — в случае сбоя в работе одной рельсовой цепи автоматически объединяются соседние укороченные блок-участки, что позволяет продолжить эксплуатацию с небольшим снижением пропускной способности.
СИР ДП может стать привлекательным техническим решением в том числе для тех операторов метрополитенов, которые не располагают достаточными инвестициями для полного перехода на современные цифровые системы автоматики. При внедрении СИР ДП в рамках проекта модернизации или нового строительства имеется возможность на первом этапе увязать ее с релейными системами ЭЦ, которые в будущем можно с минимальными затратами трансформировать в микропроцессорные системы. Для этого достаточно демонтировать релейное оборудование, добавить объектные контроллеры МПЦ-СМ и обновить программное обеспечение в ядрах логики и визуализацию на АРМ.
Система микропроцессорной централизации МПЦ-СМ
Система МПЦ-СМ рассчитана на применение на межстанционных участках линий метрополитена, станциях (без путевого развития и с путевым развитием) и в электродепо. Внедрение системы МПЦ-СМ возможно при новом строительстве и при модернизации или реконструкции устройств автоматики в несколько этапов с последовательным наращиванием ее функциональных возможностей.
Архитектура МПЦ-СМ
Система МПЦ-СМ состоит из следующих функциональных уровней и подсистем (рис. 3):
- уровень оперативного управления и контроля с автоматизированными рабочими местами операторов и технического персонала (АРМ ДСЦП, АРМ ШН, АРМ ШЧИ);
- уровень централизации и логической обработки данных;
- уровень исполнительных устройств (рельсовые цепи, кодирование АРС, объектные контроллеры);
- уровень комплексной защиты от перенапряжений и сопряжения с напольными устройствами;
- подсистема диагностики и мониторинга компонентов МПЦ-СМ;
- подсистема обеспечения бесперебойным электропитанием.
Рис. 3. Структура системы МПЦ-СМ
На уровне оперативного управления и контроля применяются разработанные компанией «Стальэнерго» автоматизированные рабочие места (рис. 4), допускающие быструю адаптацию в случае изменений требований заказчиков.
Рис. 4. Интерфейс АРМ ДСЦП в системе МПЦ-СМ
Функции уровня централизации и логической обработки данных в системе МПЦ-СМ выполняет центральный вычислительный модуль на основе ПЛИС.
На уровне исполнительных устройств (рельсовые цепи, кодирование АРС, объектные контроллеры) используются разработанные «Стальэнерго» качественно новые безопасные схемы цифрового формирования и обработки сигналов управления с функциями самодиагностики (рис. 5).
Рис. 5. Платы объектных контроллеров МПЦ-СМ
В состав МПЦ-СМ входит инновационная подсистема диагностики и мониторинга компонентов, обеспечивающая архивирование событий и графическую визуализацию контролируемых параметров с использованием интуитивно понятного интерфейса на основе web-технологий.
Центральный вычислительный модуль
В центральном вычислительном модуле МПЦ-СМ, который применяется также в системе СИР ДП, для реализации логики взаимозависимостей объектов управления и контроля впервые в мировой практике вместо компьютеров задействованы программируемые логические интегральные схемы. Применение ПЛИС позволило исключить риски для надежности и безопасности, связанные с «зависаниями» компьютеров, непредсказуемой реакцией операционных систем на нештатные ситуации, хакерством и недекларированными возможностями. Увязка с внешними системами реализуется через цифровой или релейный интерфейс.
Безопасность и высокая готовность центрального вычислительного устройства обеспечивается так же, как в центральном процессоре традиционной МПЦ. Ядра логики на основе ПЛИС включаются по схеме 2×(2 из 2). Однако если обычный процессор выполняет команды последовательно, то в ПЛИС предусмотрен непрерывный тактовый опрос с жесткой логикой исполнения команд. Цикл обмена данными с объектными контроллерами с обеспечением детальной диагностики аппаратного и программного обеспечения составляет не более 0,15 с, полный цикл обмена данными — не более 0,45 с.
Программное обеспечение имеет схожую с традиционными МПЦ структуру, но без операционной системы. Оно включает системное ПО изготовителя микросхемы и разработанные компанией «Стальэнерго» базовое ПО, учитывающее специфику метрополитена или железной дороги, и технологическое ПО с описанием конфигурации конкретной станции.
МПЦ-СМ обеспечивает пропускную способность не менее 48 пар поездов в час и допускает подключение более 1000 логических объектов управления (рельсовых цепей, стрелок, светофоров и т. п.).
Комплекс цифровых систем автоматики для метро
Системы СИР ДП и МПС-СМ вместе с другими разработками Дивизиона ЖАТ Группы компаний 1520 — микропроцессорной централизацией МПЦ-ЭЛ, гибридной централизацией РПЦ-ЭЛ и АСДУ ДПМ «Диалог» формируют завершенный аппаратно-программный комплекс (рис. 6), покрывающий все потребности метрополитенов стран СНГ в современных цифровых средствах оперативного и диспетчерского управления движением поездов.
Рис. 6. Комплекс цифровых систем автоматики Дивизиона ЖАТ Группы компаний 1520 для метрополитенов
Системой СИР ДП с 2018 г. по 2023 г. оборудовано 60 станций и депо Московского метрополитена, причем на Кольцевой линии она работает совместно с МПЦ-ЭЛ. В Москве МПЦ-СМ внедрена на станции «Новокосино», а в Ташкенте — на 20 станциях двух линий — Сергелийской и Кольцевой. На метрополитене Ташкента МПЦ-СМ имеет мультистанционное исполнение, включает СИР ДП и взаимодействует с автоматизированной системой диспетчерского управления АСДУ ДПМ «Диалог» и гибридной централизацией РПЦ-ЭЛ, которая готовится к пуску в рамках модернизации и расширения электродепо «Узбекистан».
Эта статья опубликована в журнале «Железные дороги мира», 2024, № 2.
