Вычислительный комплекс системы управления движением поездов

Аннотация

Соловьев В. П., Корнев Д. А. Вычислительный комплекс системы управления движением поездов. Описан процесс разработки и проектирования виртуального вычислительного комплекса с учетом решаемых задач и нагрузки на аппаратное обеспечение в зависимости от количества обслуживаемых единиц подвижного состава.

Введение

В настоящее время для непрерывного контроля поездной ситуации на участке железной дороги (ж. д.) и управления движением используется система диспетчерской централизации (ДЦ). Получившая наибольшее распространение система ДЦ Сетунь состоит из современной системы телемеханики с высокоскоростным обменом информацией между центральным распорядительным постом (ЦП) и линейными исполнительными пунктами (ЛП) и может контролировать участок ж. д. протяженностью до 1200 км (рис. 1). На ЦП располагаются автоматизированные рабочие места (АРМ) поездных диспетчеров ДЦ, сервер для хранения всей оперативной и справочной информации и компьютеры рабочих станций (РС) Связь, объединенные в локальную вычислительную сеть (ЛВС). С помощью сервера ДЦ взаимодействуют с информационными системами. Рабочие станции «Связь» взаимодействуют с линейными пунктами ДЦ по линиям связи через встроенные в них модемы.

Основная часть

Структура системы автоведения тепловоза УСАВП–Т включает в себя (рис. 1): КМ – контроллер машиниста; АЛС – автоматическую локомотивную сигнализацию; МКС – модуль коммутации и сопряжения; БС – блок процессорный; БМС – блок мобильной связи; БПЛК – блок питания локомотивный; БИВМ – блок измерения высоковольтный модульный; БИД – блок измерения диагностический; БК – бортовой компьютер; БСГД – блок процессорный с графическим дисплеем; ВК – высоковольтную камеру; КЭО – электропневматический клапан тепловоза; ПМ – пневмомодуль; ДД1–ДД4 – датчики давления тормозной системы; ДТ1–ДТ3 – датчики топливной системы и температуры наружного воздуха. Для интеграции системы автоведения локомотива в систему ДЦ Сетунь разработана структура системы, содержащей дополнительный вычислительный комплекс (ВК), который позволяет осуществлять текущее взаимодействие обеих систем при рациональном использовании вычислительных ресурсов (рис. 1). Вычислительный комплекс принимает, распределяет, обрабатывает и передает оперативную информацию между ЛВС ДЦ и системами автоведения локомотивов, находящихся на участке ж. д., контролируемом ДЦ. При этом ВК выполняет функции: – шлюза для получения входной информации от ЛВС ДЦ, системы автоведения локомотива, комплекса локомотивных устройств обеспечения безопасности (КЛУБ), а также передачи выходной информации соответствующим системам; – формирования базы данных о параметрах поезда (типа, веса, ограничения режимов движения, числе локомотивов и вагонов поезда); – расчета мощности, которая может быть реализована локомотивом; – решения задачи оптимального управления локомотивом.

Рисунок 1 – Структура взаимодействия системы автоведения поезда и ВК на базе системы диспетчерской централизации Сетунь

Для моделирования процессов, происходящих в ВК, и определения вероятностных нагрузок на ресурс требовалось соблюдение двух принципиально важных условий: правдоподобной траектории нагрузки и надежной среды, в которой можно было бы проводить численные эксперименты. Анализ динамики ресурсных потоков целесообразно выполнять с использованием аппарата сетей Петри. При эксплуатации локомотивов в реальных условиях ж. д. следует ожидать, что заявки на обслуживание систем автоведения поездов будут поступать на ВК в разное время. Кроме того, необходимо учитывать, что характеристики профиля, поездная ситуация и режим работы локомотива каждые 100 мс не меняются, поэтому при расчете предполагалось, что массивы данных о параметрах и ограничениях движения могут в течение секунды многократно повторяться, что сокращает время использования ресурса ВК

Заключение

Исследования показали, что в среднем при эксплуатации ВК системы управления движением его ресурс только на обслуживание систем автоведения будет использоваться на 50 %. Однако, учитывая нагрузку от системы мониторинга, удельные показатели использования ресурса ВК возрастают до 73 % от рассчитанного ресурса. Таким образом, разработана структура и метод расчета вычислительного ресурса комплексной системы управления движением поездов как единого информационнокоммуникационного пространства на основе средств цифровой связи со стандартизованными технологиями идентификации, навигации и позиционирования, обеспечивающей высокий уровень взаимодействия участников перевозочного процесса за счет интеграции их полномочий на базе вычислительного комплекса и позволяющей повысить эффективность и экономичность работы железных дорог.

Список использованной литературы

1. Евсеев И. Система виртуализации OpenVZ. Ч. 1 / И. Евсеев
2. Williams J. G. Modeling External Consistency of Automated Systems / J. G. Williamsand, L. J. LaPadula // J. HighIntegrity Systems. – 1995. – Vol. 1, N 3. – P. 249–267.
3. Ширманов А. Безопасность виртуальной инфраструктуры / А. Ширманов // Открытые системы. СУБД. – 2009. – № 6. – С. 30–31.
4. Барсуков В. С. Современные технологии безопасности. Интегральный подход / В. С. Барсуков, В. В. Водолазкий. – М. : Нолидж, 2000. – 496 с.
5. Герасименко В. А. Основы защиты информации / В. А. Герасименко, А. А. Малюк. – М. : МОПО РФ МГИФИ, 1997. – 500 с.