Rozwiązania transmisyjne w systemach automatyki kolejowej

Fot. 1. Rozdzielnica ogrzewania rozjazdów

Nowoczesne urządzenia elektrycznego ogrzewania rozjazdów (EOR) zapewniają autonomiczną pracę w funkcji warunków pogodowych. W tym celu zabudowywane są urządzenia wykonawcze (rozdzielnice EOR, transformatory, grzałki), przetworniki i stacje pogodowe, a w nastawni dyspozytorskiej pulpity operatorskie oraz stanowiska nadzoru.

Podstawowymi urządzeniami wykonawczymi systemu są rozdzielnice elektryczne wyposażone w programowalny sterownik oraz moduły pomiarowe. Rozdzielnice na podstawie analizy pomiarów z zestawu czujników pogodowych zapewniają automatyczne sterowanie ogrzewaniem rozjazdów. Oprogramowanie rozdzielnic umożliwia pełną diagnostykę urządzenia - m.in. wskazuje, w którym obwodzie, a przez to w którym rozjeździe uległ przepaleniu grzejnik, informuje o zużyciu energii elektrycznej, monitoruje poziomy napięcia zasilania.

Wystąpienie nieprawidłowości w powyższych wskazaniach generuje odpowiedni alarm. Informacje te zasadniczo wpływają na szybkość reakcji w sytuacjach awaryjnych i skracają czas usunięcia potencjalnych usterek w instalacjach EOR. Choć urządzenia EOR pracują autonomicznie, bardzo istotny jest ich zdalny nadzór przez obsługę.

Dyżurny ruchu musi mieć możliwość podglądu pracy urządzeń (z poziomu sterowników nadrzędnych NEK) oraz interwencyjne sterowanie w sytuacjach anormalnych. Najczęstszą ingerencją obsługi jest ręczne wymuszenie ogrzewania rozjazdów w sytuacjach ekstremalnych warunków pogodowych.

ZNACZENIE I KRYTERIA DOBORU ROZWIĄZAŃ TELETRANSMISYJNYCH DLA SYSTEMÓW AUTOMATYKI KOLEJOWEJ

Fot. 2. Schemat ideowy systemu ogrzewania rozjazdów

Integracja urządzeń w jeden system wymaga skutecznej komunikacji pomiędzy wszystkimi elementami składowymi. Niezawodność systemowa istotnie zależy od jakości zastosowanych urządzeń teletransmisyjnych. Pomimo dostępności wielu rynkowych rozwiązań bardzo niewiele firm może zagwarantować najwyższą niezawodność urządzeń komunikacyjnych.

Czynniki krytyczne w doborze takich rozwiązań to: pełna zgodność ze standardami kolejowymi (EN-50121-4), wytrzymałość na zakłócenia elektromagnetyczne, izolacja galwaniczna na portach komunikacyjnych, szeroki zakres temperatury pracy a w szczególności zapewnienie tzw. zimnego startu niezależnie od temperatury otoczenia, zabezpieczenia przeciwprzepięciowe, wysoki wskaźnik MTBF (Mean Time Between Failures - średni czas bezawaryjnej pracy) liczony zgodnie z normami militarnymi (MIL-HDBK-217F) i wiele innych.

Wszystkie powyższe kryteria spełnia europejski producent z ponad 40-letnią tradycją w zastosowaniach kolejowych - firma Westermo Teleindustri AB. Firmę Westermo wyróżnia koncentracja na rozwoju produktów działających w najtrudniejszych warunkach w zgodzie z najostrzejszymi wymaganiami branżowych standardów i norm.

POŁĄCZENIA TRANSMISYJNE NA POZIOMIE STACJI

Fot. 3. Połączenie rozdzielnic do sterownika Lubartów

Zakład Automatyki i Urządzeń Pomiarowych AREX Sp. z o.o. to firma zajmująca się wdrażaniem systemów energetyki niskonapięciowej na rynku kolejowym. AREX specjalizuje się w dostarczaniu kompletnych rozwiązań elektrycznego ogrzewania rozjazdów kolejowych i systemów sterowania oświetleniem terenów kolejowych.

Oferowane systemy opierają się na nowoczesnych urządzeniach zapewniających "inteligentne" i w pełni automatyczne sterowanie. Wdrażanie systemów odbywa się kompleksowo - od zabudowy urządzeń przytorowych do informatycznych systemów nadzorczych. Integracja urządzeń pozwala na zdalny nadzór, konfigurację, sterowanie oraz analizę jakości działania urządzeń włączonych do systemu.

Dla potrzeb monitorowania urządzeń energetyki kolejowej firma AREX wdrożyła dla zarządcy infrastruktury kolejowej PKP PLK S. A. system SMUE (System Monitorowania Urządzeń Elektroenergetycznych), który zapewnia skuteczny nadzór urządzeń elektroenergetycznych na terenach wszystkich 23 zakładów PKP PLK. Standardowo urządzenia AREX komunikują się ze sobą po kablach miedzianych na maksymalną odległość 1,5 km.

Fot. 4. Rozdzielnica Żelisławice

Jeżeli stacja kolejowa jest rozległa, to do połączenia urządzeń wykorzystuje się modemy zabudowywane w rozdzielnicach i sterowniku nadrzędnym. AREX wykorzystuje urządzenia transmisyjne renomowanych firm zapewniające bezawaryjną i bezobsługową pracę. Do przedłużania transmisji po miedzi wykorzystywany jest modem Westermo TD-29.

Modem ten jest używany przez AREX do łączenia rozdzielnic odległych od siebie nawet o 10 km. Funkcja multidrop tego modemu pozwoliła firmie AREX podłączyć do sterownika nadrzędnego na stacji Lubartów 11 rozdzielnic na dystansie ponad 20 km. W niedalekiej przyszłości stacja zostanie rozbudowana o nowe rozdzielnice, gdzie również będzie potrzeba zastosowania rodziny modemów Westermo.

Fot. 5. System komunikacyjny z wykorzystaniem światłowodu

Z uwagi na coraz większą dostępność połączeń światłowodowych systemy transmisji danych wykorzystujące technologię światłowodową stopniowo wypierają połączenia oparte na miedzi jako medium transmisyjnym. W takich przypadkach firma AREX wyposaża swoje urządzenia w konwertery światłowodowe. Najczęściej stosowanym konwerterem jest model Westermo ODW- 730-F2.

Konwerter ten pozwala na budowę redundantnego pierścienia światłowodowego gwarantującego pracę systemu nawet w przypadku, gdy zabraknie zasilania do jednej z rozdzielnic. Warto podkreślić bardzo szybki czas rekonfiguracji ringu dla tej grupy urządzeń, który utrzymuje się na poziomie <4 ms. Topologia ringowa z wykorzystaniem konwerterów Westermo serii ODW-730-F2 została wykorzystana na stacji Żelisławice.

LOKALNE CENTRA STEROWANIA

Fot. 6. Widok na wygrzane rozjazdy

W infrastrukturze kolejowej odcinki kolejowe są dzielone na Lokalne Centra Sterowania (LCS). W LCS-ie montowane są terminale i serwery umożliwiające nadzór nad urządzeniami na podległym obszarze. Rozpiętość LCS wynosi przeważnie kilkadziesiąt kilometrów. Firma AREX uczestniczy w budowie LCS-ów w zakresie urządzeń energetyki nietrakcyjnej (ogrzewanie rozjazdów, oświetlenie terenów kolejowych) polegających na włączeniu wielu stacji, przystanków osobowych, oświetlenia przejazdów w jeden system zapewniający nadzór nad tymi obiektami.

System składa się z serwera, terminala dla dyżurnego ruchu i terminalu dla personelu utrzymaniowego. Transmisja z urządzeń w LCS-ach odbywa się poprzez sieć TCP/IP. Wykorzystuje się do tego celu światłowody i zabudowane urządzenia łączności SDH. Dane ze wszystkich obiektów trafiają w ten sposób do budynku LCS (głównej nastawni).

Łączność światłowodowa nie dochodzi jednak do wszystkich obiektów. W takich przypadkach obiekty łączone są do najbliższego punktu z urządzeniem SDH poprzez dostępne kable miedziane. W tym celu AREX wykorzystuje modemy firmy Westermo pracujące w technologii G. SHDSL. Stosowane modele to: DDW-120 (do połączeń punkt-punkt), DDW-142 (do połączeń ringowych) oraz DDW-225 (modem do połączeń ringowych zintegrowany z przełącznikiem warstwy 3).

Modemy G. SHDSL-owe pozwalają rozszerzyć zasięg Ethernetu po kablach miedzianych nawet do 15 km z transferami do 30,6 Mb/s przy jednoczesnym umożliwieniu segmentacji jednej fizycznej sieci. Nie bez znaczenia pozostaje czynnik ekonomiczny wynikający z wykorzystania istniejącego okablowania.

Jarosław Szuflita,
Arex Sp. z o.o.
Dariusz Figiel,
Tekniska Polska Sp. z o.o.
www.tekniska.pl