SZP-1 – system zabezpieczenia przejazdu

KNT Przejazdy Kolejowo-Drogowe, Warszawa, marzec 2015

v FIRMA

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

v ESTER

Ekonomiczny system zdalnego sterowania i

kierowania ruchem kolejowym

Projekt zrealizowany w ramach Programu Operacyjnego „Innowacyjna Gospodarka 2007-2013”

Przeznaczony dla lokalnych linii kolejowych

Obniżenie kosztów eksploatacji

Skrócenie czasu zabudowy

Usprawnienie procesów utrzymaniowych

v Nowe produkty opracowane

w ramach projektu ESTER

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

v SYSTEM ZABEZPIECZENIA

PRZEJAZDU 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

SZP-1

ARCHITEKTURA SZP-1

ARCHITEKTURA SZP-1

OGÓLNA STRUKTURA

Typowy system SSP używającej licznikowych elementów zajętości toru:

ARCHITEKTURA SZP-1

MODEM S2S1

SZP-DP

MODEM

SZP-ACC SZP-ACC

SZP-CT KANAŁ 1

SZP-CT KANAŁ 2

UZK

router

firewall

RS

48

5

SZP-IOKANAŁ 1

SZP-C KANAŁ 1

SZP-C KANAŁ 2

SZP-C KANAŁ 2

SZP-C KANAŁ 1

SZP-CT KANAŁ 2

SZP-CT KANAŁ 1

MODEM MODEM

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KO

M-G

KOM-G +

CWC

KOM-G

KOM-G

TS

R

Urządzenia kanału 2

Urządzenia kanału 1 lub jednokanałowe

Urządzenia transparentne lub bezprocesorowe

Moduły zewnętrzne

SZP-KB KANAŁ 1

SZP-KB KANAŁ 2

RS

23

2

RS

23

2

RS

48

5

SZP-IOKANAŁ 2

KOM-G +

CWC

SZP-ZZ KANAŁ 1

SZP-ZZ KANAŁ 2

Czujniki torowe

Strefa przejazdu

Tarcze TOP

Karty czujników i

TOP

Transmisja radiowa

Lokalna sieć kontenera

Zasilanie solarne

… bardziej szczegółowo:

ARCHITEKTURA SZP-1

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

DWUKANAŁOWA ARCHITEKTURA 2 z 2

ARCHITEKTURA SZP-1

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.

ZASADY BEZPIECZEŃSTWA

ARCHITEKTURA SZP-1

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)

ZASADY BEZPIECZEŃSTWA

ARCHITEKTURA SZP-1

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

ZASADY BEZPIECZEŃSTWA OBECNE NA KAŻDYM ETAPIE

ARCHITEKTURA SZP-1

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 …

KOMUNIKACJA

PROCES ROZWOJOWY

SZP-1 PROCES ROZWOJOWY

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

ZGODNY Z NORMAMI

SZP-1 PROCES ROZWOJOWY

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

ZAPEWNIENIE JAKOŚCI

SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ

SYSTEMU

SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ

Selektywne przeprowadzanie wybranych operacji:

wyłączanie, załączanie torów,

zerowanie torów i urządzeń zabezpieczenia przejazdu,

stwierdzenie przejazdu kontrolnego na torze,.

SELEKTYWNOŚĆ

GŁÓWNA MOTYWACJA:

Zwiększenie dostępności

SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ

System konfigurowalny w zakresie:

liczby torów,

rozmieszczenia elementów detekcji zajętości,

rozmieszczenia elementów zabezpieczenia przejazdu,

rozmieszczenia tarcz ostrzegawczych przejazdowych,

modułów opcjonalnych,

KONFIGUROWALNOŚĆ

SPECYFICZNA FUNKCJONALNOŚĆ

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.

INNE

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

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

SYGNALIZATORY LED

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,

CECHY UTRZYMANIOWE

Kontrola obwodu panela solarnego,

Kontrola stanu naładowania baterii,

Kontrola prądu ładowania i prądu obciążenia baterii,

Informacja diagnostyczna przekazywana do sterowników decyzyjnych.

ZASILANIE SOLARNE

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.