1. Struktura i cechy bezpiecznościowe nastawnicy komputerowej ebilock 850 i 950. W jaki sposób zapewniono bezpieczną pracę nastawnicy.

Nastawnica komputerowa EBILOCK 850 składa się ogólnie rzecz ujmując z kilku poziomów strukturalnych.

Poziom operatorski – na tym poziomie umożliwiono operatorowi wprowadzania za pomocą klawiatury lub myszy odpowiednich poleceń, które następnie są przetwarzane i transmitowane do poziomu zależnościowego. Drugim zadaniem poziomu operatorskiego jest pobieranie informacji o sytuacji ruchowej i stanie systemu z komputera zależnościowego oraz tworzenie obrazu tej sytuacji wyświetlanego na ekranie monitora tzw. Ebiscreen.

Poziom zależnościowy – składa się z dwóch komputerów zależnościowych o identycznej strukturze sprzętowej pracujących na procesorach firmy Motorola. Jeden komputer pracuje jako zasadniczy, a drugi jako gorąca rezerwa. W trakcie pracy w komputerze zasadniczym jednocześnie przetwarzane są 2 programy (A i B) stworzone przez różne zespoły programistów. Analizowane wyniki z tych programów są następnie porównywane. W razie wystąpienia niezgodności, system przełącza się na pracę zasadniczą na komputerze gorącej rezerwy.

Poziom modułów transmisyjnych – przekazują polecenia i meldunki przez dwuprzewodowe pętle transmisyjne danych do obiektów sterowanych. Dzięki tym pętlom połączona jest nastawnica z koncentratorami w terenie z dwóch stron, co powoduje, że nawet w razie przerwy w linii, zawsze istnieje możliwość dotarcia sygnału „z drugiej strony”.

Poziom przewodów z koncentratorów – rozchodzą się przewody do wszystkich obiektów sterowanych w terenie tj. napędy zwrotnicowe, obwody świateł sygnałowych, sterowniki zapór drogowych, urządzenia przekazywania informacji do pojazdu, odbiorniki obwodów torowych.

Zaprogramowanie nastawnicy komputerowej

Nastawnica komputerowa EBILOCK 850 może pracować pod specjalizowanym systemem operacyjnym lub pod standardowym systemem czasu rzeczywistego. W systemie analizowane są bez przerwy równocześnie dwa programy, a następnie są porównywane. Czas realizacji cyklu przetwarzania obu programów wynosi 0,6 s. W razie wystąpienia niezgodności nastawnica przełącza się na pracę na komputer gorącej rezerwy, o czym informowany jest także operator.

Nastawnica musi mieć zapewnione wykrywanie nawet krótkotrwałych zdarzeń występujących w okręgu sterowania. Np. przejazd lokomotywą przez krótki odcinek izolowany nie może pozostać niezauważony. Nastawnica jest zaprogramowana za pomocą wprowadzonych danych w postaci tablicy danych wejściowych o obiektach, którym przypisane są atrybuty stałe i zmienne. Atrybuty stałe to np. nazwa sygnalizatora lub zwrotnicy, a zmienne to stan obiektu np. wyświetlanie sygnału „stój”, zwrotnica w położeniu „+”.

Przetwarzanie zależności zapewnione jest za pomocą tzw. równań zależnościowych, które opisują sposób przetwarzania każdej funkcji systemu dla każdego elementu w celu uzyskania wymaganego stanu.

Bezpieczeństwo i niezawodność nastawnicy komputerowej EBILOCK 850 realizowana jest poprzez dwukrotne zapisywanie danych do przetwarzania w konwencji odwracania wartości bitów i odwracania kolejności bitów. Porównywanie wyników odbywa się na różnych poziomach struktury: na poziomie zależnościowym + synchronizacja i ostatni raz w sterownikach samych obiektów sterowanych. Stan urządzeń sterowanych kontroluje się nadzorując stan zestyków tych urządzeń lub za pomocą próbkowania wielkości prądu.

Połączenia w tej nastawnicy komputerowej wykonane są w sposób kablooszczędny tzn. do koncentratorów doprowadzone są tylko dwukanałowe pętlicowe linie transmisyjnych i dopiero od koncentratora do sterowników konkretnych obiektów przebiega wiele pętli transmisyjnych. Taka struktura powoduje niezawodność połączeń. Sygnał przekazywany jest z nastawnicy przez pętle w postaci w pełni cyfrowej. Dopiero w sterownikach następuje przekształcenie sygnału cyfrowego na sygnał analogowy sterowania pracą obiektów sterowanych.

Bezpieczeństwo nastawnicy komputerowej EBILOCK 850:

- istnieje uzgodniony i zaakceptowany przez specjalistów zapis algorytmu przetwarzania realizujący logikę sterowania

- dwukanałowość przetwarzanych danych w programach napisanych przez różne zespoły programistów zgodnie z ustalonymi zasadami i zapisanych w różnych obszarach pamięci

- następuje pobieranie danych do przetwarzania z dwu zbiorów reprezentacyjnych.

Obieg informacji na pulpicie i czynności dyżurnego ruchu przy włączaniu kierunku samoczynnej blokady liniowej typu eac na linii jednotorowej. Funkcje i charakter sygnałów c, a, a+d, b+d.

Blokada Eac jest obecnie popularnym rozwiązaniem w kolejnictwie polskim, dzięki swoim niewątpliwym zaletom użytkowym. Kolejne posterunki odstępowe połączone ze sobą kablem zależnościowym dwużyłowym, a przekaźniki pracują w sposób kaskadowy.

W przypadku konieczności włączenia kierunku blokady liniowej Eac na linii jednotorowej dyspozytor musi wykonać szereg czynności:

Włączenie blokady rozpoczyna się z chwilą naciśnięcia przycisku Wbl. W obwodzie przekaźnika Wbl kontrolowane są wszystkie stany przekaźników liniowych i przekaźników kierunkowych i dochodzi do wzbudzenia się przekaźnika Nc, który swoim zestykiem włącza napięcie przemienne o wartości 30 V do układu liniowego i sygnał jest przekazywany do pierwszego posterunku w kierunku stacji Następnej.

Na posterunku sygnał kryterium c (prądu przemiennego) zasila przekaźnik Jc, a następnie jest przetransmitowany w kierunku następnego posterunku. Sytuacja powtarza się również na kolejnych posterunkach w kierunku stacji Następnej.

Na stacji Następnej wzbudza się przekaźnik Jc. Od tego momentu za pomocą przycisku Pzk dyżurny na tej stacji poprzez naciśnięcie go zostanie wzbudzony przekaźnik Pzk, a przy spełnionych wszystkich warunkach, odwzbudzi się przekaźnik Dp. Odcina to możliwość odbioru prądu stałego i rozpoczyna nadawanie sygnału prądu stałego w kierunku stacji Pierwszej.

W kierunku stacji Pierwszej wysyłany jest w zależności od wskazań z prostowników zestawu elektronicznego ZEM przez zestyki przekaźników kontroli sygnalizatorów, sygnały prądu stałego kryteriów: a, a+d lub b+d.

Na posterunku najbliższym stacji Następnej odbierane są sygnały prądu stałego przez właściwe do tego przekaźniki liniowe Ja, Ja+Jd, Jb+Jd. Powoduje to w konsekwencji w zależności od sygnałów nadawanych na semaforze wjazdowym, nadanie odpowiednich sygnałów na sygnalizatorach odstępowych oraz sygnały prądu stałego przekazywane są na następny posterunek w kierunku stacji Pierwszej.

Sygnały prądu stałego docierają do stacji pierwszej. Wzbudza się przekaźnik Jb oraz przekaźnik Op, który swoim zestykiem odwzbudza przekaźnik Nc, a to powoduje wyłączenie nadawania sygnału c. Na posterunkach dochodzi do zwolnienia przekaźników JcP itd. Zestyki przekaźnika Op i przekaźników Ja, Jb i Jd umożliwiają wyświetlenie światła zezwalającego na semaforze wyjazdowym stacji Pierwszej.

Przejazd pociągu przez szlak powoduje kolejno zwalnianie przekaźników torowych It, a także przekaźników liniowych J i zostaje podany sygnał zabraniający jazdy na semaforach kolejnych posterunków odstępowych.

Zwalnianie blokady

Może nastąpić automatycznie po wjeździe pociągu na stację Następną, co jest zalecane w przypadku szlaków jednotorowych. Następuje to poprzez wzbudzenie przekaźnika Zwp. Zwolnienie blokady jest również możliwe do dokonania w sposób manualny poprzez wciśnięcie przycisku Zwbl, które inicjuje przejście w stan czynny przekaźnika Nc i nadanie sygnału c w kierunku stacji Pierwszej.

1. Dochodzi do wzbudzenia przekaźnika Jc pod warunkiem jednak, że szlak jest wolny, co może być kontrolowane przez przekaźniki torowe It.

2. Przy spełnionych wszystkich warunkach, odwzbudza się przekaźnik Op.

3. Na stacji Pierwszej przy czynnym przekaźniku Jb, wzbudza się przekaźnik Nc i do linii transmisyjnej jest ponownie włączany sygnał c i transmitowany do stacji Następnej.

4. Na stacji Następnej dochodzi do wzbudzenia przekaźnika Dp, który wyłącza nadawanie prądu stałego do obwodu liniowego.

5. Następuje wygasanie na kolejnych posterunkach sygnałów i zwolnienie przekaźników liniowych i kierunkowych.

6. Zwolnienie przekaźników Jd oraz Jb na stacji Następnej powoduje zwolnienie przekaźnika Nc i wyłączenie nadawania sygnału c. Na kolejnych posterunkach odstępowych zwalniają kolejno przekaźniki JcN – koniec procesu zwalniania blokady.

Opisać zadania odcinkowego dyżurnego ruchu. Podać zasady tworzenia i funkcje realizowane w lcs.

Urządzenia zdalnego sterowania ruchem (ZS) umożliwiają prowadzenie ruchu z jednej nastawni na obszarze kilku posterunków. Pracownikiem Nastawni Zdalnego Sterowania jest odcinkowy dyżurny ruchu. Polecenia nastawcze i meldunki o stanie urządzeń i sytuacji ruchowej muszą być szybko i niezawodnie transmitowane między obsługą i pulpitem sterowniczym a urządzeniami w terenie.

Urządzenia zdalnego sterowania ruchem składają się z:

- wyposażenia Nastawni Zdalnego Sterowania (NZS)

- wyposażenia Obiektów Zdalnego Sterowania lub Miejscowego Sterowania (OZS lub OS)

- linii transmisyjnych łączących NZS i OZS oraz urządzenia zasilające.

Urządzenia NZS obejmują:

- wyposażenie stanowiska odcinkowego dyżurnego ruchu

- zestaw mikrokomputerów realizujących funkcje wprowadzania poleceń dyżurnego i przetwarzania ich na postać transmitowaną do OZS

- modemy transmisji poleceń i odbioru meldunków oraz układy przetwarzania odebranych meldunków

Urządzenia OZS obejmują:

- modemy transmisji meldunków do i z NZS

- moduły zgodnego z adresem przekazywania poleceń do urządzeń nastawczych i adresowania meldunków od urządzeń nastawczych

Zdalne sterowanie ruchem – scentralizowane sterowanie urządzeniami SRK na obiektach zdalnie sterowanych z nastawni zdalnie sterowanej (NZS), a w ramach tego podstawowe funkcje to:

-Wprowadzanie poleceń dyżurnego dotyczących

- nastawiania przebiegów pociągowych i manewrowych w okręgu ZS objętym przekaźnikowymi lub komputerowymi urządzeniami srk

- indywidualnego nastawiania zwrotnic i sygnalizatorów na obszarze ZS

- obsługi urządzeń samoczynnej i półsamoczynnej blokady liniowej oraz urządzeń samoczynnej sygnalizacji przejazdowej

- sterowania urządzeniami sygnalizacji pożarowej i włamaniowej, elektrycznego ogrzewania rozjazdów, oświetlenia itp.

1. Zbieranie informacji o miejscu znajdowania się pociągu w obszarze kontrolowanym

2. Obrazowanie aktualnej sytuacji ruchowej w postaci liczby i numerów pociągów umieszczonych na ogólnych, przeglądowych i szczegółowych szkicach układów torowych kontrolowanego obszaru

3. Prezentowanie planowanego i rzeczywistego wykresu ruchu pociągów dla dowolnego wycinka i całego obszaru

4. Kontrola zgodności jazd rzeczywistych i planowanych

5. Przesyłanie dla posterunków ruchu poleceń dyspozytora np. odwoływanie pociągu

6. Regulacja, synchronizacja i zmiana czasu w całym systemie

7. Przechowywanie i wywoływanie rozkładu jazdy dowolnego pociągu i rozkładu jazdy dla posterunku

8. Archiwizowanie procesu ruchowego

9. Tworzenie i przechowywanie dzienników ruchu wszystkich posterunków

10. Tworzenie raportów stacyjnych i dyspozytorskich np. raporty o przebiegu pociągów

11. Tworzenie zestawień statystycznych np. nt. regularności ruchu

12. Wykrywanie konfliktów ruchowych i tworzenie systemów doradczych

13. Przekazywanie informacji o pociągu dla podróżnych

14. Przekazywanie informacji do organów tj. np. jednostki ochrony kolei

15. Kierowanie do sektorów ruchu pasażerskiego i towarowego dla celów tj. śledzenie przesyłek

Obiekty Zdalnego Sterowania OZS realizują funkcje tj.:

1. Odbiór poleceń z NZS

2. Automatyczna realizacja poleceń indywidualnych i grupowych dotyczących np. przebiegowego nastawiania oraz poleć samoczynnie powtarzanych

3. Nadawania meldunków o stanie urządzeń i sytuacji ruchowej danego posterunku do NZS

4. Programowej obsługi urządzeń SRK, czyli sprawdzanie warunków realizacji poleceń

5. Rejestracji zdarzeń

6. Programowej obsługi transmisji z i do NZS

7. Odtwarzania na żądanie zapisów rejestratora zdarzeń na terminalach technicznych

Wyposażenie pojazdowe i liniowe dla etcs poziom 2.

Europejski System Sterowania Pociągiem (European Train Control System) jest to system odpowiedzialny za zapewnienie możliwości bezpiecznego prowadzenia pociągu na europejskich szlakach kolejowych. System ma być stosowany głównie dla kolei dużych prędkości, a jego cechą charakterystyczną jest to, że opiera się on na kabinowej informacji dostarczanej bezpośrednio ze szlaku. System ETCS jest częścią większego systemu ERTMS (European Rail Traffic Management System), która ma zapewnić w przyszłości większą interoperacyjność kolei operujących na obszarze Europy. Uzgodniono cztery najważniejsze warunki, jakim musi sprostać przejazd pociągu kolei dostatecznie interoperacyjnej:

1. Przejazd bez zatrzymywania się na granicach

2. Przejazd bez zmieniania lokomotywy na granicach

3. Przejazd bez zmieniania maszynisty na granicach

4. Przejazd bez wykonywania jakichkolwiek innych niż standardowo określone w ERTMS zadań przez maszynistę.

System ERTMS składa się z 2 części:

1. System GSM-R – kolejowa odmiana łączności komórkowej GSM przeznaczonej do transmisji danych pakietowych wykorzystywanych w celu np. lokalizacji, telemetrii, telematyki, jako nośnik danych do ETCS oraz do transmisji głosowej ETCS – dotyczy sygnalizacji kabinowej i automatyzacji prowadzenia pociągów.

2. ETML – (European Traffic Management Layer) – Europejska Warstwa Zarządzania Ruchem

W zależności od stopnia zaawansowania systemu ETCS, podzielono go na 3 poziomy oznaczające także stopień przepustowości linii i maksymalną dopuszczalną prędkość.

Poziom 2 – za pomocą obwodów torowych jest przekazywana sygnał do lokomotywy nt. zajętości odstępu i dopuszczalnej prędkości jazdy. Na tym poziomie sygnalizatory przytorowe mogą nie być instalowane o ile wszystkie kursujące po tym szlaku lokomotywy wyposażone są w urządzenia ETCS poziomu 2. Na poziom 2 składają się ponadto urządzenia, które muszą być zainstalowane w lokomotywie tj. urządzenie do obsługi cyfrowego kanału radiowego (EURORADIO), tor musi być dodatkowo wyposażony w Centra Sterowania RBC komunikujące się z lokomotywą. Generalnie jest to poziom bazujący na ciągłej dwukierunkowej wymianie transmitowanych danych. Parametry 2 poziomu ETCS: czas następstwa t_n = 2 min 30 sek., liczba pociągów na godzinę N_max = 24 poc/h, V_max = 300 km/h.

Na Centralnej Magistrali Kolejowej obecnie instalowany jest poziom 1 ETCS, a na linii E-30 Legnica – Wrocław instalowany jest na ponad 80 km odcinku poziom 2 ETCS.

Wyposażenie górki rozrządowej dla automatyki rozrządzania wagonów.

System Automatycznej Regulacji Prędkości Odsprzegów (SARPO) stanowi nową jakość w prowadzeniu operacji rozrządu i umożliwia przeprowadzanie rozrządu metodą „prowadzenie do celu” w odróżnieniu od metody „strzał do celu”. Elementy systemu SARPO to:

1. Urządzenia hamujące – punktowy hamulec torowy czynny typu KX-HTC-3. Posiada on dwa stany: „hamuj” i „nie hamuj”. Hamulce torowe ułożone są po kilka elementów w kilkunastu sekcjach wzdłuż toru, co umożliwia quasi-ciągłe regulowanie prędkości odsprzęgu. Odsprzęg wjeżdżający w sekcję hamulców w stanie „hamuj” zmniejsza się jego energię kinetyczną.

2. Urządzenia pomiaru energii – sterowanie odsprzęgiem odbywa się na podstawie poziomu jego energii kinetycznej, który jest obliczany w postaci energii chwilowej na podstawie masy i prędkości odsprzęgu. Pomiar masy odsprzęgu jest dokonywany przy jego wjeździe na tor kierunkowy poprzez pomiar nacisku każdego koła na szynę. Pomiar prędkości i położenia odsprzęgu jest prowadzony za pomocą czujników torowych osi. Wyniki pomiarów przekazywane są do estymatora prędkości i położenia, z którego następnie otrzymuje się ocenę energii kinetycznej odsprzęgu jako funkcję czasu lub drogi.

3. Urządzenia realizacji systemu – podsystem SCTO/TK zbudowany na bazie systemu mikroprocesorowego o inteligencji rozproszonej. Jego zadaniem jest śledzenie zmian energii kinetycznej odsprzęgu.

4. Urządzenia wizualizacji i operowania rozrządu – system jest wyposażony w zespół wizualizacyjno – operatorski umożliwiający operatorowi nadzorowanie prowadzonego rozrządu.

5. Zespół rejestratora zdarzeń

6. System Utrzymania i Diagnostyki

Właściwości SARPO:

1. Precyzyjne i bezpieczne prowadzenie odprzęgów do celu 
- brak uszkodzeń ładunków i taboru - brak konieczności dopychania wagonów 
2. Relatywnie niski koszt zabudowy systemu 
- elastyczna konfiguracja dopasowana do potrzeb każdej stacji - możliwość sukcesywnej zabudowy, modernizacji i rozbudowy
- możliwość integracji z innymi systemami funkcjonującymi na górce  - brak konieczności długotrwałego wycofywania obiektu z eksploatacji 
3. Wysoka podatność diagnostyczna i utrzymaniowa
- rozbudowany monitoring stanu technicznego - rejestracja historii zdarzeń, z możliwością wizualizacji graficznej.

Scharakteryzować systemy kontroli dyspozytorskiej i srk w Metrze Warszawskim

Mózgiem metra jest Centralna Dyspozytornia, zlokalizowana na terenie Stacji Techniczno-Postojowej Kabaty. Stanowiska dyspozytorskie kontrolują ruch pociągów, działanie urządzeń energetycznych oraz urządzeń sanitarnych i mechanicznych. Pracę urządzeń energetycznych nadzoruje dyspozytor energetyczny wyposażony w komputerowy system zdalnego sterowania szwajcarskiej firmy SAUTER. System, zbudowany w oparciu o układy mikroprocesorowe, kontroluje i zapewnia szybkie sterowanie wszystkimi urządzeniami elektrycznymi i trakcyjnymi. Jednostka centralna systemu, zainstalowana w Centralnej Dyspozytorni, zbiera informacje o stanie nadzorowanych urządzeń oraz dokonuje analizy tych danych. 
Za prawidłowe prowadzenie ruchu pociągów oraz bezpieczeństwo posażerów odpowiada dyspozytor ruchu, który ma do dyspozycji:

• komputerowy system monitorowania ruchu pociągów pozwalający na lokalizację każdego z nich na trasie metra,

• system TV przemysłowej umożliwiającej obserwację stacji,

• system łączności przewodowej i bezprzewodowej zapewniającej łączność z dyżurnymi poszczególnych stacji,

• brygadami ratownictwa technicznego, maszynistami pociągów na trasie oraz służbami miejskimi  - policją, strażą pożarną i pogotowiem ratunkowym.

Ze względu na wagę tej funkcji, stanowisko dyspozytora jest zdublowane. Informacje nadchodzące z poszczególnych obiektów oraz polecenia wydawane przez dyspozytora przedstawiane są na monitorze w postaci tekstowych list dialogowych lub w formie graficznej. Praca wszystkich urządzeń zapisywana jest do banku danych.