UNIVERZITET U SARAJEVU FAKULTET ZA SAOBRAAJ I KOMUNIKACIJE
Seminarski rad iz predmeta: Sistemi upravljanja u saobraaju
Tema: Senzori i kontroleri koji se upotrebljaju za nadzor u
eljeznikom saobraaju
Mentor: Prof.dr. Kemo Sokolija
Student: Dedovi Elmedin
Sarajevo, 201
Sadraj
Sadraj
.....................................................................................................................................................
2 Saetak rada
............................................................................................................................................
3 Abstract
...................................................................................................................................................
3 1. Uvod
....................................................................................................................................................
4 2. Naini upravljanja eljeznicom
...........................................................................................................
6 2.1. Analogno
upravljanje....................................................................................................................
6 2.2. Digitalno upravljanje
....................................................................................................................
7 2.2.1. Standardi za digitalno upravljanje
.........................................................................................
8 3. Tipovi
senzora......................................................................................................................................
8 4. Kontroleri za kontrolu prolaza
.............................................................................................................
9 5. Opis inskog kontakta UTR / ITR
........................................................................................................
10 5.1. Princip
rada.................................................................................................................................
10 5.2. Izlazni signali
...............................................................................................................................
12 5.3. Primjena ureaja
........................................................................................................................
13 6. Telekomanda
.....................................................................................................................................
15 7.Sistem za daljinsko upravljanje i nadzor
(GSM).................................................................................
18 7.1. Nadzor i upravljanje semaforskim ureajima preko GSM mree
............................................. 20 8. Primjena
mikroprocesorskih upravljanih signalno-sigurnosnih ureaja za
tehnoloki proces odvijanja eljeznikog saobraaja
.........................................................................................................
21 8.1. Automatizacija s programibilnim logikim kontrolerima
........................................................... 24 8.2.
Osnovna struktura PLC-a
...........................................................................................................
25 9. Zakljuak
............................................................................................................................................
30 10. Literatura:
........................................................................................................................................
32 11. Prilog (skradenice)
...........................................................................................................................
33
2
Saetak radaU radu se kroz sedam tematskih cjelina objanjava
shvatanje pojma kontroleri i senzori koji se koriste pri
upravljanju i nadzoru nad eljeznicom, a te tematske cjeline su:
naini upravljanja eljeznicom, tipovi senzora, kontroleri za
kontrolu prolaza, opis inskog kontakta UTR / ITR, telekomanda,
sistem za daljinsko upravljanje i nadzor (GSM), primjena
mikroprocesorskih upravljanih signalno-sigurnosnih ureaja za
tehnoloki proces odvijanja eljeznikog saobraaja. U svakoj tematskoj
data su objanjenja vezana za shavtanje samih pojmova, a zatim
pregled upravljanja i nadzora nad eljeznicom kroz taj sistem. Na
poetku rada pojanjeni su naini upravljanja i nadzora nad
eljeznicom,tipovi senzora, te je data definicija pojma kontrolera
za kontrolu prolaza. Prikazana je uloga i funkcija senzora i svih
prateih dijelova kroz inski kontakt UTR/ITR. Kao neki od naina
daljinskog upravljanja nad eljeznicom navedeni su: telekomanda,
sistem daljinskog upravljanja GSM, a na kraju je naveden model
mikroprocesorskog signalno-sigurnosnog ureaja (PLC) prilikom
upravljanja i nadzora eljeznicom.
AbstractThe work through the seven thematic sections explains
understanding of the concept of controllers and sensors that are
used in the management and oversight of the rail, and a thematic
units are: ways of managing rail types of sensors, controllers for
controlling the passage, the description rail contact UTR / ITR,
telecommand, system remote control and monitoring (GSM), the
application microprocessor-controlled interlocking security devices
for technological process unfolding train traffic. In each theme
are given explanations understanding of the concepts and examine
the management and supervision of the railway through this system.
At the beginning clarify some of the ways of management and
supervision rail, types of sensors, and the definition of the term
controller to control passage. Explained the role and function of
the sensors and supporting all parts of the rail Contact UTR / ITR.
As some of the ways remote management of railway administrations:
telecommand, GSM remote control system, and at the end of the
specified model of microprocessor interlocking security device
(PLC) to manage and control rail.
3
1. UvodUpravljanje i sam nadzor nad eljeznicom vri se klasinim
nainom upravljanja i digitalnim nainom upravljanja. Klasino
upravljanje modelima vozova, poznato jo kao analogno, je u principu
vrlo jednostavno: kretanje lokomotive se odreuje naponom na inama.
Brzina kretanja lokomotive je u direktnoj vezi s brojem okretaja
motora. Ako elimo da lokomotiva ide bre, moramo motoru dovesti vei
napon kako bi se on bre okretao. Slian princip je ukoliko elimo
usporiti njezino kretanje. Digitalno upravljanje ima malo
zajednikog s analognim: upravljanje se temelji na razmjeni komandi
digitalnim putem. Tako, na primjer, ako elimo da lokomotiva
promijeni brzinu, poslat emo joj komandu s informacijom kojom
brzinom se treba kretati, to e elektronika u lokomotivi prepoznati
i sama podesiti odgovarajuu brzinu vrtnje motora. Isto tako moemo
poslati komandu jednoj lokomotivi da se kree npr. naprijed brzinom
od 5 km/h , a drugoj da se kree unatrag brzinom od 15 km/h , to e
lokomotive napraviti ak i ako se nalaze na istoj pruzi. Jedan od
naina odreivanja stanja kolosijeka je pomou inskih kontakta.inski
kontakt je dio sigurnosno-signalnog ureaja pomou kojeg vozila u
vonji djeluju na signalni ureaj, tako to kontakt slui za
ukljuivanje ili iskljuivanje signalnog ureaja ili njegovog dijela,
brojanje osovina, mjerenje brzine i slino. inski su kontakti
ugraeni tik uz ine na pruzi, a sklopovi za indikaciju stanja nalaze
se u relejnim ureajima u stanicama ili samostojeim kuicama ili
ormarima. Na taj se nain obavlja kontrola kolosijeka samo u
pojedinim takama. Prema konstrukciji i nainu djelovanja kontakti
mogu biti: mehaniki, magnetni, elektroniki, optiki. U radu emo neto
vie rei o inskom kontaktu UTR (hr. ukljuenje tranikog kontakta)
koji se sastoji od senzora eljeznikog toka ZK24-2 (hr. senzor
eljeznikog kotaa) i prilagodnog modula UTR245 (hr.prilagodni
modul), te modula zatite od grmljavine ZGK i ZUT (hr. modul zatite
od grmljavine). inski kontakt ITR (hr.iskljuni traniki kontakt)
sastoji se od istog senzora eljeznikog toka ZK24-2 i prilagodnog
modula ITR245 (hr. iskljuni prilagodni modul), te od istih modula
zatite od grmljavine ZGK i ZUT. Senzor eljeznikog toka ZK24-2
djeluje na magnetsko-induktivnom principu s elektronikom obradom
signala. Pod pojmom DUS (hr. daljinskog upravljanja
signalno-sigurnosnim ureajima) podrazumijeva se upravljanje s vie
signalno sigurnosnih ureaja s jednog mjesta, a time posredno i
saobraajem vozova. Takav sustav naziva se jo i telekomanda.Sve
eljeznike stanice trebaju biti osigurane signalno-sigurnosnim
ureajima sa svjetlosnim signalima, centralnim postavljanjem
skretnica i kontrolom zauzea pruge i skretnica. Komandni ureaj
treba biti barem tipkovnog tipa. To je potrebno da bi se mogla
ostvariti centralna kontrola putem komandnog stola i daljinsko
izdavanje komandi. Otvorena pruga mora imati kontrolu zauzea (da bi
se postigla potrebna sigurnost) i praenje kretanja vlakova; ova
kontrola treba biti ostvarena putem APB-a (bos. utomaski pruni
blok) ili barem MZ (bos. meustanine zavisnost). Radi povezivanja
svih ureaja u sustav, potrebno je osigurati spojne puteve koji su
(u naelu) u kablu, to je razlog obveznosti postojanja kabla uz
prugu na kojoj se ugrauje telekomanda.4
Pored postojeih vidova komunikacije i upravljanja nad eljeznicom
razvijen je sistem za komunikaciju preko GSM (engl. Global System
for Mobile Communications) mree. Razmjena podataka se vri SMS (eng.
Short Message Service) porukama a za potrebe reima rada u realnom
vremenu, direktnom vezom. Sistem za daljinski nadzor i upravljanje
saobraajem ine centrala opremljena raunarom (ili raunarskim
sistemom) i ciljni ureaji distribuirani u prostoru. Namjena
centralnog raunara je prikupljanje i distribuiranje podataka,
prikaz trenutnog stanja, biljeenje dogaaja, alarmiranje, prikaz i
tampanje izvjetaja. Sistem za daljinski nadzor i upravljanje
zahtjeva stalnu ili privremenu vezu sa ciljnim ureajima. Pri
realizaciji konkretnog sistema potrebno je provesti dodatne analize
u cilju izbora naina ostvarivanja veza. Prilagoavanje veza preko
GSM mree vri se GSM terminalom, kojim moraju biti opremljeni i
centralni raunar i periferni ureaj. Svaki terminal mora posjedovati
jedinini pozivni broj SIM (eng. subscriber identification module)
karticu. Nove metode analize pouzdanosti mikroprocesorski
upravljanjih signalno-sigurnosnih ureaja bazirane su na proirenju
funkcija i zadataka, a dodavanjem upravljakoinformacijskih modula.
Postojei relejni signalno-sigurnosni ureaju postupno e se
zamijenjivati modernisanim mikroprocesorskim ureajima. Elementi
upravljanja, odnosno posluivanja najpogodniji su za zamjenu, jer se
time zapravo zamijenjuju postojei glomazni i nepromijenjivi
postavni stolovi u saobraajnim uredima. Ove stolove zamijenjuju
periferne jedinice raunara, koje ine alfanumerika tastatura, zaslon
monitora kao pokaziva i pokretni upravljajui elementi u obliku mia
koji zauzimaju manje prostora, a to je najvanije univerzalni su i
nevezani za konfiguraciju eljeznikih stanica. Najvee promjene
nastaju u logikom dijelu ureaja, gdje se postojea relejna ovisnost
zamijenjuje logikim poluprovodnikim sklopovima. Za postizanje
odreene razine pouzdanosti koristi se vie raunala, najee na
principu dva od tri (od tri raunara dva paralelno neovisno rade, a
tree kontrolira njihov rad i preuzima funkcije u sluaju ispada
jednog od njih). Za vie razine funkcija upravljanja eljeznikim
prometom mikroprocesorski signalno-sigurnosni ureaji proireni su
dodatnim funkcijama, tako da takav ureaj postaje inteligentni
upravljako-informacijski sustav.
5
2. Naini upravljanja eljeznicom2.1. Analogno upravljanjeKlasino
upravljanje modelima vozova, poznato jo kao analogno, je u principu
vrlo jednostavno: kretanje lokomotive se odreuje naponom na
kolosjeku. Brzina kretanja lokomotive je u direktnoj vezi s brojem
okretaja motora. Ako elimo da lokomotiva ide bre, moramo motoru
dovesti vei napon kako bi se on bre okretao. Slian princip je
ukoliko elimo usporiti njezino kretanje. Ukoliko pak elimo okrenuti
smjer vonje, potrebno je zamijeniti polaritet napona na tranicama,
to e promijeniti smjer vrtnje motora. Ukoliko pogledamo jednostavne
analogne sustave, vidjet emo da se sastoje iz dva glavna elementa:
Ispravljaa, koji pretvara izmjenini napon od 220V u istosmjerni,
Regulatora koji slui za odreivanje eljenog iznosa i polariteta
napona koji e pokretati motor lokomotive. Glavna prednost takvog
naina upravljanja je vrlo jednostavna i jeftina izvedba, dok su
glavne mane potronja energije i njeno izkoritenje za to vei rad.
Kako bi se ti problemi izbjegli, osmiljen je novi princip kontrole,
digitalni.
Slika 1. Analogno upravljana lokomotiva
6
2.2. Digitalno upravljanjeDigitalno upravljanje ima malo
zajednikog s analognim: upravljanje se temelji na razmjeni komandi
digitalnim putem. Tako, na primjer, ako elimo da lokomotiva
promijeni brzinu, poslat emo joj komandu s informacijom kojom
brzinom se treba kretati, to e elektronika u lokomotivi prepoznati
i sama podesiti odgovarajuu brzinu vrtnje motora. Isto tako moemo
poslati komandu jednoj lokomotivi da se kree npr. naprijed brzinom
od 5 km/h , a drugoj da se kree unazad brzinom od 15 km/h , to e
lokomotive napraviti ak i ako se nalaze na istoj pruzi.
Slika 2. Digitalno upravljana lokomotiva Kao to je vec reeno,
digitalno upravljanje je bazirano na principu razmjene komandi
izmeu elementa u lokomotivi i upravljake jedinice. Komande se
prenose digitalno pomou elektrinih impulsa koji se alju preko ina.
Osim za prijenos, ti isti elektrini impulsi slue i kao izvor napona
iz kojeg se napaja elektronika, svjetla, motor lokomotive i ostalo.
Ako pogledamo jednostavni digitalni sustav, moemo vidjeti da se on
u osnovi sastoji iz tri cjeline: Komandna stanica - Njezina je
uloga generiranje digitalnog signala na osnovu komandi koje zadaje
korisnik . Nakon to utvrdi da pojedina lokomotiva treba izvriti
odreenu akciju, komandna stanica generira komandu koja je
namijenjena toj lokomotivi, pretvara je u digitalni oblik, te na
izlazu generira elektrine impulse koje alje pojaalu. Pojaalo
(booster) Elektrini impulsi koje generira komandna stanica obino
nisu dovoljno jaki da se prenose inama na vee udaljenosti. Zato se
koristi pojaalo koje signal iz komandne stanice pojaava i dovodi na
prugu. Pojaala u sebi obino jo imaju sisteme za zatitu od kratkog
spoja, okretanje polariteta napona (autoreverse) na segmentima
pruge.
7
Dekoder Glavna uloga dekodera je da oslukuje komande koje putuju
tranicom, te da prepozna i izvri komande koje su namijenjene njemu,
odnosno elementu modela u koju je ugraen (npr. lokomotiva,
skretnica, pruna signalizacija). Dekoder se sastoji od
mikroprocesora (koji je u biti minijaturno raunalo), te elektronike
koja upravlja napajanjem, motorima, svjetlima i ostalim. Svaki
dekoder ima svoju adresu, koju komandna stanica zna i koristi kada
alje komande. Stoga, kada komandna stanica eli poslati komandu
odreenom dekoderu, ona unutar same komande postavi adresu dekodera
kome je ona namijenjena. Dekoder e reagirati samo na one komande
koje su adresirane na njega. Dekoderi se rade u vrlo minijaturnim
izvedbama kako bi se mogli ugraditi. Digitalno upravljanje prua
puno vie mogunosti i fleksibilnosti u odnosu na analogno, meutim to
ima i svoju cijenu. Glavni nedostatak je to u startu digitalni
sustav predstavlja dosta skuplje rjeenje od analognog.
2.2.1. Standardi za digitalno upravljanje
Kao to smo vidjeli, digitalni sustav se sastoji iz barem tri
osnovne komponente. Kako bi se osiguralo jednoznano i sigurno
komuniciranje meu njima, definirani su standardi koji odreuju
stvari poput formata i znaenja komandi, ponaanje komponenti o
odredenim uslovima, generiranje i prijenos elektrinih signala i
ostalo. Danas ne postoji samo jedan, ve nekoliko standard za
anlogno i digitalno upravljanje. Razlog tome je to svaka vea
kompanija nastoji progurati svoj standard, koji obino nije
kompatibilan s drugima. Meutim, postoji jedan standard iza kojeg ne
stoji odreeni proizvoa, a koji je trenutno najzastupljeniji.
Standard se zove DCC (eng. Digital Command Control). Glavna
prednost DCC-a je to nije u vlasnitvu niti jedne kompanije, to je
dostupan za upotrebu svima, to automatski znai da postoji puno vea
koliina dobavljaa opreme koja razumije DCC standard, te to se
kontinuirano razvija ovisno o zahtjevima korisnika.
3. Tipovi senzoraAko govorimo o sistemu za nadzor zauzea pruge,
on se postavlja po odsjecima ili blokovima, tj na kolosjeke unutar
stanice. Time dobivamo nadzor i mogunost upravljanja u sekvencama.
To je najraireniji i trenutno najsigurniji nain kontrole blokova.
Pomou tog sistema, moe se upravljati automatizirano signalima.
Sistem radi na principu prepoznavanja potroaa na pruzi... tako ce
prepoznati i npr. vagon sa rasvijetom, i lokomotivu... neovisno
bili opremljeni dekoderom ili ne. Bitno je da imaju potroaa ili
otpornik. Jedini problem je to sistem ne prepoznaje (zasad) koja je
tono lokomotiva na kojem odsjeku, no par proizvoaa je ve napravilo
dekodere koji odailju natrag u sistem informaciju o svojoj8
adresi i brzini. Dakle, sistem koji e se razvijati... Drugi tip
senzora su oni za interakciju tj. povratnu petlju. Nazivaju taj
sistem TrainNavigation (Navigacija vozova), u stvari, to je IC
(eng. integrated circuit) sistem, kod kojeg lokomotiva ima mali
odailja i pri prolasku iznad senzora, alje karakteristini kod ili
ifru, koje senzor alje centrali ili PC-u ( eng. personal computer),
a oni tada ukljuuju ili iskljuuju funkcije na lokomotivi ili bilo
emu to je spojeno u sistem i upravljano je sa DCC signalom. Na taj
nain, moe se isprogramirati da odreena lokomotiva prebacuje odreene
skretnice, ili da sama pali/gasi svjetla i sl. Ti senzori se
postavljaju prema uputstvu proizvoaa, obino na mjestu na kojem
elimo obaviti neku funkciju ili izvriti promjenu ( u stvari, malo
prije toga mjesta)
4. Kontroleri za kontrolu prolazaKontroleri su sklopovske
komponente za kontrolu prolaza koje provjeravaju autorizaciju
identifikacijskog koda s itaa i aktiviraju ili ne barijeru te
zapisuju dogaaj (autorizirani prolaz, pokuaj neautoriziranog
prolaza ). Odlikuje ih mogunost rada u on-line ili off-line modu. U
on-line modu autorizacija se odvija na odreenom serveru, a
kontroler je samo komunikacijski most izmeu itaa i barijera s jedne
te servera s druge strane. U sluaju ispada komunikacijske linije
kontroler automatski prelazi u off-line mod rada i samostalno vri
kontrolu pristupa odnosno autorizaciju. Slika 3.Ormari za kontroler
U off-line modu na temelju lokalne baze autoriziranih tokena i
vremenskih profila samostalno odluuju o aktiviranju barijere i
biljee dogaaje u lokalnu bazu transakcija. Periodiki se lokalna
baza transakcija prenosi u relacionu bazu podataka s kojom se
sinhronizira i lokana baza autorizacija odnosno vremenskih
ogranienja. Standardno kontroler ima jedno ili vie komunikacijskih
suelja prema nadreenom raunalu te mogunost spajanja vie itaa tokena
direktno ili preko sub(pod)kontrolera kao i mehanizam za kontrolu
fizikih barijera.
9
5. Opis inskog kontakta UTR / ITRinski kontakt UTR / ITR zasniva
se na detekciji toka voza pomou senzora eljeznikog toka ZK24-2,
prijenosu impulsa toka preko prijenosnog voda, te prilagoenju na
izlaz u vidu kontakata sigurnosnih releja u prilagodnom modulu
UTR245 / ITR245. Ureaj se koristi za ukljuenje (inski kontakt UTR),
odnosno iskljuenje (inski kontakt ITR), CP (hr. eljeznikog
cestovnog prijelaza) kao i unutar bilo kojeg drugog
signalno-sigurnosnog sustava koji zahtjeva detekciju voza. inski
kontakt UTR sastoji se od senzora eljeznikog kotaa ZK24-2 i
prilagodnog modula UTR245, te modula zatite od grmljavine ZGK i
ZUT. inski kontakt ITR sastoji se od istog senzora eljeznikog toka
ZK24-2 i prilagodnog modula ITR245, te od istih modula zatite od
grmljavine ZGK i ZUT.
Slika 3. Opis inskog kontakta UTR / ITR
5.1. Princip radaSenzor eljeznikog toka ZK24-2 djeluje na
magnetsko-induktivnom principu s elektronikom obradom signala.
Sastoji se od dva neovisna senzorska sustava oznaena sa H i L na
slici 4. Senzorski sustavi H i L su meusobno galvanski10
odvojeni i rade potpuno neovisno te se na senzoru ZK24-2 po
potrebi moe koristiti i samo jedan kanal (senzorski sustav), H ili
L. Senzor se isporuuje sa fiksno spojenim etveroinim kablom (6m), a
svaki kanal koristi po dvije ice. Izlazni signal svakog kanala
detekcije tokova je istosmjerna struja na istoj dvoinoj parici u
jednom od dva diskretna stanja: 16mA ili 10mA DC (eng.Direct
current) Senzor ZK24-2 se pomou nosaa sa obuhvatnicom uvruje uz
unutarnji rub jedne ine (bez
Slika 4. Senzor eljeznikog toka ZK24 buenja ine), a senzorski
kabel se prespaja na dvije parice (ili jednu zvjezdastu etvorku)
prunog kabla u prespojnoj kutiji uz prugu koja sadri modul
trostupanjske zatite od grmljavine ZGK. Prilagodni modul UTR245 /
ITR245 pretvara istosmjerne strujne signale senzora(16mA / 10mA) u
otvorene / zatvorene kontakte sigurnosnih releja, odnosno u brze
optiki odvojene digitalne tranzistorske izlaze (dva stanja
tranzistora: vodi / ne vodi).
Slika 5: Senzor eljeznikog toka ZK24-2 montiran pomou nosaa na
inu i modul zatite od grmljavine ZGK u prespojnoj kutiji uz
prugu
Glavno DC napajanje pojedinog kanala (H ili L) prema potrebi moe
biti galvanski potpuno neovisno o glavnom DC napajanju drugog
kanala. Kanali H i L prilagodnog
11
modul UTR245 / ITR245 su meusobno galvanski odvojeni i rade
potpuno neovisno te se prema potrebi moe na prilagodni modul UTR245
/ ITR245 spojiti i samo jedan senzorski sustav senzora ZK24-2 preko
jednog kanala (H ili L) u UTR245 / ITR245. Prilagodni modul UTR245
/ ITR245, kao i modul zatite od grmljavine ZUT, predvieni su za
montau na DIN-inu ( njem. Deutsches Institut fr Normung ) irine
35mm unutar kuice (ili ormara) eljezniko cestovnog prijelaza (slika
6).
Slika 6: Prilagodni moduli UTR245 / ITR245 sa modulom zatite od
grmljavine u kuici CP-a
5.2. Izlazni signali
Izlazni sigurnosni relej svakog kanala (H i L) ima vremensko
zadravanje od 5 sekundi nakon impulsa svake osovine, za razliku od
brzih tranzistorskih (optocouplerskih) izlaza koji prosljeuju
impuls svake osovine na izlaz. To znai da e izlazni sigurnosni
releji promijeniti stanje pri nailasku prve osovine voza i zadrati
to stanje za vrijeme prolaza voza preko senzora i jo 5s nakon
prolaza zadnje osovine. Stanje izlaznog releja moi e se promijeniti
izmeu osovina istog vlaka samo ako je brzina voza manja od oko
10km/h uz pretpostavku maksimalnog razmaka izmeu osovina od 15m.
Tipini izlazni signali ureaja UTR245 / ITR245 prilikom prolaza
etveroosovinskog vozila preko senzora brzinom veom od 10km/h. Ureaj
UTR245 / ITR245 moe se na zahtjev kupca isporuiti s drukije
podeenim iznosom vremena zadravanja izlaznih sigurnosnih releja
(npr. 3s, 4s, 6s ili neko drugo vrijeme).12
Tranzistorski izlazi ovisni o smjeru DHL+, DHL-, odnosno DLH+,
DLH- aktiviraju se samo prilikom prolaza voza u jednom smjeru, a
ponaaju se slino kao relejni izlazi, tj. imaju takoer vremensko
zadravanje 5s (slika 4). Galvanski su potpuno odvojeni od ostatka
ureaja te se mogu koristiti u drugom galvanskom krugu. Razmak izmeu
senzorskih sustava H i L senzora ZK24-2 je 125mm iz ega se moe
izraunati vremenska razlika izmeu impulsa kanala H i L ovisno o
brzini voza; npr. za 100km/h razlika je oko 4.5ms, za 200km/h
razlika je oko 2.25ms, itd. U svrhu mjerenja brzine voza preporuuje
se koritenje impulsnih tranzistorskih izlaza (PH+, PH-, PL+, PL-) i
mjerenje vremenske razlike izmeu negativnih bridova impulsa kotaa H
i L, te takoer mjerenje i vremenske razlike izmeu pozitivnih
bridova impulsa toka H i L. Prosjena vrijednost ova dva vremenska
podatka eliminirat e utjecaj tolerancije montae i proizvodnje na
izraun tone brzine voza.
5.3. Primjena ureajaNajea primjena tranikog kontakta UTR / ITR
je za detekciju nailaska vlaka u okviru sustava za osiguranje
eljezniko cestovnog prijelaza. Na slici 7 prikazana je tipina
primjena unutar sustava CP dvostruke strukture na Hrvatskim
eljeznicama.
Slika 7: Tipina primjena tranikih kontakata UTR / ITR unutar
sustava za osiguranje CP dvostruke strukture13
Prilagodni modul UTR245 / ITR245 takoer se koristi kao zamjena
za stare magnetske ili mehanike ukljune / iskljune kontakte za
eljezniko cestovni prijelaz koji prema sustavu CP djeluju kao
zatvoreni ili otvoreni relejni kontakt. Osim za CP, ureaj UTR245 /
ITR245 moe se koristiti za prilagoenje senzora ZK24-2 na neki drugi
signalno sigurnosni sustav koji zahtijeva detekciju eljeznikog
kotaa. S obzirom na optocouplerske izlaze ovisne o smjeru kretanja
vlaka DHL i DLH traniki kontakt UTR / ITR se primjenjuje i za
najavu dolaska vlaka u stanicu, tj. upozorenje prometnika da se
vlak kree u smjeru prema stanici na odreenoj udaljenosti od
stanice, Zahvaljujui aktiviranju optocouplerskih izlaza DHL / DLH
pri samo jednom smjeru kretanja vlaka svjetlosna i/ili zvuna
signalizacija u prometnom uredu stanice e se aktivirati samo kada
se vlak kree u smjeru prema stanici.
Pored opisanog naina upravljanja eljeznikog saobraaja u sustavu
ETCS nalazi se eurobaliza. Eurobaliza je ureaj pozicioniran na
nekim pragovima eljeznike pruge u pravilnim razmacima jedan od
drugoga. Namjena je signalizacija i detekcija stanja voza koji proe
iznad eurobalize. Obino su ute markantne boje.
Slika 8. Prikaz eurobalize
14
6. TelekomandaPod pojmom daljinskog upravljanja
signalno-sigurnosnim ureajima (DUS) podrazumijeva se upravljanje s
vie ss ureaja s jednog mjesta, a time posredno i prometom vlakova.
Takav sustav naziva se jo i telekomanda.
Slika 9. 1. Telekomanda
Slika 9.2. Upravljanje putem telekomande
Za daljinsko upravljanje ss ureajima gledano sa stajalita
prometa nephodno je ispunjenje sljedeih uvjeta: na upravljanom
podruju trebaju sve postaje biti osigurane elektrinim ss ureajima,
komandnim stolovima s tipkama i sa svjetlosnim signalima, na
upravljanom podruju otvorena pruga treba biti kontrolirana na
zauzee (APB ili meukolodvorska zavisnost) da du pruge postoji
telekomunikacijski kabel. Sve postaje trebaju biti osigurane ss
ureajima sa svjetlosnim signalima, centralnim postavljanjem
skretnica i kontrolom zauzea ina i skretnica. Komandni ureaj treba
biti barem tipkovnog tipa. To je potrebno da bi se mogla ostvariti
centralna kontrola putem komandnog stola i daljinsko izdavanje
komandi. Otvorena pruga mora imati kontrolu zauzea (da bi se
postigla potrebna sigurnost) i praenje kretanja voza; ova kontrola
treba biti ostvarena putem APB-a ili barem MZ (meukolodvorska
zavisnost). Radi povezivanja svih ureaja u sustav, potrebno je
osigurati spojne putove koji su (u naelu) u kabelu, to je razlog
obveznosti postojanja kabela uz prugu na kojoj se ugrauje
telekomanda. Daljinsko upravljanje sastoji se iz : centralne
postaje, mjesto odakle se upravlja, daljinske postaje, mjesto gdje
je ureaj kojim se upravlja.
15
Centralna postaja ima opremu za komunikaciju ovjek-sustav.
Sastoji se od pokazne ploe ili VDU (video display unit = jedinica
za vizuelni prikaz), tastature ili mia, centralnog procesorskog
sustava, sklopa za dijagnostiku, biljeenje i komunikacijskog
sklopa. Daljinska postaja ima opremu za prihvat javljanja s mjesnog
ureaja, za prijenos primljene komande na mjesni ureaj i
komunikaciju s centralnom postajom. Svaki od ovih podsustava ima i
svoj ureaj za napajanje. Moderni sustavi daljinskog upravljanja se
temelje na mikroprocesorskoj tehnologiji i modularnog su tipa.
Drugim rjeima, sve upravljake i kontrolne funkcije izvravaju
posebno programirani mikroprocesori. Srodne grupe funkcija ili samo
odreene funkcije obavljaju mikroprocesori smjeteni na jednu tampanu
ploicu koja se naziva modul. Video displeji ili monitori su u
stvari katodne cijevi, visoke kakvoe izvedbe, za pokazivanje slike
u boji. Obino jedan ili vie njih pregledno pokazuju, shematski
upravljano podruje s ogranienim brojem informacija (kako je opisano
za pano). Broj im je odreen veliinom upravljanog podruja, ali se
tei da ih ne bude vie od dva. Drugi video displej (ili skraeno VDU)
pokazuje situaciju samo jednog kolosijeka. Dok su slike na
preglednim VDU stalno nazone i prikazuju upravljano podruje slike
na stanici VDU su promjenjive (na taj se moe pozvati slika svake
stanice s upravljanog podruja). Zato se taj VDU zove stanini ili
stanina tabla. Na njemu se pokazuje ematski prikaz pojedine stanice
sa svim informacijama koje se pokazuju i na komandnom stolu te
stanice. Dakle zauzee izolacija, poloaj skretnica, blokiranje
putova vonji, signalni znai na glavnim i ranirnim signalima itd.
Osim toga se na njemu pokazuju i druge obavijesti kao na primjer
datum, mjesec, godina, sat, minuta i sekunda tekueg vremena,
ovlatenje prometnika koji trenutno radi i koji je odgovoran za sve
izdane komande te kontrolna pokazivanja ispravnosti rada samog VDU.
Pojedini redovi na VDU odreeni su za komunikaciju ovjek sustav, pa
tako postoje redovi za izdavanje komandi (tu se pojavljuje komanda
koju prometnik eli izdati i koju oslobaa da bude izvrena kad
provjeri da je ispravna), red za alarme, red za blokade i slino. To
nije standardizirano, pa razni proizvoai daju razna rjeenja, a kod
nekih, umjesto redova za komunikaciju postoji poseban monitor za
komunikaciju (tada je taj samo crno bijeli).Nain izdavanja komandi
vrlo je razliit i ovisi o tehnikom rjeenjima pojedinih proizvoaa
jer to u nas jo nije standardizirano. Uglavnom su starija tehnika
rjeenja bila s numerikim izdavanjem komandi. Kod tog rjeenja
prometnik je imao na raspolaganju numeriku tastaturu (s brojkama od
0-9) na kojoj je kreirao komandu u obliku nizova brojki. Svaka
stanica, pojedina komanda i objekt bili su kodirani odgovarajuom
brojanom ifrom. Kodiranje je bilo izvedeno tako da se je moglo
lagano pamtiti. Na primjer 02 01 02 znailo je postavi u kolodvoru
sa ifrom 02 ulaz od poetka pruge na drugi kolosijek. Kad se je ta
komanda pojavila na displeju (ekranu) prometnik je pritiskao
posebnu tipku kojom se je komanda slala na provedbu. Osim spomenute
tipke postojale su i druge, kao tipka zaponitenje komande, za
ponavljanje komande i cijeli sklop tipki za izdavanje komandi
(kojima se izdaju komande za izvrenje mimo sigurnosnih funkcija ss
ureaja kao na primjer postavljanje pozivnog signala, prisilno
razrjeenje puta vonje, razrjeenje presjeene skretnice i sl.). Budui
da ove komande mogu ugroziti promet, za njih je bila
propisana16
posebna procedura izdavanja, i to tako da se je prije upisala
ifra komande kojom se je definira stanica i objekt a zatim
pritisnula tipka za posebnu komandu; to je izazvalo zapisivanje te
komande, a zatim se je pritisnula tipka za oslobaanje komande. Na
taj nain osigurano je da komanda bude obvezno zabiljeena. Drugi
nain izdavanja komandi je alfanumeriki. Kod toga su komande takoer
ifrirane, ali brojkama i slovima, a prometniku je na raspolaganju
alfa numerika tastatura. Kod ovog sustava pretpostavljena komanda
bi glasila ZD PV A D2, to bi znailo u postaji Zdenina (ZD) postavi
put vonje (PV) od signala A (A) do signala D2 (D2). Ponitenje puta
vonje i ostale posebne komande izdaju se po posebnoj proceduri (da
se osigura biljeka i posebna pozornost). Kod ovog naina olakano je
izdavanje komandi jer se nazivi elemenata vide na prikazu (brojevi
skretnica, signala, kolsijeka itd.) Najnoviji sustav izdavanja
komandi je uz primjenu mia. To je elektronska naprava povezana s
raunalom i pomou nje se moe pomicati svjetlosna oznaka po ekranu
monitora. Dovoenjem svjetlosne oznake na shematski prikaz elemenata
postaje i pritiskanjem tipke na miu odreuje se objekt na koji se
odnosi komanda, zatim se dovoenjem svjetlosne oznake na odreena
polja odreuje vrsta komande. Ovaj nain je najbolji i najbri za
izdavanje komandi, i kod ovog naina poseban je protokol za
izdavanje komandi koje zaobilaze sigurnosnu ravninu, ali veoma
slian ranije opisanim. Kod ovih sustava veoma je vano praenje svih
dogaaja u sustavu radi sigurnosti. Zbog toga se u centralnoj
postaji ugrauje pisa dogaaja koji moe registrirati sve komande koje
se izdaju, a obvezno one koje zaobilaze sigurnosnu ravninu, zatim
sve alarme koji se jave u sustavu i pojavu svih neredovitih stanja.
Time se olakava posao radnicima pri otklanjanju smetnji i analiza
uzroka nezgoda. Biljeka se vodi na magnetskim trakama ili ispisom
na papiru. Kod svih tih biljeki obvezno se zapisuje dan i vrijeme
svakog dogaaja. Najmoderniji ureaji koji koriste raunare imaju
dodatak, tako zvani dijagnostiki sklop, koji je u stanju voditi
radnika odravanja tono do podsklopa koji je u kvaru i koji treba
zamijeniti. Pokazivanjem i prijemom komandi, upravlja posebni
elektroniki podsklop, modul koji je i udvojen radi sigurnosti.
Pogreno pokazivanje moglo bi dovesti do pogrene odluke i do
ugroavanja prometa. Funkcija prijenosa i provjere telegrama koji se
alju i primaju od daljinske postaje je posebno vana i na njoj se
temelji sigurnost rada sustava. Zato su posebni elementi predvieni
za oblikovanje i provjeru telegrama u odlaznom i dolaznom smjeru.
Ti se moduli nazivaju komunikacijskim modulima. Isti takvi moduli
nalaze se i u daljinskoj postaji i oni meusobno komuniciraju po
odreenom protokolu. Telegrami su zapravo nizovi impulsa. Impulsi
mogu biti nizovi pozitivnih i negativnih, raznih amplituda,
razliitog trajanja ili raznih frekvencija. Cikliki rad se prekida u
momentu kad operater izda neku od komandi. Tada centralna postaja
prestaje s pozivanjem daljinske postaje i alje telegram s komandom.
Komanda je sadrana u bloku podataka. Daljinska postaja (koja je
bila u adresnom bloku adresirana) prima telegram, provjerava
mogunost izvrenja i zatim vraa telegram u centralnu postaju u kojem
je u bloku podataka primljena komanda. Centralna postaja usporeuje
ovaj telegram s odaslanim i, ako je komanda identina, a to znai da
je uredno prenesena, ponovno alje komandu u istu17
daljinsku postaju , ali sada za izvrenje. Tek se po prijemu te
komande izvrava ranije primljena i provjerena. Ovakav nain
prijenosa i provjere komande samo je jedan od mnogobrojnih koje su
razvili proizvoai opreme. Kako je ve reeno, daljinska postaja je
skup funkcionalnih sklopova koji omoguvaju: - prikupljanje i obradu
informacija, - komunikaciju s centralnom postajom, - preuzimanje
javljanja sa ss ureaja i - predaju komandi ss ureaju. Prikupljanje
i predaju informacija daljinske postaje radi pomou posebnog
relejskog meusklopa, koji se prema engleskom naziva interfejs
(interface) ili hrvatski suelje. Telekomandni ureaj nije kompletan
ako u centralnoj postavnici nema ureaja za snimanje reda vonje
svakog voza. Koritenjem podataka iz telekomandnog sustava kao i
ureaja za praenje kretanja vozova, u ureaju za snimanje reda vonje
ucrtava se pisaem tekui red vonje vozova koji se kreu u podruju
pokrivenom telekomandom. Takvi snimljeni grafikoni tekueg reda
vonje vlakova imaju veliko znaenje pri analizi praenja prometa na
eljeznikoj mrei pokrivenoj telekomandom. Otkriva se pravo stanje,
brzina kretanja vozova, uska grla, slaba organizacija rada kao i
drugi bitni argumenti koji mogu posluiti za poboljanje odvijanja
prometa.
7.Sistem za daljinsko upravljanje i nadzor (GSM)Pored postojeih
vidova komunikacije razvijen je sistem za komunikaciju preko GSM
mree. Razmjena podataka se vri SMS porukama a za potrebe reima rada
u realnom vremenu, direktnom vezom. Sistem za daljinski nadzor i
upravljanje saobraajem ine centrala opremljena raunarom (ili
raunarskim sistemom) i ciljni ureaji distribuirani u prostoru.
Namjena centralnog raunara je prikupljanje i distribuiranje
podataka, prikaz trenutnog stanja, biljeenje dogaaja, alarmiranje,
prikaz i tampanje izvetaja.
Slika 10. Direktna veza za prenos podataka izmeu korisnika18
Sistem za daljinski nadzor i upravljanje zahtjeva stalnu ili
privremenu vezu sa ciljnim ureajima. Pri realizaciji konkretnog
sistema potrebno je provesti dodatne analize u cilju izbora naina
ostvarivanja veza. Prilagoavanje veza preko GSM mree vri se GSM
terminalom, kojim moraju biti opremljeni i centralni raunar i
periferni ureaj. Svaki terminal mora posedovati jedinini pozivni
broj (SIM karticu). Direktna veza preko GSM terminala se ostvaruje
normalnim pozivom pretplatnikog broja perifernog ureaja. Uloga
terminala je da liniju veze uine transparentnom tj. centralni
raunar (operater) ima utisak da je periferni ureaj direktno vezan
na njega. Ovakva veza je veoma pogodna za prenos vee koliine
podataka (sistemskog programa, plana tempiranja semaforskih ureaja,
vizuelizaciju trenutne saobraajne situacije na raskrsnici - rad
semafora i zauzetost detektora, slike sa kamere) i za direktna
podeavanja perifernog ureaja. Komunikacija se obavlja prema
protokolu, koju podravaju i centralni raunar i periferni ureaj.
Odmah je mogue ocjeniti i potvrditi efekat podeavanja. Slanje
paketa podataka putem servisa kratkih poruka pokazala se kao
izuzetno efikasan nain prenosa. Slanje i prijem poruka se vri preko
GSM terminala, poruke se adresiraju pretplatnikim brojem sa SIM
kartice ciljnog ureaja, a upuuju se preko izabrane centrale za SMS
poruke (SMSC). SMS poruke stiu na odredite i u sluajevima kada je
ciljni ureaj privremeno nedostupan, jer se za to vreme uvaju u
SMSC. Pored toga predaja i prijem SMS poruka je omoguena i za vreme
vrenja komunikacije direktnom vezom. U principu korienje SMS poruka
se ne naplauje od strane GSM operatera. Ovakvim osobinama SMS
poruke pogodne za dijagnostiku ureaja, izdavanje naredbi i
potvrivanja izvrenja, promena planova tempiranja, prijave greaka i
prikupljanje dnevnih izvetaja). Pakovanje podataka u SMS paket vri
se posebnim postupkom.. Neke prednosti SMS poruka se mogu uoiti na
sledeim primerima: Zbog izgorele kontrolisane crvene sijalice
semaforski ureaj prelazi na trepue uto u vreme kada centrala za
nadzor ne radi (pr. nou). Ureaj alje SMS poruku o problemu. Ujutru,
po poetku rada u centar za nadzor stie SMS poruka o greci, koja je
dotle bila uvana u SMSC. Iz centra za nadzor poalje se naredba
dotinom ureaju za promenu programske eme. U trenutku slanja SMS
poruke periferni ureaj ne radi zbog nestanka elektrine energije. Po
povraku napajanja ureaj poinje sa radom, stie SMS poruka koja je
dotle bila uvana u SMSC. Ureaj izvri izmene u programskoj emi i
potvruje izmenu, takoe SMS porukom. Naplatni parkinzi, koje se
nalaze na vie lokacija, jednom dnevno u unapred odreeno vreme alju
podatke putem SMS poruka o dnevnom prometu centrali. U centrali te
poruke se automatski sakupljaju i obrauju, i nije potrebno pozivati
pojedinano sve periferne ureaje direktnim uspostavljanjem veze. U
sluaju privremenog kvara u centrali za nadzor za vreme slanja
izvetaja, poruke e opet biti priuvane u SMSC i primljene
kasnije.
Razmjena podataka izmeu centralnog raunara i ureaja moe
biti:19
a) Automatska - Komunikaciju inicira centralni raunar ili
periferni ureaj po unapred zadatim kriterijumima. Razmena podataka
se obavlja automatski. b) Poluautomatska - Komunikaciju inicira
operater centralnog upravljanja. Posle inicijalizacije razmena
podataka se obavlja automatski. c) Putem operatora - Operater
centralnog upravljanja inicira komunikaciju i vri operacije nad
perifernim ureajem. Ovaj nain je interesantan u sluaju kada
periferni ureaj poseduje mogunost lokalnog povezivanja sa raunarem
ali ne podrava automatsku razmenu podataka.
7.1. Nadzor i upravljanje semaforskim ureajima preko GSM
mreeSvojim karakteristikama GSM sistem je pogodan za nadzor
semafora, naroito kada su oni razmeteni na velikim rastojanjima i
raznim pravcima. Sa aspekta daljinskog nadzora semaforski ureaji se
mogu podeliti u tri velike grupe: a) Ureaji najnovije generacije
ija se arhitektura bazira na mikroprocesorskom upravljanju
(podravaju modemsku vezu) b) Ureaji ranije generacije ija se
arhitektura bazira na mikroprocesorskom upravljanju (ne podravaju
modemsku vezu) c) Ureaji koji su izraeni ranijim tehnologijama (ne
podravaju daljinsku komunikaciju)
Savremeni semaforski ureaji bazirani na mikroporocesorskom
upravljanju (a) u principu podravaju sve oblike daljinske
komunikacije. Poseduju mogunost direktnog prikljuivanja modema,
radi ostvarivanja veze putem telefonske linije. Mogue je i
prikljuivanje GSM terminala na mesto modema, jer komunikacija
zahteva isti protokol, kao i obian modem. Tako je omogueno
ostvarivanje direktne veze preko GSM mree. Na ovaj nain je omoguena
potpuna daljinska kontrola nad ureajem. Mogu se menjati programske
eme, vreme tempiranja, trenutna stanja saobraaja na raskrsnici,
izvriti dijagnostiku ureaja i drugo. Meutim ukoliko je ureaj umreen
preko telefonske ili GSM mree, za svako kontaktiranje je potrebno
ostvariti direktnu vezu, to optereuje resurse centrale za nadzor i
upravljanje, vremenski i finansijski. Ba iz ovih razloga
komunikacija SMS porukama moe imati prednost prilikom prenosa
manjih koliina podataka (programske eme, vremena tempiranja,
dijagnostika ureaja). Pored toga razmenu informacija SMS porukama
moe inicirati i semaforski ureaj, to moe biti od izuzetne vanosti u
sluajevima vanredne situacije. Komunikacija preko SMS poruka
zahteva poseban protokol i trenutno nemamo podataka o tome da li
postoji u svetu semaforski ureaj koji ovo podrava.
20
Slika 11. Prilagoavanje savremenih semaforskih ureaja na GSM
mreu Za potrebe daljinske dijagnostike GSMI ureaj (eng. Global
System for Mobile Communications Interface) se moe prilagoditi i
semaforskim ureajima URS100 i PSV, koji nemaju mogunost
komunikacije (c). Kod ovih ureaja prikljuivanje GSMI se vri preko
prilagodne ploe i pri tome GSMI osmatra karakteristine signale
ureaja. Iz centrale za nadzor putem SMS poruka moe se proveriti
aktuelni program, vreme zadnje promene programa i da li je ureaj u
modu trepue uto ili bez izlaznih signala. Time se omoguava
daljinsko resetovanje semaforskog ureaja. Naime deava se kod nekih
semaforskih ureaja, da zbog nestabilne elektrine mree i drugih
spoljanjih uticaja lano detektuju greku (pr. ispad kontrolisane
sijalice) i zbog toga da se izbace na trepue uto. Serviseri esto
prevale i 100 km da bi ustanovili da ureaj nije pokvaren i da je
samo potrebno izvriti restartovanje. Daljinskim resetom se izbegava
nepotreban izlazak.
Svojim karakteristikama ureaj GSMI se pokazuje kao univerzalno
reenje za povezivanje semaforskih ureaja raznih generacija u
jedinstvenu mreu centralnog nadzora i upravljanja GSM mreom,
omoguujui izvravanje raznih operacija u zavisnosti od mogunosti
pojedinih tipova semaforskih ureaja. Daljinska dijagnoza, promena
parametara, programskih ema, plana tempiranja i daljinski reset
omoguavaju znaajne utede trokova servisiranja, opravdavajui
primenu.
8. Primjena mikroprocesorskih upravljanih signalno-sigurnosnih
ureaja za tehnoloki proces odvijanja eljeznikog saobraajaNove
metode analize pouzdanosti mikroprocesorski upravljanjih
signalno-sigurnosnih ureaja bazirane su na proirenju funkcija i
zadataka, a dodavanjem upravljakoinformacijskih modula. Postojei
relejni signalno-sigurnosni ureaju postupno e se zamijenjivati
modernim mikroprocesorskim ureajima. Elementi upravljanja, odnosno
posluivanja najpogodniji su za zamjenu, jer se time zapravo
zamijenjuju postojei glomazni i nepromijenjivi postavni stolovi u
prometnim uredima. Ove stolove zamijenjuju periferne jedinice
raunala, koje ine21
alfanumerika tastatura, zaslon monitora kao pokaziva i pokretni
upravljajui elementi u obliku mia ili tabletnog digitalizatora koji
zauzimaju manje prostora, a to je najvanije univerzalni su i
nevezani za konfiguraciju kolodvora ili postaje. Najvee promjene
nastaju u logikom dijelu ureaja, gdje se postojea relejna ovisnost
zamijenjuje logikim poluvodikim sklopovima. Za postizanje odreene
razine pouzdanosti koristi se vie raunala, najee na principu dva od
tri (od tri raunala dva paralelno neovisno rade, a tree kontrolira
njihov rad i preuzima funkcije u sluaju ispada jednog od njih).
Slika 13. Elementi mikroprocesorskog signalno-sigurnosnog
ureaja
22
Za vie razine funkcija upravljanja eljeznikim prometom
mikroprocesorski signalnosigurnosni ureaji proireni su dodatnim
funkcijama, tako da takav ureaj postaje inteligentni
upravljako-informacijski sustav. (slika 13.)
Slika 14. Model upravljanja eljeznikim prometom
U tako formiranom modelu ouljiva je podjela na hijerarhijske
ravnine, gdje je najnia izvrna, a predstavlja skup izvrnih
elemenata i ureaja za prikupljanje informacija potrebnih za obradu
u viim razinama upravljanja. Komande za upravljanje dolaze iz
postavne ravnine, preko upravljakih dijelova postavnica. Za
upravljanje prometom na odreenom dijelu eljeznike mree komande
dolaze iz kontrolne ravnine, ali one sada nemaju prioritetno
sigurnosne, ve prvenstveno tehnoloke i organizacijske funkcije. Na
najvioj razini upravljanja eljeznikim prometom nalazi se
upravljako-informacijska ravnina. U toj ravnini obavljaju se zadaci
predvieni za optimalnu organizaciju prometa na veem dijelu
eljeznike mree, koje obavljaju inteligentni
informacijsko-komunikacijski ureaji. Zahvaljujui svojim tehnikim
znaajkama ti ureaji mogu obaviti tehnoloki kompleksne funkcije
rukovoenja eljeznikim prometom u okviru viedimenzionalnog sustava.
Ovdje se obavljaju sloeni poslovi planiranja, upravljanja i nadzora
eljeznikog prometa, tako da central pogonskog upravljanja zapravo
ini nervni centar eljeznice. Aktiviranjem automatskih funkcija
voenja vlakova, rastereuje se prometno osoblje od rutinskih
zadataka, te se time stvaraju pretpostavke za vonje vlakova bez
utjecaja ovjeka.
23
8.1. Automatizacija s programibilnim logikim
kontrolerimaAutomatizacija s programibilnim logikim kontrolerima
PLC (eng. programmable logic controller) je otvorila privlaan,
sasvim nov i virtualno neogranien svijet upravljanja. Zato je,
prouavanje i programiranje PLC softvera za upravljanje od najvie
vanosti za primjenu kod automatiziranih i PLC-kontroliranih ureaja.
Ovo ne treba biti teko, ako se naui identificirati naoko sloen
upravljaki problem kao skup rjeenja koja se sastoje od brojnih
osnovnih logikih funkcija. Takve funkcije su temelj svih binarnih
digitalnih kontrola i obuhvaaju naela: "ILI", "I", "DA" i NE
funkcionalne logike. Dodatkom malo sloenijih impulsnih sklopova,
kao na primjer multivibratora, tajmera, brojila, posmanih
registara, ograniivaa, aritmetikih funkcija i ugraenih izlaznih
releja, moe se rijeiti bilo koji upravljaki sustav bio on s
jednostavanim ili jako sloenim upravljakim funkcijama. Pokuavajui
rijeiti ovaj zadatak, ovdje se nairoko eli objasni i ilustrirati
itav niz logikih funkcija i sklopnih elemenata na jednostavan,
dovoljno jasan i metodian nain, i pokae inenjeru kako treba
uporabiti ove funkcije u razliite i tipine industrijske upravljake
krugove. Ovdje se eli, takoer, predstavi uvod u prve principe
sekvencijskog i kombiniranog inenjerskog upravljakog projektiranja,
i primijene takvih principa kod rjeavanja brojnih problema koji se
mogu pojaviti u dananjim industrijskim upravljakim sustavima i
mehanikim sklopovima eljeznikih siglano-sigurnosnih ureaja.
Fleksibilna automatizacija s PLC-ima dobiva posebnu vanost kroz
predstavljanje novih algoritma za sekvencijalne upravljake
mehanizme, iskoritavajui dobro poznatu modularnu koncepciju sklopa
koranog brojaa u telekomunikacijskim sustavima. Mehanike radnje;
kao na primjer automatsko ili runo kruenje, prekid rada za sluaj
opasnosti (prekid kruga), odabir koranog ili kontinuiranog voenja
kao i blok programskog izbornika, dovoljno su jasno objanjene,
pokazane i primijenjene. Nadalje, esto se ini usporedba prema
postojeim pneumatskim ili hidraulikim upravljakim krugovima, poput
repariranih ili zamjenjenih starih krugova novim i esto su
modificiranih zbog PLC upravljanja, to je danas uobiajena praksa u
industriji. Pneumatsko upravljanje u industriji e vrsto drati svoj
poloaj jo barem 50 godina zbog opepoznate jedinstvene sposobnosti u
upravljanju, podjednako u kompleksu sekvencijalnog i kombiniranog
rukovanja ureajima. Ali s uvoenjem inteligentnih, jeftinih i brzo
reagirajuih PLC kontrolera, isto pneumatsko upravljanje je izgubilo
znaaj i s vremenom e morati napraviti mjesta za upravljake sustave
s potpuno PLC-upravljanim sustavima s elektropneumatiim i
elektrohidraulikim elementima. Ovo je oita sudbina, ali injenica i
stvarnost u ovom elektroniki upravljanom svijetu koji se brzo
mijenja. PLC razliitih vrsta i izrade oito imaju jedno zajedniko
svojstvo, a to je da imaju mogunost programiranja. Zbog svojih
specifinih razloga ovdje se treba suzdrati od specifinog PLC
programskog jezika, jer svi sadanji kontrolni problemi i objanjenja
su vezani za univerzalno popularnim metodama ljestviasto
postavljene krugove i njegovim algoritmima rezultirajueg mnemonikog
programiranja. Programirajui PLC s ljestviastom strukturom gdje je
i mnemonika lista naredbi je uobiajena, treba osoblje za
programiranje i odravanje dobro prouiti programski jezik, elei
programirati PLC, ali i postaviti dijagnozu kvarova u
PLCkontroliranim ureajima.24
Programirajui upravlja ima zdrueni mehanizam koji je sastavljen
iz viestrukih elektronikih releja, vremenskih prekidaa (tajmera) i
brojnih posebnih funkcija, upotrebljenih za obavljanje razliitih
ugraenih zadataka koji se postavljaju pomou programirajue konzole.
Konvencionalan, hardverski izvedena komandna ploa za relejne ureaje
bitno je razliita u odnosu na upravljanje PLC kontrolerom. Nizovi
naredbi u relejnoj tehnici se izvode paralelno, dok se u PLC
upravljanju naredbe izvode serijski u nizovima, ali i cikliki kod
provjeravanja ulazne promjene metodom skeniranja.
8.2. Osnovna struktura PLC-aPrema standardizaciji Udruenja
proizvoaa elektrine opreme (The National ElectricalManufacturers
Association -NEMA) programabilni logiki kontroler je definiran kao:
Digitalni elektroniki ureaj koji koristi programabilnu memoriju za
pamenje naredbi kojima se zahtjeva izvoenje specifinih funkcija,
kao to su logike funkcije, sekvenciranje, prebrojavanje, mjerenje
vremena, izraunavanje, s ciljem upravljanja razliitim tipovima
ureaja i procesa preko digitalnih i analognih ulazno-izlaznih
modula. Prvobitno PLC je zamiljen kao specijalni raunalski ureaj
koji se moe programirati tako da moe obaviti istu funkciju kao i
niz logikih ili sekvencijalnih elemenata koji se nalaze u nekom
relejnom ureaju ili automatu. Postupno, koliina i vrsta operacija
koju moe obaviti PLC kontroler je proirena uljuivanjem sloenijih
funkcija potrebnih za direktno digitalno upravljanje nekim
sustavom. Neovisno o koliini i vrsti funkcija, od samog poetka
projektiranja PLC-a, vodilo se rauna o tome da on treba raditi u
krajnje nepovoljnim klimatsko-tehnikim uvjetima koji vladaju
industrijskom okruenju i da treba biti dovoljno fleksibilan u
smislu prilagoavanja razliitim izmjenama na procesu. Stoga je PLC
projektiran kao izuzetno pouzdan modularan ureaj koji se jako lako
odrava i programira. Nadalje, najvei broj metoda za programiranje
PLC-a temelji se na grafikoj metodi - ljestviasti logiki dijagram
koji je ve dugi niz godina u uporabi u industriji pri projektiranju
logikih i sekvencijalnih relejnih ureaja. Funkcionalna organizacija
PLC-a prikazana je na slici 15. Procesorski modul sadri centralnu
jedinicu i memorju. U okviru ovog modula smjetaju se i program i
podaci, a odavde se upravlja radom cijelog sustava. Naziv ulazni i
izlazni moduli se odnosi na digitalne ulaze i izlaze preko kojih se
primaju binarni signali sa senzora, odnosno zadaju binarni signali
pojedinim aktuatorima, dok specijalni U/I moduli obuhvaaju analogne
U/I kao i module posebne namjene kao to su brzi broja, pozicioni
servo sistem, PID regulator itd. Komunikacijski moduli osiguravaju
vezu s komunikacijskom opremom preko koje se izmjenjuju podaci s
drugim raunalskim ureajima u mrei i/ili operatorskim ureajima preko
kojih se PLC programira i nadzire njegov rad.
25
Slika 15. Funkcionalni blok dijagram PLC-a PLC se ugrauje u
jedinstveno kuite s prikljucima za napajanje, ulaznih i izlaznih
prikljunica te konektora za komunikaciju, a sloeniji PLC se sastoji
iz kuita (rack) koja ima odreeni broj utinica (slotova) u koji se
stavljaju pojedini moduli kao to je to prikazano na slici 16. Prvi
dva slota u kuiti obino zauzimaju ureaj za napajanje i procesorski
modul, dok je raspored modulau preostalim slotovima promjenjiv. U
ovisnosti o broju modula, PLC moe imati i vie od jednog kuita.
Svako kuite ima vlastito napajanje, dok se procesorski modul nalazi
samo u prvom kuitu. Takvi PLC kontroleri su najei u procesorskim
signalno-sigurnosnim eljeznikim postavnicama za upravljanje radom
vanjskih elemenata (signala i skretnica).
26
Slika 16- Izgled PLC-a Kao to se vidi, PLC je razliit od
raunalskog sustava ope namjene po tome to nema vanjsku memoriju
(diskove), kao i niza standardne ulazno/izlazne opreme. Osim toga,
njegov operativni sustav je jednostavniji i prua komparativno manje
mogunosti od raunala ope namjene. Zapravo, PLC je koncipiran i
projektiran za jedan relativno usko i jasno definiran opseg poslova
vezanih za nadzor i upravljanje pojedinim ureajima, to je
rezultiralo u njegovoj izuzetnoj efikasnosti i jednostavnosti. U
odreenom smislu, podruje primjene PLCa isto je kao i za
specijalizirane mikroraunalske kontrolere ili signal procesore.
Kljuna razlika lei u injenici to koritenje PLC-a ne zahtjeva od
korisnika gotovo nikakvo predznanje o arhitekturi mikroraunalskih
sustava i programiranju. Drugim rjeima, korisnik PLC-a je u najveoj
moguoj mjeri osloboen rjeavanja razliitih problema vezanih za isto
raunalski aspekt, kao to su promjena ili dodavanje U/I jedinica,
povezivanje u raunalsku mreu, razmjena podataka i sl. i moe se u
punoj mjeri koncentrirati na projektiranje same aplikacije. Moe se
slobodno rei da se PLC od svih drugih raunalskih ureaja sline
namjene razlikuje po svom operativnom sustavu, koji je nainjen tono
za odreenu namjenu. Naime, predpostavlja se da e u svojoj osnovnoj
formi, PLC biti koriten za realizaciju nekih logikih funkcija koje
preslikavaju signale sa senzora u signale koji se prenose na
aktuatore. Stoga se od PLC-a oekuje da periodiki oitava (unosi)
signale sa senzora, obavlja odreen broj aritmetiko-logikih
operacija (u skladu sa zadanom funkcijom) iji rezultati se prenose
na izvrne organe ili neke druge indikatorske ureaje. Osim toga, s
istom ili nekom drugom frekvencijom, PLC treba odravati
komunikaciju (razmjenu podatke) s nekim drugim raunalskim sustavima
u mrei. Polazei od tog zahteva, operativni sustav PLC-a projektiran
je tako da, tijekom rada sustava, automatski osigura cikliko
ponavljanje navedenih aktivnosti (Sken ciklus) kao to je to
prikazano na slici 17. Sken ciklus zapoinje sa ulaznim skenom u
okviru koga PLC oitava sadra ulaznih linija (registara stanje
ulaznih modula). Oitani podaci se prenose u odreeno podruje
memorije slika ulaza. Zatim se aktivira programski sken u okviru
koga procesor izvrava programske naredbe kojima su definirane
odgovarajue aritmetiko-logike funkcije.27
Podaci (operandi) koji se koriste u programskim naredbama
uzimaju se iz memorije i to iz podruja oznaenog kao slika ulaza
(ako su operandi ulazni podaci) ili iz podruja gdje se smjetaju
interne varjable.
Silka 17. Scan slika Rezultati obrade se smjetaju u posebno
podruje memorije slika izlaza. Ovde je vano istaknuti da se pri
izvravanju programskih naredbi ne uzimaju podaci direktno sa
ulaznih modula, niti se rezultati direktno iznose na izlazne
module, ve program razmenjuje podatke iskljuivo s memorijom (slika
18) . Po zvretku programskog skena, operativni sustav PLC-a
aktivira izlazni sken u okviru koga se podaci iz slike izlaza
prenose na izlazne linije (register izlaznih modula). etvrti dio
sken ciklusa komunikacija - namijenjen je realizaciji razmjene
podataka s ureajima koji su povezani s PLC-om. Nakon toga,
operativni sustav dovodi PLC u fazu odravanja u okviru koje se
auriraju interni tajmeri i registri, obavlja upravljanje memorijom
kao i niz drugih poslova vezanih za odravanje sustava, o kojima
korisnik i ne mora biti informiran. U ovisnosti o tipu procesora
ulazni i izlazni sken ciklus izvravaju se u vremenu reda
milisekundi (od 0,25 ms do 2,56 ms). Trajanje programskog skena,
svakako ovisi o veliini programa. Osnovni sken ciklus moe biti
modificiran pomou zahtjeva za prekid ili nekih drugih specijalnih
programskih naredbi.
28
Slika 18. - Razmjena podataka za vrijeme sken ciklusa Gledano
openito, od korisnika PLC-a se oekuje da, u ovisnosti o aplikaciji
koju namjerava razviti, obavi izbor ulaznih, izlaznih,
komunikacijskih i specijalnih modula, dakle odabere strukturu PLC-a
i formira program obrade podataka. Sve ostale aktivnosti obavlja i
nadzire operativni sustav PLC-a.
29
9. ZakljuakJedan od prikazanih naina upravljanja eljeznicom
jeste analogno upravljanje ija je glavna prednost vrlo jednostavna
i jeftina izvedba, dok su glavne mane to nije mogue jednostavno na
jednoj maketi upravljati nezavisno s vie lokomotiva (pogotovo na
istom kolosijeku), upravljati funkcijama pojedinih lokomotiva, te
kompleksne instalacije kod veih maketa. Kako bi se ti problemi
izbjegli, osmiljen je novi princip kontrole, digitalni. Kao to je
ve reeno, digitalno upravljanje je bazirano na principu razmjene
komandi izmeu elementa makete kojim elimo upravljati i upravljake
jedinice. Komande se prenose digitalno pomou elektrinih impulsa
koji se alju preko tranica. Osim za prijenos, ti isti elektrini
impulsi slue i kao izvor napona iz kojeg se napaja elektronika,
svjetla, motor lokomotive i ostalo. Upravljanje putem senzora
eljeznikog kotaa ZK24-2 sadri djelovanje na magnetskoinduktivnom
principu s elektronikom obradom signala. Sastoji se od dva neovisna
senzorska sustava oznaena sa H i L na slici 2. Senzorski sustavi H
i L su meusobno galvanski odvojeni i rade potpuno neovisno te se na
senzoru ZK24-2 po potrebi moe koristiti i samo jedan kanal
(senzorski sustav), H ili L. Senzor se isporuuje sa fiksno spojenim
etveroinim kablom (6m), a svaki kanal koristi po dvije ice. Izlazni
signal svakog kanala detekcije kotaa je istosmjerna struja na istoj
dvoinoj parici u jednom od dva diskretna stanja: 16mA ili 10mA DC.
Senzor ZK24-2 se pomou nosaa sa obuhvatnicom uvruje uz unutarnji
rub jedne tranice (bez buenja tranice), a senzorski kabel se
prespaja na dvije parice (ili jednu zvjezdastu etvorku) prunog
kabla u prespojnoj kutiji uz kolosijek koja sadri modul
trostupanjske zatite od grmljavine ZGK. Prilagodni modul UTR245 /
ITR245 pretvara istosmjerne strujne signale senzora (16mA / 10mA) u
otvorene / zatvorene kontakte sigurnosnih releja, odnosno u brze
optiki odvojene digitalne tranzistorske izlaze (dva stanja
tranzistora: vodi / ne vodi). Najea primjena tranikog kontakta UTR
/ ITR je za detekciju nailaska vlaka u okviru sustava za osiguranje
eljezniko cestovnog prijelaza. Traniki kontakt UTR / ITR se
primjenjuje i za najavu dolaska vlaka u stanicu, tj. upozorenje
prometnika da se vlak kree u smjeru prema stanici na odreenoj
udaljenosti od stanice. Pojmom daljinskog upravljanja
signalno-sigurnosnim ureajima (DUS) podrazumijeva se upravljanje s
vie ss ureaja s jednog mjesta, a time posredno i prometom vlakova.
Takav sustav naziva se jo i telekomanda. Telekomandni ureaj nije
kompletan ako u centralnoj postavnici nema ureaja za snimanje reda
vonje svakog vlaka. Koritenjem podataka iz telekomandnog sustava
kao i ureaja za praenje kretanja vlakova, u ureaju za snimanje reda
vonje ucrtava se pisaem tekui red vonje vlakova koji se kreu u
podruju pokrivenom telekomandom. Takvi snimljeni grafikoni tekueg
reda vonje vlakova imaju veliko znaenje pri analizi praenja prometa
na eljeznikoj mrei pokrivenoj telekomandom. Otkriva se pravo
stanje, brzina kretanja30
vlakova, uska grla, slaba organizacija rada kao i drugi bitni
argumenti koji mogu posluiti za poboljanje odvijanja prometa.
GSM mrea se pokazuje izuzetno efikasnom u nadzoru i upravljanju,
naroito u sluaju velikog broja ureaja razmetenih na velikom
prostoru. U radu je pokazana mogunost primene servisa kratkih
poruka (SMS) za ostvarivanje nadzora nad ureajima ranijih
generacija, kojih jo uvek ima mnogo u eksploataciji. U uvodu su
razmatrani problematika realizacije centra za nadzor i upravljanje,
sa aspekta ostvarivanja veza sa perifernim ureajima. Pokazana je
upotrebljivost GSM mree u tu svrhu i dati su karakteristini primeri
u kojima se moe koristiti komunikacija preko GSM mree, te je
prikazana mogunosti primene GSM mree za komunikaciju sa semaforskim
ureajima. Nove metode analize pouzdanosti mikroprocesorski
upravljanjih signalno-sigurnosnih ureaja bazirane su na proirenju
funkcija i zadataka, a dodavanjem upravljakoinformacijskih
modula.Postojei relejni signalno-sigurnosni ureaju postupno e se
zamijenjivati modernism mikroprocesorskim ureajima. Najvee promjene
nastaju u logikom dijelu ureaja, gdje se postojea relejna ovisnost
zamijenjuje logikim poluvodikim sklopovima. Za postizanje odreene
razine pouzdanosti koristi se vie raunala, najee na principu dva od
tri (od tri raunala dva paralelno neovisno rade, a tree kontrolira
njihov rad i preuzima funkcije u sluaju ispada jednog od njih).
Automatizacija s programibilnim logikim kontrolerima (PLC) je
otvorila privlaan, sasvim nov i virtualno neogranien svijet
upravljanja. Zato je, prouavanje i programiranje PLC softvera za
upravljanje od najvie vanosti za primjenu kod automatiziranih i
PLCkontroliranih ureaja. Prvobitno PLC je zamiljen kao specijalni
raunalski ureaj koji se moe programirati tako da moe obaviti istu
funkciju kao i niz logikih ili sekvencijalnih elemenata koji se
nalaze u nekom relejnom ureaju ili automatu. Postupno, koliina i
vrsta operacija koju moe obaviti PLC kontroler je proirena
uljuivanjem sloenijih funkcija potrebnih za direktno digitalno
upravljanje nekim sustavom. PLC je koncipiran i projektiran za
jedan relativno usko i jasno definiran opseg poslova vezanih za
nadzor i upravljanje pojedinim ureajima, to je rezultiralo u
njegovoj izuzetnoj efikasnosti i jednostavnosti.
31
10. Literatura:[1] John Scourias, Overview of the Global System
for Mobile Communications, University of Waterloo, 1997 [2] Gold H
i dr.,Digitalno upravljanje modelom eljeznice, Fakultet prometnih
znanosti,Zagreb, 1994. [3] Mikula, M., Kavran, Z. : Planiranje
telekomunikacijskih mrea, FPZ, Zagreb, 1999. [4] Gold,H., Kavran,
Z., Kovaevi, D.: Informatika u prometnom inenjerstvu , Fakultet
prometnih znanosti, Zagreb, 2001. Internet izvori: [5] Global
System for Mobile Communication (GSM), IEC, http://www.iec.org [6]
Wireless Short Message Service (SMS), IEC, http://www.iec.org [7]
.http://www.iec.orgwww.fpz.hr/ztos/pred/TK.pdf [8]
www.fpz.unizg.hr/ztos/pred/Kolkont.pdf
32
11. Prilog (skraenice)APB-a (bos. automaski pruni blok) DC (
eng. Direct current ) DCC (eng. Digital Command Control). DIN (
njem. Deutsches Institut fr Normung) DUS (hr. daljinskog
upravljanja signalno-sigurnosnim ureajima) GSM (engl. Global System
for Mobile Communications) GSMI (eng. Global System for Mobile
Communications Interface) IC (eng. integrated circuit) ITR
(hr.iskljuni traniki kontakt) ITR245 (hr. iskljuni prilagodni
modul) MZ (bos. meustanine zavisnost). NEMA( eng. The National
ElectricalManufacturers Association) PC-u ( eng. personal
computer), PLC (eng. programmable logic controller) SIM (eng.
subscriber identification module) SMS (eng. Short Message Service)
UTR (hr. ukljuenje tranikog kontakta) UTR245 (hr.prilagodni modul),
VDU ( eng. video display unit ZGK i ZUT (hr. modul zatite od
grmljavine) ZK24-2 (hr. senzor eljeznikog kotaa) CP (hr. eljeznikog
cestovnog prijelaza)
33
