Системы автоведения поездов метрополитенов. Порядок проведения сертификации СЖАТ. Пути повышения надежности и безопасности МИУС

85.1Системы автоведения поездов метрополитенов (САВПМ)

На метрополитенах использование систем  автове­дения  поездов вызвано высокими требованиями к точности выполнения графика  движения и точности остановки в условиях значительной  интенсивности движения. В  ближайшие годы в связи с  увеличением  пассажиропотока на отдельных линиях потребуется  пропускать  48  пар  поездов  в час. При этом интер­вал попутного следования равен 75 с. Выполнение такого напря­женного графика движения с  требуемой  точностью, равной 2,5 с, возможно только при наличии систем автоведения.

И настоящее время наибольшее распространение на метрополитенах получили централизованные САВП, которые  позволяют  получить большую точность выполнения графика движения, чем автономные.

Централизованные    САВП    являются    иерархическими     и выполняются, как правило,  трехуровневыми: центральный пост управления (ЦПУ), станционные  устройства  (СУ),  поездные  устройства(ПУ). Распределение функций управления между уровнями иерархии зависит от требуемой степени централизации, заданной точности выполнения графика движения, уровня развития технических  средств, алгоритмов управления, требуемого качества управления.

САВП метрополитена выполняет следующие управляющие и  информационные функции.

Управляющие:

*  У1 - диспетчерское управление поездами через САВПМ;

*  У2 - управление отправлением поездов со станций;

*  У3 - определение времен хода поездов по перегонам;

*  У4 - управление временем хода по перегону  путем  выбора  режимов ведения поезда;

*  У5 - прицельное торможение поезда у платформы;

*  У6 - подтормаживание на перегоне для выполнения ограничения по скорости;

*  У7 - управление открытием и закрытием дверей вагона;

У8 - исполнение команд по управлению поездом.

85.4Рассмотрим централизованную микропроцессорную систему автоведения поездов метрополитена АСУ ДПМ, эксплуатируемую в Московском метрополитене.

Использование современной МП техники позволило распределить функции централизованной системы автоведения следующим образом:

*   ЦПУ (центральный пост  управления) определяет  рассогласование планового и исполненного графиков движения,  вычисляет  требуемые длительности стоянок и времени хода поездов по  перегонам,  передает эту информацию на станции;

*   СУ (станционные устройства), в которых  использованы  МП  кон-троллеры, являются ретрансляторами информации, циркулирующей между ЦПУ и поездом, управляет информационными табло,  расположенными на станции;

*   ПУ (поездные устройства) построены на  базе  МП  контроллеров, управляют временем хода и прицельным торможением.

Наличие МП ПУ, выполняющего все функции нижнего контура системы автоведения, обеспечило следующие преимущества  над  другими системами :

*   отказ от линий индуктивной связи (шлейфы из  перекрещивающихся проводов) для определения координаты и скорости движения  поезда, передачи команд управления на поезд;

*   лучшее качество управления временем хода и прицельным  торможением вследствие формирования сложных алгоритмов управления,  учитывающих не только координаты поезда, но  и  состояние  агрегатов непосредственно на поезде;

*   более высокую "живучесть" системы; при  выходе  из  строя  ЦПУ поездное устройство обеспечивает управление в соответствии с временами хода по перегону и длительностью стоянок по плановому  графику движения.

85.7  Центральный пост управления (ЦПУ)

ЦПУ САВПМ управляет всеми поездами линии  метрополитена  путем выработки времен хода и времен стояния на перегонах на  основе заданного графика движения и информации о временах прибытия  и отправления поездов со станции. Кроме управляющих функций, ЦПУ выполняет ряд информационных функций, т.к. связан  с  диспетчерским постом управления, станционными устройствами и поездными  устройствами. На  рис.4. приводится  перечень  информации,  передаваемой между уровнями централизованной системы ведения поездов.

 Рис.4. Информация,  передаваемая между уровнями централизованной системы

85.2        Информационные функции САВПМ:

*  И1 - хранение информации о плановом графике движения;

*  И2 - отображение информации о движении поездов;

*  И3 - регистрация исполненного графика движения поездов;

*  И4 - контроль работоспособности аппаратуры;

*  И5 - регистрация показателей работы линии;

*  И6 - информирование пассажиров;

И7 - передача информации между уровнями системы.

Рассмотрим два возможных варианта распределения функций между уровнями системы автоведения. (рис.2).

Первый вариант (рис.2,а) соответствует  наибольшей  степени централизации управления, где поездные устройства выполняют минимальные функции. При таком построении снижается "живу­честь" системы, усложняется алгоритм работы ЦПУ, уменьшается его быстродействие, в связи с этим затрудняется расширение функций САВПМ и взаимодействие ее с АСУ метрополитена. Кроме того, возрастают требования  к каналам связи, которые должны обеспечить передачу большого  объема информации между ЦПУ, СУ и поездом.

Рис.2. Распределение функций между уровнями системы автоведения.

Во втором варианте (рис. 2,б)  функции  управления  временем хода и торможением переданы поездному  устройству;  децентрализация этих функций повышает "живучесть" системы, позволяя  реализовать автономное управление поездом при неисправности  ЦПУ,  СУ  и каналов связи. Этот вариант целесообразен в случае применения микропроцессорной техники. Возможны промежуточные варианты  распределения функций управления между уровнями  иерархии  централизованной САВПМ.

85.5 Кроме перечисленных преимуществ, очевидным  достоинством  МППУ является выполнение им дополнительных функций: передача на  СУ и ЦПУ информации о графиковом номере (номер маршрута) поезда, типе подвижного состава, измерения по разгону поезда его веса и передача этой информации на ЦПУ, контроля исправности поездных  устройств, контроля параметров движения поезда и передача  отклонений этих параметров от нормированных на ЦПУ,  косвенный  контроль за работоспособностью машиниста.

Структура МП САВП изображена на рис.3, где приняты следующие обозначения: ДПУЛ  - диспетчерский пункт управления линией; ПР - процессор; ПО - периферийное оборудование; ИМ - интерфейсный модуль связи с модемом; М - модем; МК - микроконтроллер; ИМ ИК - интерфейсный модуль связи с инфракрасным каналом; ИТП - информационное табло пассажиров; ИТМ - информационное табло машиниста; ППИК 1п - приемо-передатчик инфракрасного канала 1-го пути; ППИК 2п - приемо-передатчик инфракрасного канала 2-го пути; АРС - система обеспечения безопасности; ППКП - приемо-передатчик коррекции пути; Д - пассивные датчики; УПИ - универсальный параллельный интерфейс; ДПиС - датчик пути и скорости; БС - блок согласования; БК - блок коммутации; ЦУВ - цепи управления вагоном. ЦПУ построен на базе управляющего вычислительного  комплекса (УВК). Обмен информацией между  станционными  устройствами  и  ЦПУ осуществляется по кабельным линиям связи  через  модемы. Повышение надежности системы обеспечивается  резервированием  линий  связи, наличием второго процессора.

СУ состоит из двух  идентичных  полукомплектов. Основным  его узлом является микроконтроллер МК. Связь с ЦПУ осуществляется  через модем. Связь с поездом осуществляется через  инфракрасный  канал связи. Один из полукомплектов СУ обслуживает обе  пути,  другой является резервным. Аппаратура ИК каналов  связи  (ППИК)  состоит из двух комплектов: основного  и  резервного.

85.8 По сигналу прибытия поезда на станцию ЦПУ на основе информации о впереди и сзади идущих поездах определяет  время  отправления поезда и тем самым время стояния и время  хода  по  перегону, которые передаются на поездное устройство. При  этом  используется графико-интервальный алгоритм управления с возможностью  увеличения времени хода и времени стояния. Большую  часть  времени  работает графиковый алгоритм, только при отклонении от графика на величину, превышающую допустимую, изменяются графиковые  времена  отправления и графиковые перегонные времена хода с целью выравнивания интервалов для скорейшего ввода поездов в график. Принятый  алгоритм управления обеспечивает экономию электроэнергии при ликвидации сбоев движения.

Станционные устройства (СУ)

Станционные устройства размещаются на каждой станции  метрополитена, оборудованной системой АСУ ДПМ. На СУ возложены  функции организации обмена информацией между ЦПУ и поездными устройствами. Кроме того, СУ управляет  информационными  табло  для  пассажиров (ИТП), информационными табло  для  машиниста  (ИТМ)  и  зуммерами (ЗУМ),  устанавливаемыми на каждой платформе станции, а также осуществляет прием сигналов от устройств СЦБ для контроля за  прибытием и  отправлением  поездов,  в  том  числе  неавтоматизированных. Два идентичных комплекта СУ включены  по  схеме  нагруженного резервирования для обеспечения надежности. Отказ  одного  из  комплектов не приводит к отказу СУ в целом. Структурная схема  одного комплекта представлена на рис.5.

85.3Классификация САВПМ

1. По алгоритмам управления поездами на линии метрополитена, под которыми понимают алгоритмы управления отправлением поездов и определения перегонных времен хода, различают графиковые, интервальные и графико-интервальные САВПМ.

Графиковые САВПМ формируют управляющее воздействие в зависимости от отклонений фактического астрономического времени  прибытия и отправления поездов со станций от соответствующих  плановых (графиковых) времен. Управление осуществляется путем  формирования в определенный астрономический момент времени  команды  отправления поезда (регулирование времени стояния) и определение  требуемого времени хода по перегону.

Достоинством графиковых алгоритмов является организация движения по предварительно составленному графику, на основании которого планируется работа различных служб  метрополитена. Недостатки их - трудности управления движением поездов при  некомпенсируемых возмущениях (при так называемых больших сбоях).

Интервальные алгоритмы формируют управление на основе информации об отклонении заданных  интервалов  движения  от  фактических. Интервальные алгоритмы при некомпенсируемых возмущениях имеют ряд преимуществ, по сравнению с графиковыми,  однако  недостатком их является отсутствие привязки формируемого графика  движения  к астрономическому времени, что затрудняет планирование работы  ряда служб метрополитена.

2. По месту выраб. команд управления временем хода на перегонах:

*   на ЦПУ

*   станционными устройствами (СУ)

*   поездными устройствами (ПУ)

3. По законам управления временем хода на перегонах

*   без контрольной точки; с контрольной точкой;

*   с многими контрольными точками; с микропроцессорным ПУ;

 4. По законам управления торможением:

*   c жесткой программой; следящие.

5. По месту выработки команд управления торможением:

*   станционными устройствами; поездными устройствами

6. По месту размещения тормозных программ

 на пути; в СУ; на борту.

85.6

ПУ состоит также из двух идентичных полукомплектов, работающих параллельно. Основным  узлом  каждого  полукомплекта  является микроконтроллер МК, осуществляющий управление всеми элементами ПУ. Оперативная информация (в  частности,  о  требуемых  длительности стояния и времени хода по впереди лежащему перегону) поступает от СУ на ПУ по ИК-каналу связи  во  время  стояния  поезда  на  станции.

85.9 

Рис.5. Структурная схема  одного комплекта СУ

Кажд. комплект состоит из следующих функциональных блоков:

*   блока микроконтроллера МК;

*   устройства УВПС ввода и преобразования сигналов от устройств СЦБ;

*   блока коммутации К сигналов МК двух комплектов СУ для управления ИТМ, ИТП и ЗУМ;

*   кодирующего устройства КДУ, задающего номер комплекта СУ и код, идентифицирующий станцию;

*   модема, обеспечивающего обмен информацией между СУ и ЦПУ по кабельной линии связи;

*   двух приемо-передатчиков инфракрасного канала ПП-ИК связи между СУ и ПУ, устанавливаемых на платформах 1-го и 2-го пути;

*   блока питания;

лампы исправности ЛИ, располагаемой на стенке блока МК.