CC BY
32666
Электронное моделирование
УДК 004.416.6
Автоматизация проектирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики на базе АРМ-ПТД версии б
Б. П. Денисов, Н. И. Рубинштейн, С. Н. Растегаев, Н. Ю. Воробей
Петербургский государственный университет путей сообщения Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах»
Аннотация. Рассмотрены новые возможности автоматизированного рабочего места проектировщика технической документации версии 6. Приведено описание новых модулей автоматизации проектирования, а также модернизации существующих. Обозначены перспективы развития автоматизированного рабочего места проектировщика технической документации.
Ключевые слова: автоматизация проектирования; АРМ-ПТД; АРМ-ТРЦ.
1 Введение
Петербургский государственный университет путей сообщения совместно с ООО «ИМСАТ» уже более 10 лет разрабатывает средства автоматизации проектирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики. В настоящее время автоматизированным рабочим местом проектировщика технической документации (АРМ-ПТД) оборудовано более 400 рабочих мест в 50 проектных институтах, из них более 200 рабочих мест -АРМ-ПТД версии 6. За время эксплуатации АРМ-ПТД доказал свою эффективность при проектировании устройств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) на станциях и перегонах. Автоматизация различных проектных операций в АРМ-ПТД и выявление технических ошибок, допускаемых во время проектирования, позволяет повысить качество технической документации и сократить сроки выполнения проектов.
2 Структура АРМ-ПТД версии 6
АРМ-ПТД [1] имеет гибкую модульную структуру, и комплектация каждого рабочего места может быть выбрана пользователем индивидуально в зависимости от потребностей. Программное обеспечение АРМ-ПТД версии 6 адаптировано для работы на современных операционных системах, таких как Windows Vista и Windows 7. Основным модулем АРМ-ПТД, с помощью которого осуществляется управление всеми пользовательскими проектами, является менеджер проектов (рис. 1). Он обеспечивает сетевой режим работы с проектами, работу с базой занятости, управление функциями автоматизированного монтажа и различных редакторов.
За последнее время в данный модуль было внесено большое число изменений, например, переработана база занятости узлов, клемм и контактов реле (рис. 2):
- база занятости узлов и клемм объединена с базой занятости и состояния контактов реле;
- обновление базы занятости происходит при выполнении операции «Анализ принципиальных схем»;
- переработан алгоритм обновления базы занятости, что позволило существенно сократить время, затрачиваемое на данную операцию;
- отображаемые ошибки, относящиеся к занятости и состоянию контактов, дублируются во вкладке «База занятости»;
Электронное моделирование
67
- для лучшего визуального восприятия состояния контактов реле отображаются разными цветами.
Проектирование любого нового объекта начинается со схематического плана станции - основного исходного документа для проектирования электрической централизации. В АРМ-ПТД для создания новых и редактирования уже созданных схематических планов станций применяется специализированный графический редактор (рис. 3). В нем заложены все требования и нормы технологического проектирования, предъявляемые к данному типу документов. При вводе и редактировании схематического плана используется база данных оборудования коллективного пользования. В настоящее время осуществляется разработка новой версии модуля схематического плана станции на базе универсального графического редактора, аналогичного редактору двухниточ-
ного плана, кабельных сетей, что позволит обойти ограничения, существующие в текущей версии редактора. Новая версия модуля схематического плана и сопутствующих таблиц (таблиц взаимозависимости и т. д.) планируется к выпуску в 2013 году.
В АРМ-ПТД при проектировании напольного технологического оборудования используются разработанные средства автоматизации, такие как:
- автоматизированное формирование таблиц взаимозависимости на основе схематического плана, в том числе с расчетом параметров переездной сигнализации;
- автоматизированное формирование двухниточного плана станции с фазочувствительными или тональными рельсовыми цепями на основе схематического плана;
- автоматизированное формирование схемы канализации тягового тока на основе двухниточного плана станции.
Файл Опции Сервис ?
^ ^ w d] Активный проект: JНовый проект 3
Структура проекта | монтаж | Баи занятости | Поиск/замена | J
S-jQfl Мои проекты 51 53 Навагинекая Э Й RP8-82 Й-01 АБТЦ перегона Лужская - ТВП Северный 5) 01 Веймарн, АБ_Корректироека й <91 Операции | Свойства | ZI Совместная работа
Работа с проектом ведётся в сетевой режиме Пеоейти в локальный оежим
Э -Qj Перегон Мга-Назия 5HJ23 Pshish БН01 Beene 51 ЙЗ сг. Кайшэдорис Й-01 ст. Кобралово 51-01 Семрино 5) Work т '^й Котлы-2 51 53 ЭЦ ст. Галич Й J0l Мамонове 51 -53 ст. Пример \2\ Обновить инФоонашю о проекте 1 Операции
Создать папку Упорядочить содержимое. Печать... [™Й Экспоет... Ж Удалить из гоугты |ГЭ Обзоо папки пооекга Устранить конфликты контакте© оеле... Архивное копирование
Создать копию... Основная надпись листов
Пдгмметпы... Синтез... Л
< Предпросмотр недоступен >
Рис. 1 Менеджер проектов АРМ-ПТД версии 6
68_______________________________________________________________Электронное моделирование
Рис. 2 База занятости
Рис. 3 Редактор схематических планов станций
69
Электронное моделирование_____________
Создание новых или редактирование существующих двухниточных планов станций осуществляется в универсальном графическом редакторе. Кроме этого, данный редактор позволяет создавать и редактировать кабельные сети станций, путевые планы и кабельные сети перегонов, схемы внешнего вида аппаратов управления и другие документы.
В модуле кабельных сетей станций существуют функции автоматизации, такие как перенос объектов с двухниточного плана на кабельную сеть, трансляция проводов по выделенным объектам, расчет жильности в зависимости от количества проводов в кабеле и расчет длины кабеля между объектами (в соответствии с указаниями И-81-77). Соединение объектов кабелем и расстановка разветвительных муфт выполняются пользователем. В настоящее время ведется переработка модуля кабельных сетей, заключающаяся в расширении его функциональных возможностей.
Одним из важнейших этапов проектирования устройств ЖАТ является создание принципиальных и монтажных схем. Для этого в АРМ-ПТД существует специ-
ализированный редактор принципиальных схем (рис. 4), позволяющий формировать принципиальные схемы из библиотечных элементов. При соединении элементов проводами происходит не только геометрическое, но и логическое связывание, что позволяет строить логические модели принципиальных схем. Сформированные принципиальные схемы в формате АРМ-ПТД дают возможность произвести их автоматизированный монтаж.
Важнейшим этапом автоматизированного монтажа является анализ принципиальных схем, во время которого осуществляется проверка принципиальных схем и выявляются ошибки, допущенные при их вводе, например:
- использование несуществующих контактов реле и выводов блоков;
- повторное использование контактов реле и выводов блоков;
- отсутствие обмоток реле на принципиальных схемах;
- отсутствие контактов при наличии обмоток реле на принципиальных схемах;
- разное состояние контактов реле и др.
Рис. 4 Редактор принципиальных схем
70
Электронное моделирование
Следующим этапом автоматизированного монтажа является размещение приборов на стативах или в релейных шкафах. Данную функцию осуществляет специализированный модуль расстановки приборов (рис. 5). Для упрощения размещения оборудования в данном модуле существует возможность сортировки приборов по типам, а также визуальная подсветка тех мест на стативах, где прибор может быть размещен. Также в данном
модуле предусмотрена автоматизация набивки полок и верхних клеммных панелей в соответствии со стативом-шаблоном. Кроме того, с помощью данного модуля осуществляется разделка напольных кабелей по клеммам кроссовых стативов. После завершения расстановки приборов на принципиальные схемы могут быть автоматически нанесены монтажные адреса приборов и переходы с кроссового статива.
Рис. 5 Модуль расстановки приборов
Формирование монтажных схем релейных и кроссовых стативов осуществляется модулем синтеза монтажной документации, в котором предусмотрено большое количество опций монтажа, предназначенных для гибкой настройки способа монтажа и вида монтажной документации. Список опций и база оборудования для монтажа непрерывно дополняются по запросам пользователей.
Сформированные монтажные карточки могут быть открыты в редакторе мон-
тажных карточек, разработанном на базе универсального графического редактора. В нем при необходимости монтажная документация может быть отредактирована, причем для этого пользователю требуется указать только вид операции (соединение или разъединение) и выводы приборов. Прямые и обратные монтажные адреса прописываются или удаляются автоматически.
Монтаж аппаратов управления в АРМ-ПТД также осуществляется в авто-
Электронное моделирование
71
матизированном режиме на основе внешнего вида аппарата управления и принципиальных схем.
Модуль синтеза спецификаций оборудования позволяет автоматически сформировать спецификацию напольного оборудования на основе двухниточного плана станции и схемы кабельной сети, а также постативную спецификацию или спецификацию релейного шкафа на основе базы монтажа. После этого может быть сформирована заказная спецификация с возможностью экспорта в программу Excel с разбивкой на листы.
Следует отметить, что выдача проектной документации осуществляется в отраслевом формате. Формат выходных документов АРМ-ПТД версии 6 полностью соответствует формату документов автоматизированного рабочего места ведения технической документации (АРМ-ВТД) и не требует дополнительной конвертации.
В настоящее время во многих проектных организациях для проектирования ЖАТ применяется программа AutoCad. АРМ-ПТД версии 6 позволяет экспортировать техническую документацию в формат DWG.
3 Новые возможности АРМ-ПТД версии 6
Новым техническим решением является модуль синтеза путевых планов перегонов для системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями (АБТЦ) на основе графа возможных расположений рельсовых цепей и поиска оптимального пути на нем в соответствии с заданными критериями. Данный модуль позволяет проводить синтез с учетом критериев оптимальности, таких как минимальное число рельсовых цепей, минимальная разница длин смежных (т. е. работающих от одного генератора) рельсовых цепей и других. Доказано, что автоматизированный синтез путевого плана перегона дает возможность получить меньшее число рельсовых цепей на перегоне по сравнению с неавтоматизированным методом, а также исключить ошибки, которые могут
быть допущены при неавтоматизированном проектировании путевого плана перегона.
Новым направлением в АРМ-ПТД является проверочный расчет регулировочных характеристик тональных рельсовых цепей (ТРЦ) [2]. Для этого специалисты ПГУПС создали автоматизированное рабочее место анализа работы и построения регулировочных таблиц тональных рельсовых цепей АРМ-ТРЦ [3]. В соответствии с решением комиссии ТЦТТТ в конце 2011 г. АРМ-ТРЦ принят в постоянную эксплуатацию и рекомендован для выполнения проверочных расчетов параметров рельсовых цепей и использования его в учебном процессе вузов железнодорожного транспорта (специальность «Автоматика и телемеханика»). Развитием АРМ-ТРЦ является версия 2.0 (рис. 6), которая может работать как в составе АРМ-ПТД, так и отдельно.
АРМ-ТРЦ версии 2.0 предназначен для создания, просмотра и редактирования схематических изображений рельсовых цепей, а также построения на их основе регулировочных таблиц.
Разработанный программный продукт не имеет аналогов по предоставляемой функциональности и удобству интерфейса пользователя. В АРМ-ТРЦ пользователь работает с привычными графическими элементами принципиальной электрической схемы. Элементы представляют собой совокупность графического изображения части электрической цепи или путевого развития (топологии) и программного модуля с математической моделью. Задача построения моделей вручную чрезвычайно кропотливая, требует высокой квалификации проектировщика, постоянного внимания и сосредоточенности, так как объем работы для построения математических моделей достаточно велик. АРМ-ТРЦ обладает уникальной возможностью автоматического построения математических моделей по сформированным пользователем схематическим изображениям рельсовых цепей.
72
Электронное моделирование
Рис. 6 Пользовательский интерфейс АРМ-ТРЦ версии 2.0
Схематическое изображение рельсовой цепи формируется в специализированном графическом редакторе с использованием библиотечных элементов. Исходными данными для формирования схематических изображений рельсовых цепей являются принципиальные электрические схемы, двухниточный план станции или перегона и кабельная сеть.
Применяемая математическая модель (на основе теории четырехполюсников) позволяет учитывать изменение электрического сигнала (модуля и аргумента) при прохождении его по каждому из элементов, входящих в исследуемую рельсовую цепь.
АРМ-ТРЦ осуществляет автоматизированный расчет параметров и составление регулировочных таблиц для тональных рельсовых цепей (рис. 7) на станциях и перегонах на основе проверки работоспособности рельсовых цепей в режимах:
1) контроля рельсовых цепей, который включает в себя:
- при свободной рельсовой цепи -нормальный режим, режим исключения
перегрузки на путевых приемниках, контрольный режим (за исключением неконтролируемых ответвлений в разветвленных ТРЦ), режим контроля схода стыков (КСС), режим обеспечения зоны дополнительного шунтирования (для перегонных РЦ, находящихся в зоне проходных светофоров);
- при занятой рельсовой цепи - шун-товой режим и режим контроля очередности занятия ответвления (КЗО).
2) в режиме АЛС - при занятой рельсовой цепи и в режиме короткого замыкания.
В существующих методах расчета регулировочных характеристик ТРЦ используются номинальные значения параметров элементов рельсовых цепей и не учитываются возможные отклонения параметров от номинальных значений, достигающих 10 и более процентов.
Известны случаи, когда тональные рельсовые цепи, находящиеся в эксплуатации, отрегулированные по утвержденным нормалям и отвечающие всем эксплуатационным требованиям, тем не менее работают неустойчиво.
Электронное моделирование
73
Регулировочная таблица режима КРЦ
Наименование fH/fw, Рц Гц
НЕП
Н7П
Н9П
НЦП
Н13П
Н15П
Н17П
Ч25П
Особые условия:
Наличие Rk, Ом Наличие R3, Ом Наличие ПК I РК ПК 1 РК УТЗ при п
0,28
0,28
0,28
0,28
0,23
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
0,28
Регулировочная таблица режима АЛС
Наименование КТ U, в S1KT, ВА 11кг, А Cos <р Частота АЛС, Гц 1ал с. А, не менее
КТ Н-1 143,0 83,72 0,38 0,63 50 2,0
КТ 1-3 137,5 82,27 0,37 0,64 50 2,0
КТ 3-5 159,5 93,20 0,42 0,64 50 2,0
КТ 5-7 121,0 72,05 0,33 0,59 50 2,0
КТ 5 110,0 67,37 0,31 0,57 50 2,0
КТ 7-9 121,0 72,36 0,33 0,60 50 2,0
КТ 9-11 143,0 85,83 0,39 0,66 50 2,0
КТ 11-ЧД 132,0 76,81 0,35 0,61 50 2,0
КТ НД-14 115,5 69,50 0,32 0,59 50 2,0
КТ 1412 137,5 82,75 0,38 0,65 50 2,0
КТ 12-10 187,0 112,26 0,51 0,68 50 2,0
КТ 10-8 198,0 118,23 0,54 0,66 50 2,0
кт е 165,0 95,82 0,44 0,63 50 2,0
Рис. 7. Регулировочные таблицы, составленные с применением АРМ-ТРЦ
АРМ-ТРЦ позволяет осуществлять расчет регулировочных характеристик с учетом фактических допускаемых отклонений значений параметров элементов. Такой расчет [4] должен обеспечить более надежную и устойчивую работу проектируемых ТРЦ, а также рельсовых цепей, находящихся в эксплуатации.
К перспективам развития АРМ-ПТД следует отнести:
- адаптирование программного обеспечения для проектирования систем управления движением поездов в метрополитене;
- адаптирование программного обеспечения для проектирования микропроцессорных систем централизации и автоблокировки;
- завершение разработки режима реконструкции и модернизации устройств ЖАТ.
Для развития модуля АРМ-ТРЦ предполагается автоматизировать построение
схематических изображений рельсовых цепей на основе двухниточных планов станций и перегонов и принципиальных электрических схем.
4 Заключение
АРМ-ПТД версии 6 предоставляет широкие возможности для автоматизации проектирования систем ЖАТ. Применение АРМ-ПТД позволяет существенно сократить время, затрачиваемое на проектирование устройств и систем ЖАТ, и повысить качество технической документации.
АРМ-ПТД может использоваться как проектными организациями и фирмами, так и вузами железнодорожного транспорта в учебном процессе.
Ознакомиться с программным обеспечением АРМ-ПТД 6.0 и пройти стажировку можно в лаборатории автоматизации проектирования и моделирования ПГУПС.
74
Электронное моделирование
Библиографический список
1. Василенко М. Н. Новые возможности автоматизации проектирования систем железнодорожной автоматики на базе АРМ-ПТД / М. Н. Василенко, Б. П. Денисов, М. С. Тря-сов // Современные тенденции развития средств управления на железнодорожном транспорте : сборник докл. МНПК, посвященной 50-летию ВНИИАС. - Звенигород, 2006. - 306 с.
2. Василенко М. Н. Расчет параметров и проверка работоспособности бесстыковых тональных рельсовых цепей / М. Н. Василен-
ко, Б. П. Денисов, В. Б. Культин, С. Н. Расте-гаев // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2006. - № 2 (7). - С. 104112.
3. Безродный Б. Ф. Автоматизация расчета параметров и проверки ТРЦ / Б. Ф. Безродный, Б. П. Денисов, В. Б. Культин, С. Н. Рас-тегаев // Автоматика, связь, информатика. -2010. - № 1. - С. 15-17.
4. Растегаев С. Н. Учет отклонений параметров элементов при расчете ТРЦ / С. Н. Растегаев // Автоматика, связь, информатика. - 2010. - № 5. - С. 36-37.
Самый долгий период без защит на кафедре длился 4 года - между 1950 и 1955 годами.
