В. В. БУРЧЕНКОВ Автоматизация контроля технического состояния подвижного состава

1Рабочая программа концентратора информации КИ-6М для СПД с ячеистой топологией;

2Рабочая программа концентратора информации КИ-6М для СПД с топологией типа «шина»;

3Программное средство «Администратор СПД с ячеистой топологией»;

4Программное средство «Администратор СПД с топологией типа «ши-

на»; В зависимости от версии ПО «Администратор» может быть реализовано

под операционные системы MS-DOS или WINDOWS.

«Администратор» должен обеспечивать доступный пользовательский интерфейс, наглядно отображающий процессы, происходящие в сети, состояние каждого элемента (время доступа, степень загруженности и т.д.). Также «Администратор» позволяет оперативно изменять конфигурацию сети.

Топологии СПД. Технические и программные средства СПД поддерживают следующие виды структур:

1Структура с ячеистой топологией;

2Структура с топологией типа «шина».

В СПД с ячеистой топологией концентраторы информации КИ-6М представляют собой узлы сети, соединяемые выделенными каналами связи и производящие информационный обмен между собой и с подключенными ООД по протоколу «точка-точка». Ячеистая топология позволяет строить СПД с разнообразной организацией каналов информационной связи. Примеры организации СПД с ячеистой топологией приведены на рисунке 4.11.

Концентраторы информации в СПД с ячеистой топологией должны соединяться между собой одноименными каналами, т.е. окончания канала связи, соединяющего два концентратора, должны подключаться к разъемам каналов связи, имеющим одинаковые номера (например, «КАНАЛ 2» – «КАНАЛ 2»). Нарушение этого принципа приводит к неправильной маршрутизации пакетов в СПД.

Устройства ООД могут подключаться к любым свободным разъемам КИ-6М.

Передача пакетов информации через СПД с «ячеистой» топологией осуществляется по эстафетному принципу, т.е. последовательно от узла к узлу.

141

КИ-6М 1

1 КИ-6М 2 2 КИ-6М 1 1 КИ-6М

			3
			3
ООД	ООД			ООД	ООД
			КИ-6М
		ООД
				ООД
		а) линейная
		1 КИ-6М
		2	3
1		2	3
КИ-6М		КИ-6М	КИ-6М 1 1 КИ-6М
ООД	ООД	ООД	ООД	ООД	ООД
		б) радиальная;

142

1

	1		3
КИ-6М	2
		2	3
ООД	ООД		1 1
			КИ-6М
			ООД

КИ-6М

4
	4
2	2
КИ-6М	КИ-6М
ООД	ООД	ООД

в) кольцевая

Рисунок 4.11 – Варианты организации СПД с ячеистой топологией.

Преимуществом ячеистой топологии является ее высокая адаптивность под различные существующие схемы организаций каналов связи, а в случае применения кольцевых структур – высокая устойчивость к отказам отдельных узлов или каналов связи, т.к. информационные потоки в случае отказа автоматически перенаправляются по действующей части СПД.

К преимуществу применения ячеистой топологии относится и то, что ООД-источники и ООД-потребители информации могут быть подключены к любому узлу СПД, т.е. пакеты информации могут передаваться по любой действующей цепочке узлов.

Недостатком же такой топологии является необходимость организации двухточечных каналов связи между узлами на линейных участках ж.д. (Наиболее предпочтительным в данной ситуации является организация линейных связей между узлами по физической паре магистрального связевого кабеля с обходным каналом связи тональной частоты от границ участка.)

Топология СПД типа «шина» ориентирована на линейную структуру участка ж.д., оборудованного аппаратурой уплотнения типа К-24Т. Пример структуры СПД с топологией типа «шина» приведен на рисунке 4.12.

Передача информационных пакетов в СПД с шинной топологией осуществляется в процессе циклического опроса сервером СПД узлов (концентраторов информации) по групповому каналу аппаратуры связи К-24Т.

Основным недостатком СПД с топологией типа «шина» является то, что отказ группового канала приводит к полному отказу СПД. Для повышения надежности рекомендуется организовывать дополнительный групповой канал по независимой системе К-24Т. В нормальном режиме работы сервер СПД производит по каждому групповому каналу опрос половины общего

143

количества узлов, при этом информационная нагрузка равномерно распределяется по обоим каналам, время доставки сообщений минимально. В случае отказа одного из групповых каналов, все узлы, включенные в данную СПД, начинают опрашиваться по действующему каналу, при этом время доставки пакета увеличивается в два раза.

Система 1

Система 2

Стойка		Стойка		Стойка		Стойка
промежуточ-		промежуточ-		промежуточ-		промежуточ-
ная К-24Т		ная К-24Т		ная К-24Т		ная К-24Т
	Стойка		Стойка		Стойка		Стойка
	промежуточ-		промежуточ-		промежуточ-		промежуточ-
	ная К-24Т		ная К-24Т		ная К-24Т		ная К-24Т
1	2	1	2	1	2	1	2
КИ-6М		КИ-6М		КИ-6М		КИ-6М
				3
				3
ООД	ООД					ООД	ООД

КИ-6М

ООД

Стойка оконечная Стойка оконечная

Сервер СПД

Локальная

вычислительная

сеть

ООД

Рисунок 4.12 – Пример структуры СПД с топологией типа «шина».

ВСПД с топологией типа «шина», в отличие от ячеистой топологии, информационный обмен по групповому каналу осуществляется только между узлом и сервером СПД.

Концентраторы информации КИ-6М в СПД типа «шина» должны подключаться к групповым каналам К-24Т установленными разъемами «КАНАЛЫ 1» и «КАНАЛЫ 2» соответственно. К остальным разъемам «КАНАЛЫ» концентратора могут подключаться устройства ООД, а также фрагменты СПД с ячеистой топологией.

Взависимости от применяемого вида топологии СПД в модули микропроцессорного контроллера (ММК) КИ-6М должны быть установлены микросхемы памяти ПЗУ, содержащие соответствующие рабочие программы, поставляемые в составе системы.

Информационные структуры. В зависимости от требуемой информационной структуры прикладной системы, в составе которой применяется

144

СПД, возможно применение децентрализованной, централизованной или смешанной структуры СПД.

Децентрализованная структура может быть создана только при применении СПД с ячеистой топологией. В такой структуре один или несколько локальных АРМов прикладных систем могут быть подключены к любым узлам СПД и осуществлять информационное взаимодействие с определенными в их конфигурации периферийными контроллерами (ПК). Пример децентрализованной структуры СПД с локальными АРМами приведен на рисунке 4.13.

АРМ 1

КИ-6М

ПК

АРМ 2

КИ-6М

С П Д с ячеистой

топологией

КИ-6М

КИ-6М	КИ-6М
	ПК	ПК
ПК	ПК

Рисунок 4.13 – Пример децентрализованной структуры СПД с локальным включением АРМов.

В децентрализованной структуре СПД каждый локальный АРМ помимо своей прикладной задачи должен осуществлять функции управления маршрутизацией и диагностики (администрирования) той части СПД, с узлами которой он взаимодействует.

Централизованная структура требует наличия в составе СПД сервера СПД, который осуществляет помимо функций управления маршрутизацией и диагностики СПД передачу данных между периферийными контроллерами прикладных систем и АРМами, включенными в локальную вычислительную сеть центра в качестве рабочих станций. Пример централизованной структуры СПД с сетевым включением АРМов приведен на рисунке 4.14.

Сервер СПД в данной структуре осуществляет ввод информации из СПД и ее накопление в базе данных файлового сервера для обеспечения общего доступа к ней со стороны рабочих станций, включенных в данную ло-

145

кальную сеть. При этом в случае организации СПД с ячеистой топологией, в системе возможно наличие локальных АРМов. Если к локальной вычислительной сети центра подключаются фрагменты СПД с различными видами топологий, то каждый такой фрагмент требует отдельного сервера СПД.

Структура СПД, включающая локальную вычислительную сеть, обеспечивает доступ к базам данных со стороны большого количества АРМов, в том числе и удаленных. Доступ к данным в этом случае обеспечивается типовыми покупными аппаратными и программными средствами вычислительных сетей (маршрутизаторами, модемами, коммуникационными программными средствами).

Файловый сервер

Сервер СПД

	С П Д	АРМ
	с ячеистой
	топологией	АРМ (локальный)
		Локальная
		вычислительная
	КИ-6М	сеть
		АРМ
КИ-6М	КИ-6М
	ПК-01	ПК-01
ПК-01	ПК-01

Рисунок 4.14 – Пример централизованной структуры СПД.

Централизованная структура отделения дороги. На рисунке 4.15

приведен пример АСК ПС отделения дороги.

146

Рисунок 4.15 – АСК ПС отделения дороги

Централизованная структура СПД является основной рабочей на полигоне железной дороги. Сервер СПД обеспечивает концентрацию информации с периферийных устройств, входящих в СПД, и размещает её на файловом сервере отделения дороги. Здесь к ней имеют доступ другие приложения ЛВС. Например, сервер баз данных сохраняет информацию в архиве. К этой информации, уже наглядно отображающей процесс, имеют доступ АРМы операторских и диспетчерских служб, подключенных к ЛВС. Информация для удаленных терминалов и ЛВС управления дороги может копироваться с сервера баз данных и передаваться специальным программным обеспечением.

4.7 Централизация систем и устройств диагностики и контроля технического состояния подвижного состава

Для решения задач по выполнению требований к безопасности движения поездов, с одновременным сокращением эксплуатационных затрат, необходимо применение эффективных систем диагностирования и контроля на базе новейших микропроцессорных систем автоматики и цифровых средств связи.

В последнее время особое внимание уделяется комплексным системам автоматизации и контроля с созданием единых диспетчерских центров управления движением. Новые требования к техническим средствам, обеспечивающим весь комплекс задач автоматизации, информатики и связи,

147

обусловили переход к мощным, высоконадежным вычислительным системам, позволяющим обеспечить реализацию нескольких задач управления и контроля в единой аппаратно-программной среде и организовать передачу между линейными пунктами и центром значительного объема информации в режиме реального времени для многих пользователей разных служб железной дороги.

Одной из таких систем, учитывающих возросшие требования к безопасности движения поездов, является автоматизированная система контроля подвижного состава (АСК ПС) с иерархической структурой построения. АСК ПС предназначена для автоматизации и централизации процесса сбора, передачи и обработки показаний аппаратуры диагностики и контроля. В прежних, обособленных системах контроля нагрева буксовых узлов подвижного состава ПОНАБ-3 и ДИСК-Б пользователями являлись только работники вагонной службы. Сегодня АСК ПС – единая сеть, в которую включены в качестве линейных объектов пункты технического контроля состояния подвижного состава на ходу поезда ДИСК-Б, КТСМ, а также подсистемы речевого оповещения и охранной сигнализации ПРОС.

Прикладной задачей обеспечения безопасности движения поездов является централизованное обнаружение технических и коммерческих неисправностей вагонов в движущихся поездах с концентрацией результатов

контроля в базах данных АСК ПС. Для комплексной автоматизации контроля подвижного состава локальные подсистемы должны выполнять следующие функции: обнаруживать нагретые буксы; обнаруживать неисправности колеса по кругу катания (вертикальный подрез гребня, остроконечный накат, «ползун», «навар»); обнаруживать волочение деталей; обнаруживать вагоны с нарушением габарита; определять перегруз вагона; обнаруживать неравномерность нагрузки на каждую ось вагона; обнаруживать продольное и поперечное смещение груза; определять состояние поверхности вагона (пола, стен, крыши, люков); обнаруживать остатки груза; считывать номера вагонов; передавать полученную информацию по каналам связи на сервер АСК ПС.

Структурная схема нижней ступени иерархического построения системы комплексной диагностики и контроля подвижного состава приведена на рисунке 4.16.

При проходе поезда по участку контроля напольными средствами диагностики, состоящими из датчиков и периферийных контроллеров, снимаются необходимые параметры с вагонов и передаются в ПЭВМ линейного пункта контроля (ЛПК). ПЭВМ может находиться в помещении ДСП (или ПТО вагонов) на удалении до 10 км от напольного оборудования. Здесь поступающая информация проходит первичную обработку и через модем, по каналам связи, в виде сообщения о результатах контроля и диагностики, пе-

148

редается на узловые пункты концентрации информации или станционные технологические центры.

После программной обработки результатов контроля этих подсистем пользователями единой сети станут работники службы перевозок всех уровней, ДСП, ДНЦ, ДНЦО, работники хозяйств электроснабжения, сигнализации и связи и др. Основным правилом функционирования комплексной системы контроля является выполнение принципа: каждый источник информации передает в систему то, что ему положено по технологии, и каждый пользователь получает из системы то, что ему необходимо для работы. Указанный принцип заложен в структуру алгоритмов для автоматизированных рабочих мест (АРМ). К настоящему времени разработаны и могут включаться в состав комплексной системы АРМы для разных уровней иерархической структуры. Наиболее завершенную форму имеют следующие АРМы для контроля буксовых узлов вагонов: АРМ ЛПК – для ведения вагонной диагностики на линейном пункте контроля; АРМ механика ДИСК и КТСМ – для контроля работоспособности аппаратуры; АРМ ШЧД – для дежурного инженера ШЧ; АРМ ЦПК – для создания рабочих станций.

АРМ ЛПК служит для отображения информации поступающей от напольных устройств контроля ДИСК и КТСМ, сравнения тепловых уровней буксовых узлов с заданными значениями «Контроль» и «Тревога», определения относительного нагрева, выработки визуальных и звуковых сигналов тревоги при превышении этих значений.

АРМ механика ДИСК-КТСМ служит для отображения на экране дисплея регистрируемых данных аппаратуры ДИСК и КТСМ в реальном режиме времени с выдачей сигнализации при обнаружении перегретых букс («Тревога 1», «Тревога 2»), с указанием устройства, от которого пришли эти данные. А также: фиксирование времени поступления данных; ведение базы данных о регистрируемых параметрах аппаратуры ДИСК, КТСМ; накопление и хранение информации с возможностью просмотра за несколько суток, распечатка данных по выбору пользователя; выполнение функций дистанционной диагностики перегонных и станционных устройств ДИСК и КТСМ.

АРМ ШЧД служит для отображения информации о случаях отказов аппаратуры по каждому прибору ДИСК и КТСМ.

АРМ ЦПК служит для отображения информации, поступающей от АРМ ЛПК через систему передачи данных СПД и хранения набора централизованных баз данных. Эти АРМы представляют собой рабочие станции локальной вычислительной сети (ЛВС) для АСК ПС и содержат специализированные (прикладные) программы и общепользовательские приложения

(текстовые и графические редакторы, электронные таблицы и т.д.).

Рельсовая цепь приближения

Датчики

Перегрева букс				Регистрации149			Счета осей
				«навара»
Регистрации воло-				Регистрации
							Регистрации

Для формирования базы данных АРМ ЦПК функционируют АРМы второй, отделенческой ступени иерархической структуры, к которым относится АРМ ДНЦ. Специальная программа, работающая в сервере приложений, на

150