Диспетчерская централизация

1. Назначение и способы управления объектами

Диспетчерская централизация относится к системам телеуправления раздельными пунктами и получения от них информации о состоянии объектов в пределах диспетчерского участка (круга). Протяженность диспетчерского участка зависит от технической оснащенности, размеров движения и в общем случае включает в себя ряд обгонных пунктов, разъездов и промежуточных станций, лежащими между участковыми или сортировочными станциями. Оперативное управление движением поездов в пределах диспетчерского участка осуществляет поездной диспетчер (ДНЦ), в подчинении которого находятся ДСП разъездных пунктов.

Необходимы наборы ДЦ, а также аппарат управления и контроля располагается в центральном пункте – ЦП (в специальных помещениях отделения дороги). ЦП с линейными пунктами (ЛП) соединяется двухпроводной линией связи (воздушной или кабельной), по которой передаются управляющие ТУ и известительные ТС приказы. Сигналы ТУ, ТС представляют собой кодовые посылки, обработку которых осуществляют соответствующие устройства ЭЦ промежуточных пунктов и системы ДК (рисунок 1).

Рисунок 1 – Организация линий связи в системе ДЦ

Эксплуатационная необходимость обусловила следующие режимы управления раздельными пунктами:

1. Диспетчерское управление, в котором всю работу по приему и отправлению поездов на линейных пунктах выполняет ДНЦ; является основным.

2. Резервное управление, к которому прибегают при неисправностях в системе ДЦ или при необходимости профилактических работ. В этом случае ДНЦ по телефону вызывает начальника станции к резервному пульту управления. Последний поворотом специального ключа отключает аппаратуру ДЦ и подключает к пульту аппаратуру ЭЦ, после чего исполняет обязанности ДСП.

3. Местное управление, которое используется в отдельные часы суток, когда резко возрастает объем маневровой работы; оформляется посылкой по каналу ТУ специального приказа. Вся работа и ответственность за безопасность движения в районе местного управления возлагается на главного кондуктора.

4. Сезонное управление, которое применяется на станциях с резким возрастанием эксплуатационной работы в определенный период года. Передача станции осуществляется специальным приказом ТУ. Управление стрелками и сигналами производится сменным персоналом ДСП и резервного пульта.

5. Автономное управление, которое осуществляется на станциях с большим объемом эксплуатационной работы, главным образом маневровой. С этой целью устанавливается круглогодичное дежурство ДСП. Управление производится с пульта ЭЦ, а в линию ДЦ посылаются только сигналы ТС. Из сигналов ТУ применяется только один – разрешающий открыть выходной светофор с согласия ДНЦ.

2. Принципы построения ТУ и ТС

Приказы ТУ, ТС представляют собой электрические сигналы, состоящие из определенного числа импульсов, отличающихся друг от друга своей значностью. Изменяя тот или иной параметр импульса (длительность (время В), полярность (П), частоту (Ч), фазу (Ф)), можно получить многозначность его смысловой нагрузки (таблица 1). Чтобы не усложнять построение устройств и повысить помехоустойчивость сигнала, практически используется два значения импульса, одно из которых называют активным (А, символ 1), другое – пассивным (П, символ 0). Комбинируя значения импульсов в пределах приказа, можно осуществить необходимый набор адресов и команд для системы в целом.

Таблица 1 – Использование импульсных признаков для построения сигналов ТУ, ТС

В общем виде кодовая посылка ТУ или ТС может быть представлена в следующем виде:

Здесь П – подготовительный импульс, позволяющий привести приемные устройства в рабочее состояние; ИЗ – избирательная часть, в которой зашифровывается адрес станции и адрес группы устройств внутри станции; ОП – оперативная часть, или исполнительная: порядковый номер импульса в ней соответствует номеру объекта внутри группы, а его значение (1 или 0) – наличие или отсутствие команды на изменение состояния объекта.

Сигналы ТУ, ТС относятся к двоичным кодам, т.е. таким, которые основаны на двоичном счислении. Это объясняется тем, что схемная реализация операций с двоичными числами не вызывает затруднений, так как элементы систем ДЦ (реле, триггеры, транзисторы и т.д.) обладают двумя устойчивыми состояниями. Кодовые комбинации состоят из элементов (разрядов). Коды, у которых число элементов во всех комбинациях одинаково, называют равномерными, а у которых неодинаково – неравномерными.

В ДЦ необходимо считаться с возможностью искажения приказов, причиной которых являются повреждения аппаратуры монтажа, линейных проводов, наведенных ЭДС и т.д. Хотя эти искажения не вызывают опасных отказов (низовая аппаратура ЭЦ сработает только при выполнении необходимых зависимостей), они приводят к затруднениям в работе ДНЦ и задержание поездов. Различают количественные и качественные искажения. В первом случае изменяется число импульсов в приказе, во втором – их качество. Задача защиты от количественных искажений решается путем применения стандартного счетчика приказов. Если оно отличается от предусмотренного в системе, то приказ считается ложным и не выполняется. Для защиты от качественных искажений применяются так называемые избыточные коды, т.е. такие, которые отличаются друг от друга в двух и более разрядах из их общего числа. Например, трехразрядный код (n = 3) на все сочетания при основании m=2 позволяют получить 8 комбинаций (N = mⁿ = 2³ = 8). Однако в них имеются пары (000 и 001, 010 и 011, 100 и 101), в которых в результате искажения одна комбинация легко превращается в другую. Поэтому следует применять для образования приказов пары 000 и 110, 000 и 111 и другие, отличающиеся в двух и трех разрядах.

Существует много способов образования избыточных кодов. В частности, к ним относится код с постоянным числом единиц (код с постоянным весом). Для примера возьмем код содержащий 6 импульсов, из которых три должны быть обязательно активными. Тогда общее число комбинаций N = 2⁶ = 64, из которых используются .

Избыточные коды применяются в построении избирательной части приказа. Для построения исполнительной части используется распределительная селекция.

3. Общая структурная схема системы ДЦ

Устройства ДЦ могут иметь разную элементную базу, различные схемное обеспечение и конструктивное оформление, однако все они содержат ряд характерных узлов, выполняющих вполне определенные функции и объединенных в общую систему. Структура такой системы представлена на рисунке 2.

Для формирования приказов ТУ на рабочем столе ДНЦ монтируется манипулятор М, содержащий кнопки выбора станции, кнопки задания маршрута и вспомогательные (командные). Маршрутные кнопки располагаются в центре манипулятора таким образом, что соответствуют местам установки поездных светофоров наиболее развитой в путевом плане промежуточной станции диспетчерского участка. К командным относятся кнопки формирования приказов местного оправления, сезонного управления, автоматической установки маршрутов, отмены приказов и др. Слежение за поездной обстановкой и состоянием объектов осуществляется по выносному табло ВТ (рисунок 3).

Рисунок 2 – Структурная схема ДЦ

Рисунок 3 – Аппараты управления и контроля ДЦ

Для передачи приказа ТУ ДНЦ на манипуляторе нажимает кнопку нужной станции, а затем маршрутные кнопки по принципу «откуда – куда». Наборная группа реле НГ запоминает нажатие кнопок, определяет станцию и направление движения и включает необходимые станционные избирательные ИС и групповые избирательные ИГ для настройки адресной оперативной части приказа. После этого осуществляется запуск тактового генератора ТГ.

Назначение ТГ заключается в выдаче меток, фиксирующих временные границы импульсов (тактов). При этом импульсы могут быть как разделёнными друг от друга интервалами, так и сливающимися в сплошной сигнал. Тактовый генератор включает в работу распределитель, который осуществляет подсчёт тактов (импульсов), поступающих на его вход, и распределяют их по выходным цепям (рисунок 4).

Рисунок 4 – Общее решение функциональной задачи тактовым генератором и распределителем

Конструктивно ТГ и Р оформляются как одно целое. В первых отечественных системах ДЦ они выполнялись на реле, в современных – на бесконтактных элементах (с использованием мультивибраторов, триггеров с общим входом, диодных матриц).

После запуска разделителя в работу вступает шифратор Ш. От распределителя он получает номер очередного импульса, а от наборной группы его смысл (1 или 0). Управляя генератором Г (модулятором М) кодовой системы, шифратор заставляет его на каждом шаге выдавать в линию определённое качество: плюсовую или минусовую полярность в полярной системе, частоту f₁ или f₂ в частотной и т.п. Если представить генератор системы и распределитель в виде абстрактных реле, то шифратор будет являть собой набор цепочек, реализующих логическую операцию «И» (рисунок 5).

Шифраторы и генераторы полярных систем выполнялись на реле, в системах с частотной и фазовой модуляцией – на бесконтактных элементах. Имеются примеры раздельного и смешанного выполнения шифраторов и генераторов.

Рисунок 5 – Общее решение функциональной задачи шифратором и генератором системы

Сформированный сигнал ТУ через устройства согласования ЛА поступает в линию. Поскольку он в дальнейшем претерпевает затухание, то на ЛП он усиливается и подается на демодулятор ДМ. Демодулятор определяет, с каким (1 или 0) поступил очередной импульс, а также управляет линейным распределителем Р. Сведения о номере импульса (от Р) и его качестве (от ДМ) поступают в дешифратор ДШ. Последний, как и шифратор ЦП, реализует логические операции «И», только здесь он включает регистрирующие реле РР (рисунок 6).

Рисунок 6 – Общее решение функциональной задачи дешифратором и регистрирующими реле

Поскольку регистрирующее реле фиксируют только комбинацию импульсов в приказе, то объектовая принадлежность приказа распознается управляющими реле УР.

Передача и расшифровка приказа ТС происходит аналогичным образом. Сигналом к началу передачи является изменившееся состояние контрольного реле КР. В формировании адресной и оперативной частей приказа, цепей Ш и запуске ТГ здесь участвуют начинающие реле НР. После расшифровки кода на ЦП реле КР включает соответствующую индикацию на ВТ.

4. Общая характеристика систем ДЦ

Системы ДЦ различаются по следующим принципам:

1. По импульсному: временного кода (ДВК), полярного (сигнал ТУ ПЧДЦ). Частотного (ЧДЦ, «Нева», сигнал ТС ПЧДЦ и системы «Луч»), фазового (сигнал ТУ системы «Луч»).

2. По способу передачи сообщений: спорадические, т.е. время от времени (сигналы ТУ во всех системах, сигналы ТС – во всех системах, кроме «Нева» и «Луч»); циклические (сигналы ТС в системах «Нева» и «Луч»).

3. По использованию линии связи при передаче сигналов: симплексные, когда существует или сигнал ТУ, или ТС (ДВК, ПЧДЦ, ЧДЦ); дуплексные, когда могут одновременно передаются сигналы ТУ и ТС («Нева», «Луч»).

4. По элементной базе: релейные (ДВК, ПЧДЦ, ТУ-ЧДЦ), бесконтактные («Нева», «Луч», ТС-ЧДЦ).