architektura szp-1 - Przejazdy Kolejowo

SZP-1 – system
zabezpieczenia przejazdu
KNT Przejazdy Kolejowo-Drogowe,
Warszawa, marzec 2015
v
ZAKŁADY AUTOMATYKI KOMBUD S.A.
 Produkty i usługi SRK
 Projektowanie, produkcja, zabudowa,
serwis
 Prawie 25 lat na rynku
 Ponad 500 instalacji SRK
 Ponad 100 inżynierów automatyków i
elektroników
FIRMA
v
ESTER
Ekonomiczny system zdalnego sterowania i
kierowania ruchem kolejowym
 Przeznaczony dla lokalnych linii kolejowych
 Obniżenie kosztów eksploatacji
 Skrócenie czasu zabudowy
 Usprawnienie procesów utrzymaniowych
Projekt zrealizowany w ramach Programu Operacyjnego
„Innowacyjna Gospodarka 2007-2013”
Nowe produkty opracowane
w ramach projektu ESTER
v
 System zdalnego sterowania ruchem pociągów MOR-2lcsr,
 Ekonomiczny system urządzeń stacyjnych – MOR-3E,
 System liczników osi SKZR-2 z interfejsem radiowym,
 Samoczynna sygnalizacja przejazdowa dla linii wielotorowych (max 4 linie) –
RASP-4.4Ft
 Energooszczędne sygnalizatory LED,
 Modułowy system zabezpieczenia przejazdu z transmisją radiową – SZP-1
SYSTEM ZABEZPIECZENIA
PRZEJAZDU SZP-1
v
SZP-1
SZP-1
OPIS SYSTEMU
 Samoczynne zabezpieczenie przejazdu,
możliwa lokalna obsługa ręczna,
 Przejazdy kategorii A,B,C,E,
 Obsługuje do 4 torów + 1 bocznicowy,
 Oparty na czujnikach torowych zliczających osie,
 Energooszczędne sygnalizatory LED,
 Zasilanie wykorzystujące energię odnawialną,
 Bezprzewodowa transmisja danych,
 Zdalne monitorowanie i kontrola systemu (UZK),
 Poziom integralności bezpieczeństwa – SIL 4
SZP-1
PARAMETRY GRANICZNE
 Monitorowane przejazdy:
• Liczba torów – max 4 + 1 bocznicowy
• Sygnalizatory drogowe - max 4
• Rogatki - max 4
• Czujniki torowe - max 16
• Tarcze TOP - max 8
 Warunki środowiskowe:
• Zakres temperatur: -400C ÷ +850C
• Wilgotność < 95%
• Odporność na EMC zgodne z PN-EN 50121:2002
 Czas reakcji: RT - 2s
 Czas startu urządzenia: max 2min
 Cykl życia produktu: 20 lat
ARCHITEKTURA
SZP-1
ARCHITEKTURA SZP-1
OGÓLNA STRUKTURA
Typowy system SSP używającej licznikowych elementów zajętości toru:
ARCHITEKTURA SZP-1
… bardziej szczegółowo:
Strefa przejazdu
Czujniki torowe
SZP-CT
SZP-CT
KANAŁ 2
KANAŁ 1
KANAŁ 2
KOM-G
KOM-G
MODEM
MODEM
S1
S2
MODEM
MODEM
Lokalna sieć
kontenera
Urządzenia kanału 1 lub jednokanałowe
Urządzenia kanału 2
Urządzenia transparentne lub bezprocesorowe
Moduły zewnętrzne
SZP-ZZ
KANAŁ 1
KANAŁ 2
KOM-G
KOM-G +
CWC
KOM-G +
CWC
UZK
router
SZP-DP
firewall
RS232
Transmisja
radiowa
SZP-ZZ
Zasilanie
solarne
SZP-ACC
RS485
SZP-ACC
KOM-G
SZP-C
KANAŁ 1
KOM-G
SZP-C
KOM-G
KOM-G
TSR
KANAŁ 2
RS485
SZP-C
KANAŁ 1
KOM-G
SZP-C
KANAŁ 2
KOM-G
SZP-CT
KANAŁ 1
KOM-G
SZP-CT
RS232
Karty
czujników i
TOP
Tarcze TOP
SZP-IO
SZP-IO
SZP-KB
SZP-KB
KANAŁ 1
KANAŁ 2
KANAŁ 1
KANAŁ 2
ARCHITEKTURA SZP-1
DWUKANAŁOWA ARCHITEKTURA 2 z 2
Dwukanałowa ścieżka przetwarzania – od detekcji zajętości, do reakcji:
 karty obsługi czujników drogowych,
 sterowniki decyzyjne,
 kanały komunikacyjne
 sterowanie tarczami top,
 urządzenia sygnalizacyjne i zabezpieczające przejazd,
 redundantne zasilanie kontenera
ARCHITEKTURA SZP-1
ZASADY BEZPIECZEŃSTWA
 Jednokanałowe zadziałanie w wypadku działań związanych
z przyjmowaniem stanu bezpiecznego:
• Przejście w stan ostrzegania,
• Stwierdzanie awarii systemu lub jego elementu,
• Załączenie sygnału OSP1 dla pojazdu szynowego, itp.
 Wymaganie całkowitej dwukanałowej zgodności w wypadku działań
potencjalnie niebezpiecznych:
• Przejście w stan oczekiwania,
• Zerowanie systemu, itp.
ARCHITEKTURA SZP-1
ZASADY BEZPIECZEŃSTWA
 Kontrola czasu wystąpienia zdarzeń systemowych:
• cykl komunikacji,
• międzykanałowe znaczniki życia,
• skutecznego załączenia sygnałów,
• pętle główne aplikacji (watchdog).
 Kontrola wiarygodności danych
 Kontrola wiarygodności systemu (autodiagnostyka i krzyżowa
weryfikacja)
ARCHITEKTURA SZP-1
ZASADY BEZPIECZEŃSTWA OBECNE NA KAŻDYM ETAPIE
 Karty wartościujące dwa komplety sygnałów
 Karty SZP-C – dwuprocesorowe, niezależne przetwarzanie sygnałów
czujnikowych, równoległe obwody załączenia OSP1, szeregowe załączenia OSP2,
 Karty SZP-SD – dwukanałowe, równoległe załączenie sygnalizacji
 Moduł SZP-MOZ – dwukanałowy, równoległe obwody odcięcia
zasilania
 Polecenia specjalne – wymagana zgodność inicjacji polecenia przez
UZK w każdym kanale, potwierdzone międzykanałowo
ARCHITEKTURA SZP-1
KOMUNIKACJA
 Dedykowany protokół komunikacyjny, ukształtowany zgodnie z normą
PN EN 50159, realizujący wymagane środki zabezpieczające przed:
powtarzaniem, kasowaniem, wstawianiem, zmianą kolejności,
uszkodzeniem i opóźnieniem komunikatu:
• Identyfikacja stron dialogu,
• Kontrola numeru sekwencyjnego,
• Kod integralności danych,
• Kontrola czasu transmisji,
• Kod kryptograficzny, i inne dodatkowe …
PROCES
ROZWOJOWY
SZP-1 PROCES ROZWOJOWY
ZGODNY Z NORMAMI
 Proces rozwojowy - wymagania norm branżowych CENELEC, m.in.:
• PN-EN 50126 - Specyfikacja niezawodności, dostępności,
podatności utrzymaniowej i bezpieczeństwa
• PN-EN 50128 Oprogramowanie kolejowych systemów
sterowania i zabezpieczenia
• PN-EN 50129 - Elektroniczne systemy sterowania ruchem
związane z bezpieczeństwem,
• PN-EN 50159 - Łączność bezpieczna w systemach
transmisyjnych
SZP-1 PROCES ROZWOJOWY
ZAPEWNIENIE JAKOŚCI
 Cykl rozwoju, dokumentacja, testowanie, walidacji, zgodnie z
wymaganiami norm, m.in.:
• Iteracyjny cykl specyfikacji, projektowania, implementacji,
testowania z walidacją na każdym etapie,
• Dywersyfikacja procesów rozwojowych – niezależne platformy
sprzętowe i systemy operacyjne, niezależne zespoły realizujące
poszczególne kanały elementów systemu,
• Niezależny asesor projektu – Instytut Kolejnictwa
SPECYFICZNA
FUNKCJONALNOŚĆ
SYSTEMU
SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ
GŁÓWNA MOTYWACJA:
Zwiększenie dostępności
SELEKTYWNOŚĆ
Selektywne przeprowadzanie wybranych operacji:
 wyłączanie, załączanie torów,
 zerowanie torów i urządzeń zabezpieczenia przejazdu,
 stwierdzenie przejazdu kontrolnego na torze,.
SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ
KONFIGUROWALNOŚĆ
System konfigurowalny w zakresie:
 liczby torów,
 rozmieszczenia elementów detekcji zajętości,
 rozmieszczenia elementów zabezpieczenia przejazdu,
 rozmieszczenia tarcz ostrzegawczych przejazdowych,
 modułów opcjonalnych,
SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ
INNE
 W trybie automatycznym – dodatkowe żądanie „ręczne” żądanie
ostrzegania,
 Stwierdzanie manewrów i przedłużony czas ostrzegania,
 W trybie ręcznym - ciągłe śledzenie zajętości i usterek urządzeń
detekcji zajętości,
 Tryb „długiej sekcji” – możliwy przejazd z pełną prędkością,
 Możliwość powiązania ze stacyjnym systemem zależnościowym.
URZĄDZENIE
ZDALNEJ
KONTROLI
URZĄDZENIE ZDALNEJ KONTROLI
CECHY FUNKCJONALNE
 Monitorowanie i zdalna kontrola jednego lub wielu przejazdów,
 Wizualizacja stanu zabezpieczenia przejazdu,
 Wizualizacja stanu zajętości torów,
 Zdalna kontrola ograniczona do wydawania poleceń specjalnych:
• zerowanie
• wyłączenie/załączenie toru
• zezwolenie na lokalne sterowanie ręczne, powrót do trybu
automatycznego,
URZĄDZENIE ZDALNEJ KONTROLI
URZĄDZENIE ZDALNEJ KONTROLI
CECHY FUNKCJONALNE
 Stany usterkowe poszczególnych elementów,
 Częściowa informacja diagnostyczna,
 Zdarzenia awaryjne systemu - lista alarmów do potwierdzenia,
 Kontrola dostępu (logowanie),
 Kompletna rejestracja zdarzeń systemowych w lokalnej bazie danych,
 Wieloetapowe bezpieczne procedury wydawania poleceń specjalnych
URZĄDZENIE ZDALNEJ KONTROLI
PANEL DIAGNOSTYCZNY
CECHY FUNKCJONALNE
 Serwisowa obsługa w kontenerze,
 Monitorowanie stanu - funkcjonalność UZK,
 Narzędzia diagnostyczne dla montera,
 Umożliwia lokalne wyzerowanie systemu,
PANEL DIAGNOSTYCZNY
SYGNALIZATORY LED
SYGNALIZATORY LED
SZP-1 UŻYWA DIOD ŚWIECĄCYCH LED W:
 sygnalizatorach drogowych,
 lampkach sygnalizacyjnych drągów rogatek,
 tarczach ostrzegawczych przejazdowych.
SYGNALIZATORY LED
CECHY FUNKCJONALNE ROZWIĄZANIA
 Niski pobór energii,
 Charakterystyka kątowa intensywności świecenia, barwa
emitowanego światła, oraz odporność na światło fantomowe –
zgodnie z normą PN EN 12368
 Średnia żywotność źródła światła – rzędu 10 tys. godz. (1 rząd
wielkości dłużej niż żarówki)
SYGNALIZATORY LED
CECHY FUNKCJONALNE ROZWIĄZANIA
 Automatyczna kompensacja temperaturowej zmiany jasności
 Eksploatacja w zakresie temp. -40 do 85 st. C, wilgotność do 95%
bez kondensacji
 EMI/EMC - PN-EN 61000-4-4:2010, PN-EN 61000-4-5:2010, PN-EN
61000-4-11:2007
 Okres eksploatacji 20 lat
SYGNALIZATORY LED
CECHY UTRZYMANIOWE
 Kontrola jasności świecenia poprzez analizę punktu pracy na prądowo –
napięciowej charakterystyce elementu,
 Okresowy pulse-test w stanie wygaszenia,
 Stwierdzanie uszkodzenia diod na zwarcie w stanie załączenia sygnału.
 Zasilanie i diagnostyka używa tej samej pary przewodów
SYGNALIZATORY LED
CECHY INSTALACYJNE
 Zasilanie i diagnostyka używa tej samej pary przewodów
 W komorze sygnalizatora umieszczone są wyłącznie elementy świecące
– obwody sterowania umieszczone są w kontenerze/szafce przytorowej
 Napięcie zasilające – 18V dla sygnalizatorów drogowych
 Własna konstrukcja komory, ale znormalizowane wkłady komorowe
ZASILANIE
SOLARNE
ZASILANIE SOLARNE
CECHY FUNKCJONALNE
 Zasilanie oddalonych głowic czujników najazdowych i tarcz TOP,
 W połączeniu z komunikacją radiową eliminują potrzebę połączenia
kablowego między głowicą a kontenerem,
 Moduł ładowania baterii - współpracuje z handlowymi panelami 24V
ZASILANIE SOLARNE
CECHY FUNKCJONALNE
 Moduł ładowania - dynamiczna zmiana punktu pracy w celu
optymalnego obciążenia źródła,
 Powierzchna robocza 2 m2 - jedna głowica czujników i tarcz TOP dla
dwóch torów (łącznie z modemem radiowym)
 Rozwiązanie zapewnia ciągłą pracę głowicy z wyłączeniem krótkich
okresów najcięższych warunków oświetlenia zewnętrznego,
ZASILANIE SOLARNE
CECHY UTRZYMANIOWE
 Kontrola obwodu panela solarnego,
 Kontrola stanu naładowania baterii,
 Kontrola prądu ładowania i prądu obciążenia baterii,
 Informacja diagnostyczna przekazywana do sterowników decyzyjnych.
KOMUNIKACJA
RADIOWA
KOMUNIKACJA RADIOWA
CECHY FUNKCJONALNE
 Komunikacja między głowicami czujników najazdowych a
sterownikami decyzyjnymi,
 Komunikacja między sterownikami decyzyjnymi a UZK,
 Protokół transmisji, przewiduje komunikację w kanale otwartym,
 Medium jest transparentne (miedź, światłowód, łączność radiowa),
 Konfiguracja zależna od lokalnych warunków – z reguły jeden modem
radiowy związany z jedną głowicą obsługującą dwa tory.
KOMUNIKACJA RADIOWA
CECHY FUNKCJONALNE
 Przykładowe pasma komunikacyjne możliwe do użycia:
• ISM 433 MHz
• ISM 868 MHz
• ISM 2400 MHz (Wi-Fi)
 Zależne od lokalnych
warunków (strefa Fresnela)
KOMUNIKACJA RADIOWA
CECHY FUNKCJONALNE
 Kryptograficzne zabezpieczenie transmitowanej treści (wymaganie
normy PN EN 50159)
 Niski współczynnik użycia pasma („duty cycle”):
• minimalizacja poboru mocy,
• dostosowany do wymagań komunikacyjnych w darmowych
pasmach,
• protokół gwarantuje określony czas reakcji systemu i
dostarczenie do sterowników wszystkich zdarzeń jezdnych,
KOMUNIKACJA RADIOWA
NAPĘD ROGATKOWY
RHR-TSR
NAPĘD ROGATKOWY
CECHY FUNKCJONALNE
 Napęd hydrauliczny,
 Bezpiecznik wielokrotnego użytku,
 Długość drąga: 3-6 m,
 Zakres temperatur pracy: -45 do 80 st. C,
 Termostat i podgrzewanie cieczy roboczej,
 Dwa niezależne uzwojenia silnika do otwierania i zamykania rogatki,
 Stowarzyszony moduł odłączania zasilania (MOZ) do blokowania
napędu w pozycji zamkniętej,
NAPĘD ROGATKOWY
CECHY UTRZYMANIOWE
 Interfejs RS 485, dedykowany protokół komunikacyjny,
 Stwierdzanie i raportowanie:
• usterek napędu,
• utraty ciągłości drąga,
• błędów sekwencji krańcówek stwierdzających pozycję drąga,
• przekroczonego czasu osiągnięcia zadanej pozycji,
 Instalacja hydrauliczna – bezobsługowa,
 Bezpiecznik wielokrotnego użytku - min. 20 zadziałań.