1. эксплатуционая часть компьютерные системы дц
 Скачать 85.86 Kb.
|
|
2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 2.1 Перспективная автоматизированная система управления перевозочным процессом В приложении Б приведена структура перспективной АСУ перевозочным процессом. В ней выделяются следующие основные элементы (относительно самостоятельные проекты): - сеть диспетчерских центров; - управляющие системы; - единая модель перевозочного процесса (ЕМПП); -информационно-управляющая система для линейных районов управления “АСТРА” (Автоматизация Станционных Технологий Работы в увязке с Автоматикой); - хранилище данных о перевозочном процессе и аналитические задачи на его основе. Проект “Сеть диспетчерских центров” включает в себя создание типовой инфраструктуры для автоматизации задач управления перевозочным процессом на сетевом и региональном уровнях и прикладные комплексы задач, реализующие сквозные информационно-управляющие технологии, из которых компонуются АРМ конкретных диспетчеров и других работников ГЦУП и ЦУПР. В рамках этого проекта формируются также требования к информационно-управляющим технологиям АСУ, реализуемой в рамках комплекса “АСТРА”. В частности, работникам ГЦУП и ЦУПР должна быть обеспечена в едином графическом интерфейсе выдача по запросу данных о накоплении вагонов в сортировочном парке, наличии их на местах погрузки-выгрузки. Особым элементом ЦУПР является АРМ поездного диспетчера. В нем кроме реализации полного набора информационно-управляющих технологий работы поездного диспетчера должны присутствовать функции. В рамках проекта “Управляющие системы” предусматривается создание совокупности оптимизирующих математических моделей, которые определяют согласованный подвод грузов к портам и крупным потребителям. Под каждую такую модель потребуется то или иное изменение технологии управления перевозочным процессом. Эти изменения по мере их появления вызывают соответствующие корректировки проектов “Сеть диспетчерских центров” и “АСТРА”. Проект “ЕМПП” предполагает формирование единой информационной среды для всей АСУ перевозочным процессом. В настоящее время каждая разработка (АСОУП, ДИСПАРК, ЕЦДУ, АСУСС и др.) имеет свои базы данных с разным набором сведений, несогласованными классификаторами и т.д. Создание единой модели перевозочного процесса подразумевает унификацию всех понятий, в том числе по таким важнейшим объектам перевозочного процесса, как отправки грузов, контейнеры, вагоны, поезда, локомотивы, локомотивные бригады. Основной объем данных ЕМПП зарождается на линейном уровне в процессе решения задач информатизации технологических операций на АРМ станционных работников в увязке с устройствами железнодорожной автоматики. В рамках проекта “ЕМПП” определяются требования к этой информации. Формирование самих первичных данных для ЕМПП реализуется в проекте “АСТРА”. Проект “АСТРА” предусматривает решение целого ряда вопросов. Прежде всего, это поэтапная интеграция выполняемых разработок по линейному уровню в типовую систему с единой программно-технической и информационной основой при сохранении конкурентной среды в сфере прикладного развития и внедрения на объектах железных дорог. Далее, развитие комплексов на отдельных объектах до автоматизированных систем, охватывающих целые линейные районы с созданием опорных центров управления местной работой. “АСТРА” должна обеспечить обслуживание всех станций (сортировочных, припортовых, нефтеналивных, промежуточных и т.п.) линейного района. В нее также должны быть интегрированы элементы всего комплекса информационных технологий. Кроме того, на основе требований единой информационной среды операций с объектами перевозочного процесса должны быть построены автоматизированные системы линейного уровня. При этом “АСТРА” осуществляет первичное формирование самой ЕМПП. Предусматривается реализация системы “АСТРА” на серверах двух уровней: опорных станций и общедорожном (региональном) сервере линейного уровня. Должен произойти переход на массовое использование на линейном уровне средств автоматизированной фиксации операций с объектами перевозочного процесса: прибытие, отправление, проследование, готовность поездов к отправлению (бортовой компьютер на локомотиве), фактический роспуск комплекс горочный микропроцессорный (КГМ) и др., уточнение состава сформированного поезда системой автоматической идентификации номеров вагонов (САИД “Пальма”). То же, по группам вагонов, выставляемым на подъездные пути: перестановка вагонов (групп) с пути на путь, включая подъездные. И, наконец, предусмотрено широкое использование носимых терминалов (приемосдатчики, операторы пунктов технической передачи вагонов на подъездные пути и др.) наряду со стационарными АРМами линейных работников. В системе “АСТРА” реализуются задачи двух классов: информационно-управляющие и аналитические (оптимизация местной работы линейного района, планирование поездообразования, формирование графиков исполненной работы: подачи-уборки вагонов, работы маневровых локомотивов, расчет и оперативный анализ показателей работы смен и комплексных бригад и т.д.). Именно они и составляют суть нижнего уровня управления - опорного центра. Объединение в проекте системы нижних элементов двух проектов: “Сеть диспетчерских центров” и “ЕМПП” определяется необходимостью построения цельной автоматизированной системы для линейного района, в которой вопросы создания исходной информации и ее использования тесно переплетены и реализуются на общем программно-техническом комплексе относительно самостоятельной группой специалистов. Проект “Хранилище данных о перевозочном процессе и аналитические задачи на его основе” предусматривает функционирование баз данных длительного хранения, отражающих показатели перевозочного процесса и работу всех подразделений сети. Он предполагает создание механизма многофакторного анализа достигнутых результатов, тенденций, потерь с подготовкой проектов стратегических решений по данным анализа. Реализация в полном объеме задач информатизации технологических операций перевозочного процесса создает основу для внедрения безбумажной технологии перевозочного процесса и обеспечивает первичное формирование единой модели перевозочного процесса. 2.2 Современные системы диспетчерского управления. Автоматизированные центры диспетчерского управления (АЦДУ) и центры управления перевозками в регионе ЦУПР, основаны на системах диспетчерской централизации ДЦ. Разработка этих систем ведется рядом организаций (в том числе и на железных дорогах), что уже привело к появлению на сети новых компьютерных ДЦ (Диалог, Сетунь, ДЦ-МПК, Тракт, Юг), отличающихся между собой аппаратным составом и программным обеспечением, которые в ряде случаев несовместимы друг с другом. Кажущаяся простота реализации системы ДЦ, отсутствие повышенных требований по безопасному функционированию аппаратуры и каналов связи побуждает разработчиков к созданию новых систем, причем современная техническая база позволяет без особого труда их разрабатывать и внедрять. Эти устройства обладают меньшими габаритами и энергоемкостью, более надежны, позволяют реализовать ряд новых функциональных возможностей на программном уровне. При этом, как правило, обеспечивается автоматизированное ведение графика движения поездов и приложений к нему, предусматривается возможность автоматизированного задания маршрутов следования поездов, выдачи справочной информации. В некоторых системах сделана попытка прогнозирования поездной ситуации и автоматической разработки графика движения поездов. В последнее время появился также ряд нормативных документов, регламентирующих функции систем ДЦ и способы их реализации. Анализ современных автоматизированных систем диспетчерского управления показывает, что в их состав должен входить ряд подсистем, информационно связанных между собой и дополняющих друг друга. Подсистема телемеханики, обладая высокой информативностью, универсальностью и защищенностью сообщений, является технической основой автоматизации диспетчерского управления. В системах ДЦ используются разнообразные принципы и структуры построения телемеханических устройств, разные протоколы обмена информацией, методы ее кодирования. Для реализации единого подхода и обеспечения совместимости различных систем ДЦ целесообразно ввести стандартизированный в рамках отрасли протокол обмена сообщениями между устройствами центрального поста, станционными устройствами, линейными пунктами, отдельными устройствами в составе АЦДУ и ЦУПР, стандартизированные интерфейсы пользователя (оператора). В этом направлении проведена определенная работа. Разработаны нормативные документы, регламентирующие построение пользовательских интерфейсов, которые обеспечивают отображение информации и обработку графиков движения поездов. Необходимо выработать обоснованные рекомендации по цветовой палитре изображений, условным обозначениям элементов путевого развития станций, перегонов и их состояния, выдаче сигналов экстремальных или нештатных ситуаций, требующих быстрого вмешательства оператора, вводу команд с минимальным числом операций, построению систем меню и подсказок. Такие рекомендации должны разрабатывать специалисты по инженерной психологии и эргономике, совместно с разработчиками систем. В современной системе диспетчерской централизации устройства ЛП должны быть интегрированы с управляющими устройствами ЭЦ. Для этого аппаратура ЛП должна быть построена на основе специализированных (по показателям безопасности и надежности) программируемых микропроцессорных контроллерах универсального применения. Такой подход позволит не только сократить объем аппаратуры на станциях, но и обеспечит оперативное решение ряда задач, использование более эффективных алгоритмов управления, уменьшение суммарной загрузки каналов и времени на обмен информацией. Для реализации этих требований микропроцессорный контроллер, используемый в качестве устройства ЛП, должен отвечать требованиям обеспечения безопасности движения поездов, иметь достаточное количество управляющих входов и выходов контроля состояния дискретных сигналов, достаточный объем памяти и высокое быстродействие. Кроме того, контроллер должен иметь порты для увязки со станционными устройствами системы ДК, каналами связи (встроенные модемы или аналогичные устройства), обеспечивать возможность наращивания и комплектования. Обеспечение безопасности движения поездов в системах автоматизированного диспетчерского управления является обязательной функцией, не выделенной в отдельную подсистему, но выполняемой каждой функциональной, технической, программной подсистемами. Традиционно функции обеспечения безопасности движения поездов возлагались на системы ЭЦ и автоблокировки. Однако необходимо учитывать, что ДЦ должна обеспечивать возможность бесперебойного регулирования движения поездов на укрупненных диспетчерских кругах при значительной интенсивности движения поездов. При концентрации управления участками в ЦУПР должны использоваться высокопроизводительные и эффективные средства передачи информации, ее обработки и представления, включающие в себя базы данных, средства моделирования и прогнозирования возможных изменений поездной ситуации, АРМ диспетчерского персонала различных оперативных служб. Объектами управления и контроля для ДЦ являются локальные системы автоматики на станциях и перегонах, с которыми непосредственно связаны устройства ЛП системы ДЦ. При построении этой системы по иерархической структуре появляется возможность рационального распределения функций между уровнями управления по критериям загрузки технических средств, обеспечения их высокой надежности и эффективности, живучести системы управления по ее основным функциям. Верхний уровень такой структуры - устройства ЦП, нижний - ЛП, увязанные с ними ЭЦ и автоблокировка. Между ними находятся уровни, реализующие функции передачи и обработки информации. Среди функций, распределенных между уровнями системы управления, существуют такие, которые относятся к обеспечивающим безопасность движения поездов по условиям технического состояния подвижного состава, пути, искусственных сооружений и поездной ситуации, сложившейся на участке в данный момент времени. Информация о допустимой скорости движения поезда в этом случае формируется на нижних уровнях системы управления, полностью соответствующей требованиям обеспечения безопасности движения поездов. Исключение составляет информация о временных ограничениях скорости и о снятии некоторых ограничений по условиям безопасности с устройств ЭЦ или автоблокировки для сохранения движения поездов при отказах технических средств этих систем. Такую информацию, возникающую на верхних уровнях и реализующуюся на нижних, принято называть “ответственными” командами. При автоматизированном диспетчерском управлении процессы сбора, обработки, хранения и распределения информации о временных ограничениях скорости (как плановых, так и внеплановых), о снятии ограничений по условиям безопасности сконцентрированы в ЦУПР. Это позволяет своевременно и оперативно обрабатывать информацию, вводить и отменять команды, сокращать вынужденные задержки поездов. При этом возникает необходимость обеспечения безопасной обработки и передачи информации в устройствах ЦП и ЛП, т.е. создания и применения специализированных устройств и методов обеспечения безопасности в системах ДЦ. Рассмотрим методы обеспечения безопасности в системе ДЦ, условно разделив ее на три части: аппаратура ЦП, канал передачи информации, аппаратура ЛП. Устройства ЦП алгоритмически и технически значительно сложнее устройств автоблокировки или ЭЦ, а обеспечение безопасности составляет сравнительно небольшую часть общего комплекса их функций. Поэтому выполнение требований безопасности вустройствах ЦП традиционным путем - введением аппаратной избыточности и специальных безопасных средств контроля функционирования - нецелесообразно, так как потребует значительных и неоправданных затрат. В то же время устройства ЦП, базирующиеся на достаточно мощных компьютерах, как правило, регулярно обслуживаются и имеют развитую систему диагностики и прогнозирования технического состояния аппаратуры. Режим непрерывного круглосуточного функционирования устройств ЦП требует установки двух ПЭВМ, одна из которых является основной, а вторая - резервной. В этом случае появляется возможность ввода и передачи “ответственных” команд последовательно во времени двумя устройствами - основным и резервным, что исключает возможность ошибочного появления “ответственной” команды и ее выполнения в ЛП, где осуществляется контроль наличия этих команд по специальным меткам. Существует и другой подход к формированию и передаче “ответственных” команд, при котором в качестве второго, дублирующего устройства ввода ответственных команд используется АРМ старшего диспетчера или дежурного по отделению или направлению, связанный с устройствами ЦП локальной сетью передачи информации. При этом выполняется требование ввода “ответственных” команд двумя операторами, а сама операция ввода выполняется по специальной процедуре. В обоих случаях устройство ЛП для реализации “ответственной” команды должно принять и обработать обе команды ТУ. Такие технические решения и дополняющие их специальные алгоритмы обработки “ответственных” команд определяют возможность создания устройств ЦП спараметрами, обеспечивающими безопасность движения поездов без применения аппаратной избыточности вычислительных средств и специальных аппаратно-программных методов контроля их функционирования. Кроме того, высокий уровень безопасности достигается применением тестирующих программ, специальных процедур ввода и обработки информации, дублирования передачи “ответственных” команд, отличающимися между собой сообщениями, временным контролем выполнения этих команд. Использование АРМ ДНЦО для подтверждения ввода диспетчером “ответственной” команды позволяет в некоторых случаях отказаться от полного резервирования устройств ЦП, используя “плавающее” резервирование. Так, если в АЦДУ или ЦУПР имеется десять рабочих мест поездных диспетчеров, управляющих 10 диспетчерскими кругами, достаточно установить 13 рабочих мест ДНЦ (10 основных и 3 резервных), обеспечивая их 30%-ый резерв. Естественно, все АРМы ДНЦ должны иметь возможность работы на любом из диспетчерских кругов с минимальными операциями по их специализации. Для устройств передачи информации основным методом обеспечения безопасности является введение информационной избыточности в кодовые комбинации команд телеуправления (ТУ) и телесигнализации (ТС), т.е. передача их с помощью помехозащищенных кодов с минимальным кодовым расстоянием не менее dmjn = 4. Дальнейшее повышение достоверности передачи информации ТУ достигается введением специальных меток в сообщения с ответственной командой и специальных процедур их обработки, введением квитирования каждой команды ТУ. Это позволяет обеспечить высокую достоверность информации, исключить возможность возникновения ошибок в принимаемой из каналов связи информации для всех сообщений ТУ и ТС. Для повышения надежности каналов передачи информации должна предусматриваться их кольцевая структура с основным и резервным каналом связи. Вопросы структурного построения сетей обмена информацией между ЦП и ЛП, протоколов этого обмена и принципов защиты информации необходимо решать на отраслевом уровне для обеспечения заданных параметров систем ДЦ и возможности их взаимоувязки. Важным вопросом является применение локальных сетей передачи информации между отдельными структурными и функциональными частями АЦДУ и ЦУПР. Локальная сеть стала неотъемлемой частью управляющей инфраструктуры любой организации, поддерживая необходимые информационные потоки и создание общей базы данных. Учитывая специфику работы ДЦ и необходимость обеспечения безопасного и бесперебойного движения поездов, особое внимание следует уделить и его информационному обеспечению. Локальная вычислительная сеть (ЛВС) выполняет важную функцию по обмену информацией между АРМами диспетчерского персонала, руководителями служб и оперативными работниками. Она должна нести ответственность за сохранность и гарантированную доставку передаваемой информации. Анализ применяемых в настоящее время типовых ЛВС показал, что наиболее распространенная технология Internet без существенной доработки не может удовлетворить требованиям надежности сети, необходимым для ЛВС АЦДУ. Им отвечает ЛВС, организованная по типу Token Ring, (Смотреть приложение В) обладающая свойствами самовосстановления и гарантированной доставки информации. Для защиты информации при ее передаче в ЛВС необходимо использовать помехозащищенное кодирование. В устройствах ЛП требования безопасности выполняются традиционными методами: дублированием аппаратуры с безопасным сравнением контрольных сигналов, программной избыточностью и т.д. Обработка и реализация “ответственных” команд должна допускаться только при полной исправности устройств ЛП с соответствующим логическим контролем. Таким образом, для успешной реализации программы внедрения автоматизированного диспетчерского управления движением поездов на сети дорог страны необходимо разработать и ввести в действие нормативные документы, регламентирующие: -построение каналов передачи информации на всех уровнях системы с учетом требований безопасности движения поездов; -отображение информации в АРМах оперативного персонала в условиях АЦДУ и ЦУПР с учетом требований эргономики, эстетики, инженерной психологии; -применение операционных систем и структур программного обеспечения в компьютерных элементах ДЦ, перечень программном реализуемых функций, требующих унификации и стандартизации, и стандарты по их построению; -эксплуатационно-технические требования (ЭТТ) к системам ДК, определяющие область их применения, выполняемые функции, методы построения и согласования с другими управляющими системами; -ЭТТ к специализированным безопасным контроллерам, применяемым в системах ДЦ, ДК, ЭЦ; -ЭТТ к реализации “ответственных” команд с указанием их перечня, возможных процедур ввода и выполнения, параметров технических средств для решения этой задачи. Кроме того, необходимо проводить работы по разработке требований к системам автоматизированного проектирования (САПР) программного обеспечения устройств ЦП и ЛП, по разработке ЭТТ к АРМ дежурного инженера диспетчерского поста как обязательной составной части устройств ДЦ, ДК и др. Важным и далеко не простым вопросом применения микропроцессорных и компьютерных систем ДЦ является доступность для обслуживающего персонала, возможность участия в процессе отладки устройств, модернизации систем и корректировке их функций. Это связано в первую очередь с требованиями обеспечения безопасности движения поездов. При решении этой задачи необходимо учитывать следующие обстоятельства. Во-первых, все современные компьютерные системы управления, тем более такие сложные системы, как ДЦ и ЭЦ, обязательно должны иметь в своем составе автоматизированное рабочее место дежурного инженера, предназначенное для контроля за работоспособностью аппаратуры системы и диагностики ее технического состояния. Во-вторых, современные многослойные печатные платы с плотным монтажом, содержащие многоконтактные элементы, не могут при отказах подвергаться восстановлению вне заводских условий, а создание при каждой дистанции специализированных участков по ремонту и восстановлению печатных плат нецелесообразно. Поэтому для таких систем наиболее рациональным является замена отказавших модулей на месте эксплуатации с последующим их восстановлением на предприятии-изготовителе. В-третьих, известно, что при любой корректировке программного обеспечения высока вероятность ошибок, особенно если ее производит не профессионал. Учитывая, что от программного обеспечения систем управления зависит выполнение требований безопасности движения поездов, любое его изменение требует высокой ответственности и профессионализма с последующей проверкой на специальных моделирующих тренажерах. Как правило, разработчики систем управления и их программного обеспечения берут на себя всю ответственность за его адекватность и корректность. В случае несанкционированного вмешательства в программное обеспечение со стороны обслуживающего персонала или других лиц разработчики снимают с себя ответственность. Таким образом, появляется еще одна проблема, требующая законодательного решения взаимоотношений между разработчиком системы (поставщиком) и потребителем при содержании и обслуживании устройств, их модернизации и изменении функций. |