Опыт эксплуатации системы МПЦ «Ebilock-950» на дороге
Опыт эксплуатации системы МПЦ «Ebilock-950» на дороге
2004 г. Сметанин Н.Н., Заместитель начальника службы СЦБ, Карнаухов А.С., старший электромеханик лаборатории СЦБ
Система микропроцессорной централизации стрелок и сигналов (МПЦ) Ebilock-950 компании "Bombardier Transportation" достаточно подробно описана в статьях В.Н. Алешина ("АСИ", 2003 г., № 1) и Г.Ф. Лекуты ("Железные дороги мира", 2003 г., № 5). В этой статье мы излагаем опыт первых лет эксплуатации подобной системы, которая по программе обновления и развития средств железнодорожной автоматики и телемеханики введена на станции Уяр в 2001 г. Описанные далее проблемы, возникшие в процессе эксплуатации по некоторым аспектам присущи и другим станциям, оборудованным МПЦ.
На крупной узловой участковой станции Уяр проводится большой объем поездной и маневровой работы. Она имеет 84 централизованные стрелки, 18 путей, оборудованных рельсовыми цепями тональной частоты, 36 поездных светофоров и 66 маневровых. К станции примыкают три перегона, два из которых двухпутные, оборудованные числовой кодовой автоблокировкой, третий – однопутный, оснащен релейной полуавтоматической блокировкой. На предвходных и входных сигнальных точках установлены устройства САУТ и УКСПС. Кроме того, запроектированы системы оповещения работающих на путях и стационарные тормозные упоры.
ПРЕИМУЩЕСТВА СТРУКТУРЫ
С учетом того, что станция имеет большое число управляемых и контролируемых объектов, ее оборудовали двумя центральными процессорными устройствами. Эти процессорные устройства объединены единой локальной вычислительной сетью с подключением 133 объектных контроллеров и 34 концентраторов. Объектные контроллеры децентрализовано размещены на посту ЭЦ и в модулях западной и восточной горловин станции. Контроллеры связаны с центральным компьютером по волоконно-оптическому кабелю (петле связи). Таким образом, достигнута защита от помех и высокий уровень электромагнитной совместимости. Контроллеры расположены в непосредственной близости от объектов управления и контроля. Это позволило существенно снизить удельный расход кабеля на одно напольное устройство и повысить устойчивость системы к помехам в кабельной сети.
На посту ЭЦ установлен мощный источник бесперебойного питания с необслуживаемой аккумуляторной батареей. От него запитаны аппаратные средства МПЦ, электроприводы, светофоры, реле, рельсовые цепи, устройства очистки стрелок и другие объекты. Устройства электроснабжения дополнены дизель-генераторной станцией с микропроцессорным управлением типа Gesan-63. В случае пропадания обоих фидеров питания станция автоматически включается и возобновляет подачу электроэнергии. Такое решение по электропитанию напольных устройств СЦБ позволило исключить традиционные отказы при перепадах напряжения и отключениях фидеров, а также при коротких замыканиях в контактной сети и грозовых разрядах.
Для управления движением поездов и контроля за работоспособностью системы на посту ЭЦ установлены автоматизированные рабочие места (АРМ) дежурного по станции (основной и резервный комплекты) и дежурного электромеханика СЦБ, объединенные локальной сетью. В ближайшее время на станции планируется установить автоматизированные рабочие места операторов поста местного управления стрелками (АРМ МУ) и пункта технического осмотра вагонов (АРМ ПТО).
За период эксплуатации МПЦ выявлены ее преимущества по сравнению с предыдущей системой БМРЦ.
Количества отказов снижается за счет более высокого уровня надежности МПЦ и, как следствие, повышается уровень безопасности движения поездов. Это достигнуто за счет резервирования многих функциональных узлов (аппаратных средств МПЦ, каналов передачи информации, АРМов) и высокой эксплуатационной готовности системы к появлению аварийных ситуаций и выходу из них.
МПЦ имеет удобный пользовательский интерфейс с отображением детальной и обзорной схемы станции на АРМах дежурного по станции и электромеханика. Специализированное программное обеспечение снабжено широким спектром технологических функций и опций, которых нет в БМРЦ. В АРМы интегрирована система диагностики с возможностью отображения, регистрации и ведения в архиве информации по отказам и нарушениям в работе напольных устройств СЦБ и технических средств МПЦ. Кроме того, ведение протокола действий эксплуатационного персонала и всей поездной ситуации на станции значительно облегчает поиск причины отказа, его устранение и последующее прогнозирование состояния устройств СЦБ, не допуская полных отказов этих устройств. Средства встроенной диагностики и контроля позволяют определить место отказа устройства вплоть до отдельной печатной платы, стрелки, светофора, рельсовой цепи и др.
Благодаря наличию средств встроенной диагностики и большого числа необслуживаемых элементов системы снижается трудоемкость технического обслуживания. Комплекс МПЦ имеет значительно меньшие габариты по сравнению с традиционными системами ЭЦ и, следовательно, требует меньшую площадь для его размещения. Новый способ контактного монтажа и укомплектование оборудования в отдельно завершенные функциональные блоки и узлы (шкафы объектных контроллеров) в заводских условиях позволяют значительно уменьшить объем строительно-монтажных работ.
В результате за счет сокращения на порядок количества реле и длины внутрипостовых кабелей, уменьшения энерго- и материалоемкости системы, применения современных микропроцессорных источников гарантированного питания, исключения из эксплуатации громоздких пульт-табло, возможности замены устаревших систем ЭЦ без строительства новых постов снижаются эксплуатационные затраты. На участках с высокой интенсивностью движения поездов можно добиться высокой экономической эффективности.
АНАЛИЗ СБОЕВ
В ходе эксплуатации выявлен ряд "узких мест" и недоработок проекта, которые приводили к сбоям в работе МПЦ. Все сбои не относились к числу сложных и были устранены силами дорожной лаборатории службы Ш и Красноярской дистанции СЦБ совместно с сотрудниками сервисных подразделений "Бомбардье
Транспортейшн (Сигнал)". По каждому случаю сбоя дорожной лабораторией СЦБ проводился количественный и качественный анализ, результаты которого представлены далее. Отметим, что отказы напольного оборудования (рельсовые цепи, стрелки и схемы их управления, светофоры и др.) традиционны и в статье не рассматриваются.
В период опытной и начала постоянной эксплуатации МПЦ наибольшее количество отказов происходило в системе передачи данных (локальная сеть системы). Они квалифицировались по следующим признакам: сообщение системы о сбое – "канал индикации разорван"; среднее время продолжительности отказа – 1…3 с; периодичность – часто повторяющийся сбой; род отказа – неопасный;
последствия отказа – пропадание отображения поездного положения на дисплее АРМ дежурного по станции и АРМ электромеханика, иногда сопровождаемое автоматическим переключением дублированных блоков центрального процессорного устройства из режима горячего резервирования в оперативный режим.
Проведенные программные и аппаратные испытания в локальной сети показали, что основной причиной сбоев являлись некачественный монтаж коаксиального кабеля и применение крепления и разъемов низкой категории, не учитывающей специфические требования железнодорожного транспорта (высокий уровень электромагнитных помех, вибрация, шум, широкий разброс рабочей температуры). Даже при незначительной вибрации здания поста ЭЦ от проходящих составов и прочих причин велика вероятность кратковременного пропадания контакта в тройниках – соединителях, креплениях и фиксаторах коаксиального кабеля к оборудованию. Эти недостатки устранены путем замены элементов локальной сети и коаксиального кабеля аналогами отечественного производства с их перемонтажем. В последующем подобные сбои не повторялись.
Наблюдалось большое число отказов отдельных печатных плат стрелочных и светофорных объектных контроллеров. В 2001 г. – четыре случая, в 2002 г. – два случая, в 2003 г. – семь случаев выхода из строя интерфейсных плат.
В основном выходят из строя платы ССМ. Функциональный предварительный анализ, проведенный лабораторией "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" показал, что чаще всего оказывался неисправен преобразователь напряжения DC/DC. Причина этого достоверно не известна. Специалисты службы Ш и дорожной лаборатории СЦБ исследовали этот вопрос. О первопричине поломки преобразователя получены только предварительные результаты. Предполагается, что на входе плат может появляться неотфильтрованное питание в момент работы источника бесперебойного питания в режиме by–pass. Как правило, схемы с высокой интеграцией элементов очень чувствительны к питающему напряжению, поэтому существует большая вероятность выхода их из строя вследствие подачи нестабилизированного напряжения питания.
Наблюдалось значительное количество отказов интерфейсных плат LMP светофорных объектных контроллеров. Методом визуального осмотра установлено, что платы являлись неработоспособными из-за выхода из строя установленных на них ключей. Ключи предназначены для защиты плат от короткого замыкания в цепях питания светофорных ламп. Это подтверждено анализом выдаваемых системой алармов (сообщений о сбоях) и показаний встроенной диагностики. В большинстве случаев алармы имели текстовое сообщение следующего содержания: "Внутренний тест аппаратуры не проходит" и "Сбой в программе накачки". Термин "накачка" здесь обозначает активизацию выходов интерфейсных плат. Если ключ перегорел (разорван), то его выход не может быть активизирован, и он переходит в безопасное состояние. Аналогично и при обрыве нити лампы накаливания. В таком случае объектный контроллер устанавливает красный (запрещающий) сигнал. На практике это подтверждается битьем светофорных головок посторонними лицами.
За время эксплуатации МПЦ зафиксирован единичный случай выхода из строя платы МОТ1 стрелочного объектного контроллера. Выдаваемые системой алармы "Ток перевода выходит за допустимые пределы", "Неисправность АЦП на плате МОТ" и "Сбой в программе управления стрелкой" позволили установить причину сбоя, подтвержденную лабораторией "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" – неисправность аналого-цифрового преобразователя на плате. На АРМе дежурного по станции отображается следующая информация "Объектный контроллер не дает контроля положения стрелки".
Другие случаи выхода из строя плат, например полное "сгорание" платы, обугливание или отсутствие алармов о сбое в работе объектных контроллеров при фактической неисправности платы, за весь период эксплуатации не наблюдались.
ЗАМЕНА ПЛАТ
На основе нормативных документов по системе МПЦ электромеханики СЦБ меняли при неоднократном появлении алармов вышедшие из строя платы на исправные из имеющегося на станции запаса. Все неисправные платы передавались в дорожную лабораторию для исследования причины неисправности. Затем платы передавались разработчикам.
Как показала практика, первоначально установленный запас не удовлетворял потребности для замены неисправных плат и возвращения их обратно на станцию. Поэтому неснижаемый фонд запасных изделий перерасчитали (из расчета 10 % общего числа элементов) и включили его в договор на послегарантийное обслуживание. Запас предусмотрен на интерфейсные платы ССМ, МОТ1, LMP, SCR, COM, OST, все типы ПЗУ, блоки питания шкафов объектных котроллеров и модемы оптические.
Средства встроенной диагностики и современные измерительные устройства позволяют определить место и характер повреждения платы достаточно достоверно. Таким образом, при наличии подготовленного персонала, приборов, измерительного оборудования и инструментальной базы неисправные платы могут быть отремонтированы на месте в сервисном центре дороги и использованы для дальнейшей эксплуатации. Мелкий ремонт неисправных плат и их регулировку можно осуществлять и для других микропроцессорных средств железнодорожной автоматики и телемеханики (СПД-ЛП, ДЦ "Сетунь", РПЦ "Диалог" и др.). За счет уменьшения времени на транспортировку плат появляется возможность иметь более стабилизированный состав запаса. При этом экономятся расходы на комплектующие изделия объектных контроллеров. Платы, не подлежащие восстановлению, а также имеющие неисправности особого характера, должны направляться заводам-изготовителям или поставщику.
Но все же практика ремонта на месте не применяется. Причина одна – разработчики (поставщики) на данный момент не готовы дать гарантию на правильную и корректную работу системы при условии, что отдельно составляющие ее неисправные элементы были отремонтированы силами местных организаций, а не поставлены от завода – изготовителя. На сегоднящий день для уменьшения случаев выхода из строя плат и избежания внештатных последствий целесообразно проводить комплекс мероприятий, направленных на устранение первопричин возникновения отказов, корректировку формы технического обслуживания по результатам проведенных анализов, администрирование и содержание строго регламентированного запаса исправных плат.
РАБОТА НАД ОШИБКАМИ
За время эксплуатации МПЦ выявлено три случая схемных и программных недоработок проекта, которые привели к нарушениям нормальной эксплуатационной работы дежурного по станции по управлению движением поездов.
В июле 2003 г. в лабораторию СЦБ дороги поступило первое сообщение такого рода – дежурный по станции не мог открыть выходной сигнал для отправления поезда со станции. Напольные устройства СЦБ (стрелки, стрелочные секции, участки пути, входящие в маршрут отправления, и участки удаления) находились в соответствующем положении для заданного маршрута и открытия сигнала.
Дежурный электромеханик СЦБ, просмотрев ситуацию на дисплее своего рабочего места, обнаружил, что причиной неисправности являлось не размыкание виртуальной секции, входящей в маршрут отправления. Впоследствии, по результатам проведенного анализа поездной ситуации и действий эксплуатационного персонала на тот момент причина была подтверждена дорожной лабораторией СЦБ. Виртуальная секция является программным объектом и служит для обеспечения логики работы стрелочных секций с несколькими релейными концами при задании маршрутов движения. После искусственного размыкания данной секции нормальная работа сигнала восстановилась.
Это произошло потому, что при изменении программного продукта в соответствии с вводом новой версии (2000 г.) эта опция в свое время не была учтена (отображение состояния виртуальных секций на обзорной схеме станции не предусмотрено). На АРМе дежурного по станции фактически отсутствовала информация о виртуальных секциях. В результате дежурный по станции вовремя не выполнил оперативные действия по предотвращению задержки поезда при его отправлении со станции. По согласованию с "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" служба СЦБ скорректировала программное обеспечение АРМ дежурного по станции и ввела ранее указанную опцию. О порядке ее пользования был проинструктирован эксплуатационный штат станции.
В октябре 2003 г. был случай перекрытия входного сигнала на запрещающее показание из-за схемной недоработки проекта. К одному из стрелочных объектных контроллеров, кроме основных управляющих объектов – стрелок, не входящих в данный маршрут приема, были подключены устройства контроля схода подвижного состава. Задав маршрут приема, дежурный по станции устанавливал далее маршрут отправления с пути приема. В это время стрелка, подключенная к данному контроллеру, и входящая в маршрут отправления, после перевода потеряла контроль. Это подтверждается системным сообщением "Потеря контроля или недоход стрелки".
Вследствие высокой чувствительности к изменению параметров напольных устройств СЦБ объектный контроллер перезагрузился. Во время последующего тестирования устройство сформировало сообщение об отсутствии информации и с других объектов, подключенных к нему (в данном случае от УКСПС). В результате при отсутствии информации от УКСПС (равно как и при сообщении об его срабатывании) из-за установленной зависимости стрелок и сигналов входной сигнал перекрывается на запрещающее показание. По истечении времени ожидания таймера (проведения тестирования) передача информации от контроллера возобновилась с выдачей сообщений о сбое в программе управления стрелкой (стрелка во время задания маршрута переводилась несколько раз подряд). Таким образом, причиной возникновения такой ситуации являлось некорректное схемное решение подключения УКСПС. В результате невыполненный перевод стрелки при задании другого маршрута аппаратно и программно повлек за собой потерю информации от УКСПС и, следовательно, перекрытие входного сигнала. В январе 2004 г. зафиксирован случай перекрытия выходного сигнала при задании маршрута на проход тоже из-за схемной недоработки проекта. К стрелочному объектному контроллеру также, кроме основных управляющих объектов – стрелки, не входящей в описываемый маршрут, было подключено реле, контролирующее ключ-жезл. Задав маршрут на проход, дежурный по станции продолжил дальнейшую эксплуатационную работу. Во время установки маневрового маршрута обесточилось токовое реле перевода стрелки, входящей в этот маршрут.
Вследствие нарушения нормальной работы объектов управления контроллер снимает активизацию выходов, формируя блок сообщений об отсутствии информации с объектов (стрелки и подключенного к данному контроллеру ключа-жезла). В результате при отсутствии информации от ключа-жезла (равно как и при сообщении об его изъятии) из-за установленной зависимости устройств СЦБ перекрывается выходной сигнал. По истечении времени перезапуска объектного контроллера передача информации возобновилась с выдачей сообщений о сбое в программе управления стрелкой. Причина появления данной ситуации аналогична ранее описанному случаю – программная и аппаратная увязка независимых объектов. В настоящее время в сотрудничестве с "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" ведется работа по изменению способа интеграции устройств УКСПС и ключа-жезла в логику МПЦ.
Дорожной лабораторией службы Ш и Красноярской дистанцией СЦБ проведено исследование для выявления подобных некорректных решений и установлено еще несколько возможных случаев перезапусков объектных контроллеров, которые могут повлечь за собой перекрытие поездных сигналов.
ПРАКТИКА ПОДСКАЗЫВАЕТ
Стоит отметить, что за время эксплуатации МПЦ накоплен положительный опыт работы со специалистами компании "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)". В целом это продуктивная деятельность, однако, существует ряд проблем. В первую очередь, это организация удаленного мониторинга за работой системы. Удаленный мониторинг работы МПЦ производственно важен и необходим, так как в случае нарушения нормальной работы специалисты дорожной лаборатории СЦБ получат доступ к диагностической информации и могут оказать своевременную поддержку при поиске и устранении неисправности, а также ускорить процесс получения архивных данных для проведения анализа. В равной мере это необходимо и специалистам сервисных подразделений "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)". Также не решен вопрос реализации в МПЦ команды троекратного перевода стрелки. Автоматизация данной команды способствовала бы ускорению процесса проверки плотности прилегания остряка к рамному рельсу стрелочных переводов, проводимых на станции еженедельно по графику технологического процесса.
Накопленный опыт эксплуатации системы сотрудниками дороги, позволяет разрабатывать и внедрять некоторые технические решения силами местных подразделений. Например, разработанное дорожной лабораторией СЦБ и утвержденное службой техническое решение на подключение дизель-генераторного агрегата типа Gesan-63 к постовым схемам электроснабжения. Его суть заключается в контроле станционных фидеров питания агрегатом без трансляции его обратно на АВР, т. е. "имитация" пропуска электропитания через ДГА. При пропадании обоих фидеров ДГА автоматически запускает генератор и подает гарантированное электроснабжение к напольным и аппаратным устройствам МПЦ. Это решение соответствует всем техническим требованиям и условиям, предъявляемым к станционным схемам электропитания. Оно просто в реализации. К тому же применяется минимальное количество дополнительного оборудования.
Желательно модернизировать рабочее место дежурного по станции, основной и резервный комплект которого в настоящее время размещены раздельно. При переходе от основного комплекта к резервному дежурный по станции должен садиться за другой стол. Это крайне неудобно, так как средства связи находятся на одном столе. Кроме того, требуется дополнительное место и мебель под резервное рабочее место. Сотрудниками дорожной лаборатории предложено совместить оба комплекта АРМ ДСП с помощью демонтажа основания жидкокристаллических мониторов. Эти мониторы устанавливаются на вертикальной планшетной конструкции, закрепляются два системных блока на задней стенке стола. Теперь от основного комплекта к резервному можно переходить с одного места. За счет этого достигается сокращение времени при переключениях, что является важным обстоятельством в случае возникновении неисправности аппаратных или программных средств АРМ при большом объеме поездной и маневровой работы.
В адрес "Бомбардье Транспортейшн (Сигнал)" направлено предложение по использованию третьего центрального процессорного устройства (ЦПУ) Ebilock. Первоначально предполагалось применять третье ЦПУ в качестве запасного. При выходе из строя одного из модулей ЦПУ дежурный электромеханик СЦБ заменяет его на исправный, находящийся в третьем ЦПУ. Очевидно, что это наиболее простой путь решения по использованию запасного устройства, да и выход из строя блоков ЦПУ характеризуется сравнительно низкой вероятностью. Считаем более рациональным использование запасного устройства в качестве оперативного резервного комплекта с возможностью его администрирования (конфигурации ПО центрального процессора). Требования к квалификации обслуживающего персонала, конечно, возрастут. Работники должны четко ориентироваться в сложившейся аварийной ситуации и иметь навыки проведения операции по переходу к резервному комплекту. Для этого необходимо будет обучить персонал и разработать методику переключения ЦПУ.
Полагаем, что настоящая статья дает неполное представление о проблемах, связанных с первым периодом эксплуатации системы микропроцессорной централизации на нашей дороге. По ряду вопросов необходимы дальнейшие исследования, направленные на поиск и реализацию оптимальных решений. Устранение выявленных проектных схемных и программных недоработок, повышение надежности элементов системы, комплексное решение вопросов технического обслуживания и ремонта позволят повысить эффективность работы прогрессивной микропроцессорной централизации Ebilock-950.
Описанные в статье проблемы - детские болезни, имеющие место у любой развивающейся системы. Что, в релейных ЭЦ Вам не доводилось ловить косяки? Ещё хлеще встречаются ошибки проектов. Всё определяется отношением дороги и разработчиков. У Бомбардье с отношением всё в порядке. Специалист ОАО "НИИАС"
Ебилка - абсолютно ненадежная система, не обеспечивающая должным образом безопасность движения. По сути, - ширпотреб. Даже мне, специалисту, скоро будет страшно ездить в поездах.
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ]
