Автоматизация управления транспортом, решение от RealFlex

Автоматизация управления транспортом, решение от RealFlex

ЦЕНТР УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТОМ НОВОЙ ЗЕЛАНДИИ

Настоящее относится к проекту автоматизации железной дороги в Новой Зеландии, выполненному в 1990-х гг и модернизированный в 2002 году.

После этого проекта компания Tranz Rail была приобретена компаний Toll Holdings. Затем инфраструктурная составляющая была продана компании ONTRACK (новозеландская железнодорожная корпорация).
Компания ONTRACK владеет инфраструктурой железнодорожного транспорта в Новой Зеландии и осуществляет её обслуживание. ONTRACK продолжает использовать ПО RealFlex в описанных ниже приложениях.
Компания Tranz Rail обладала активно развивающейся сетью дистрибуции, складами и логистическими ресурсами, которые позволяли предлагать клиентам полный пакет услуг по доставке и распределению товаров. Компания Tranz Rail имела типичную структуру расходов — высокие постоянные расходы и небольшие переменные издержки.
Компания Tranz Rail была самой большой компанией в сфере наземного транспорта в Новой Зеландии. Ее железнодорожные перевозки покрывали оба острова. Основной бизнес составляли железнодорожные перевозки грузов и паромные перевозки пассажиров между островами с сопутствующими услугами. Компании принадлежали приблизительно 3900 км рельсовых путей, 208 локомотивов, 7000 грузовых вагонов и три парома для пассажирских перевозок между островами. Паромные перевозки компании Tranz Rail соединяли Северный и Южный острова, позволяя им управлять национальной транспортной сетью по всей Новой Зеландии. Услуги Tranz Rail по железнодорожным и паромным перевозкам дополнялись обширным парком находящихся в их собственности грузовиков, которые обеспечивали полный спектр услуг по доставке грузов до конечного получателя.
Поскольку компания работала в совершенно нерегулируемой среде транспортной отрасли, стимулы к использованию инновационных технологий и сохранению конкурентоспособности были неотъемлемой частью бизнеса. Основной проект по повышению эффективности работы и оборачиваемости активов был направлен на создание системы централизованного управления сменной работой экипажей, локомотивов и перегоном вагонов от региональных офисов до главного офиса компании в Веллингтоне. Централизация сетевого управления от региональных офисов до главного офиса компании в Веллингтоне была следующим логическим этапом для повышения эффективности работы сети. Исторически офисы компании Tranz Rail, осуществлявшие управление железнодорожными перевозками, были разбросаны по всей Новой Зеландии и находились в семи различных регионах. Они располагались в Окланде, Гамильтоне, Таумарунуйе, Северном Палмерстоне, Веллингтоне, Кристчорче и Дунедине. Каждый из этих офисов был оснащен различными системами централизованного контроля и большими панелями с указанием точек, сигналов и т.д.

ОПИСАНИЕ ПРОБЛЕМЫ И СИСТЕМНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ:

Изначально в проекте было определено, что перенос такой технологии в централизованное место не целесообразен и было найдено альтернативное решение. При определении требований к конечному варианту офиса описанные ниже параметры централизованной системы управления и системные характеристики рассматривались как основные.
  • надежность – центр управления должен соответствовать требованиям надежности и работать в предсказуемом режиме. Возможность сбоя системы должна быть минимизирована;
  • оптимальность затрат – несмотря на значимую экономию от централизации управления, решение должно предусматривать максимизацию рентабельности инвестиций;
  • функциональность – новый центр управления, как минимум, должен обеспечивать полную функциональность замещаемого, а, в идеале, превосходить его по функциональности.
Все перечисленные требования должны быть достигнуты за счет использования указанных общедоступных готовых компонентов (например IBM-совместимых компьютеров), возможности запускать систему в режиме горячего резервирования с поддержкой функции автоматического устранения сбоев, использования проверенного программного обеспечения и операционных систем, купленных у местного дистрибутора, который оказывает полный спектр услуг по их поддержке.

РЕШЕНИЕ REALFLEX:

Карта Новой Зеландии, New Zeland Спецификации
Из этого был выработан полный набор технических характеристик системы в котором описывались следующие требования:
  • использование стандартных IBM-совместимых персональных компьютеров в качестве серверов и рабочих станций;
  • интерфейс оператора должен быть реализован с помощью монитора и манипулятора типа мышь;
  • cеть, соединяющая рабочие станции, должна соответствовать промышленным стандартам и быть совместимой с протоколом TCP/IP;
  • наличие возможности использования имеющегося коммуникационного походного оборудования соответствующей рекомендациям консультативного комитета по международной телеграфной и телефонной связи для протоколов и коммуникационных интерфейсов;
  • наличие различных возможностей соединения, включая оптоволокно, коаксиальный кабель, соединение по арендуемым линиям, модемное соединение;
  • возможность модульного расширения сети минимум до 16 станций.
  • пользователь, обученный персоналом компании Tranz Rail, может создавать базы данных и строить графики;
  • изменение системной базы данных и графических дисплеев возможен без перезагрузки;
  • серверы должны иметь возможности запускать систему в режиме горячего резервирования с поддержкой функции автоматического устранения сбоев в случае их возникновения на подключенных узлах;
  • возможность персоналу компании Tranz Rail создавать макросы упрощающие общие функции управления (например, сведение поездов). Выбрано программное обеспечение Realflex 4.
Выбор пал на программное обеспечение Realflex 4.

Интерфейс Оператора
Интерфейс пользователя разрабатывался совместно с операторами железнодорожного сообщения использующими систему. Несмотря на трудности перехода операторов с кнопок и панелей с мнемосхемами на использование мониторов и манипуляторов типа мышь это был важный этап в разработке системы. Привлечение операторов на этом этапе дало эффект изначального знакомства с конечным продуктом и чувство полного контроля над системой.

В результате была разработана экранная раскладка в соответствии со следующими требованиями:

  • оператор должен иметь возможность наблюдать и управлять всем участком железной дороги, за который он отвечает, без переключения между экранными раскладками;
  • управление сигналами должно осуществляться с помощью указателя курсора и нажатия на соответствующие экранные интерпретации кнопок управления с помощью мыши;
  • управление узлами должно осуществляться с помощью указателя курсора и нажатия на соответствующие экранные интерпретации узлов.
  • где возможно, сигналы тревоги и сигнализации о требующемся вмешательстве оператора должны мигать, визуально информируя оператора;
  • экранная раскладка должна быть достаточно широкой, чтобы избежать ненужного напряжения глаз;
  • расположение узлов должно быть отмечено желтой линией, при наличии поезда цвет должен изменяться на красный;
  • зеленые сигналы должны символизировать свободный путь, красные – потенциальную опасность;
  • участки пути должны отмечаться черным цветом в нормальном состоянии и красным – когда заняты поездами;
  • различные индикаторы (временные задержки, преграды и т.д.) должны отображаться на экране по мере появления;

Автоматизированные Процедуры
Одно из основных преимуществ компьютеризованного офиса возможность снизить загрузку оператора автоматизировав повторяющиеся задачи. Компанией Realflex разработан язык последовательного управления (Control Sequence Language (CSL)) с помощью которого можно автоматизировать процедуры управления по алгоритму заданному оператором. С помощью языка последовательного управления можно описать процедуры, которые будет отслеживать происходящие события и выполнять соответствующие им действия без вмешательства оператора.

Имеется большое количество программ на языке последовательного управления, которые автоматизируют многие процедуры по управлению и тем самым сокращают необходимость вмешательства оператора в работу системы. Как примеры программ на языке последовательного управления можно привести процедуру автоматического сведения поездов, автоматической прокладки маршрута по станциям с двойными и одиночными линиями, автоматический поворот локомотивов на треугольнике и автоматическое аннулирование всех сигналов на указанном направлении до станции. В каждом случае процедура запускается (останавливается) оператором, но его дальнейшее вмешательство не требуется.

Безопасность Системы
Безопасность достигается за счет требования оператору указать один или несколько участков, которыми нужно управлять. Как только это сделано, все станции в заданном районе попадают под контроль оператора и все попытки других операторов получить управление над данным участком блокируются.

Средства связи
Система сигнализации и железнодорожная радиосистема распространяются как сеть узлов бывшим офисам управления железной дорогой. Так как офисы в связи с приведением к централизованной системе управления были закрыты было решено оставить эти узлы без изменений и установить интерфейсное оборудование позволяющее удаленно управлять системами с центральной станции – Национального центра управления поездами(National Train Control Centre (NTCC)). Компания Tranz Rail имела в распоряжении и осуществляла поддержку своей оптоволоконной передающей сети, так что имелась возможность временно использовать ее ресурсы для передачи данных между узлами и Национальным центром управления поездами. Основной объем информации передавался по магистральной сети через центр страны. Так как узлы располагались вдоль этой магистральной сети, обеспечение соединения цепи достигалось проще. В пределах узловых зон, распространение сигнальных многоточечных соединений достигалось за счет использования также находящегося в собственности компании Tranz Rail алюминиевого кабеля или, если этот вариант не устраивал, можно было использовать арендованную линию других сетей. Железнодорожная радиосеть в пределах каждой узловой зоны состоит из серии соединенных между собой усилительных станций обеспечивающих радио передачу по специальным туннельным радиосистемам по тоннелям превышающим по длине 100 метров. Опции связи между узлами и Национальным центром управления поездами в этом отличались. Основной передающей средой была арендованная линия по оптоволоконному кабелю. Другим вариантом была коммутируемая сеть общего пользования, обеспечивающая модемное соединение в случае сбоев на основной линии связи. Таким образом, обеспечивался необходимый и достаточный уровень связи и минимизировался риск отсутствия соединения между узлом и Национальным центром управления поездами. Модемное соединение с каждым узлом гарантировало возможность управления им из любого места, имеющего соединение с коммутируемой сетью общего пользования, и обеспечивало основу для экстренного восстановления работы узла в случае сбоя.

Доступность и надежность системы
Основным требованием к любой централизованной системе управления является ее общая надежность, так как любой сбой имеет распространяющийся эффект. Дизайн системы с двумя коммуникационными сетями , подключенными компьютерами в режиме горячего резервирования и гибкой системой переключения рабочих станций минимизировали вероятность сбоя во всей системе. Дополнительные возможности связи и среда передачи данных между узлами гарантируют, что любой свой в системе коммуникаций не приведет к сбою работы системы в целом. Такая функциональность будет использоваться в случае выхода из строя основной системы связи.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Система управления поездами разрабатывалась годами для тех мест, где большие масштабируемые централизованные системы управления жизненно-необходимы и эффективны.
Компания Tranz Rail использовала готовое решение программной системы управления для создания эффективной и функциональной системы управления, имеющей возможность расширения согласно современным требованиям. Особое внимание уделялось надежности и доступности системы, особенно в плане сетевых коммуникаций, основным вычислительным компьютерам и связи.
Компании Realflex и QNX дали достойный ответ строгим требованиям, предъявляемым к системами управления поездами. Проект по централизации управления железной дорогой был очень ответственным, и конечный результат произвёл положительное впечатление на всех, кто был вовлечен в процесс, в том числе операторов, которые тестировали и рецензировали систему.

РАЗМЕР БАЗЫ ДАННЫХ:

более 12 000 пунктов(точек)

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ REALFLEX:

  • RealFlex - многопроцессорный программный продуктом для прикладных задач SCADA
  • FlexView - HMI для SCADA серверов RealFlex
  • LanFlex - рабочая станция RealFlex в локальной сети
  • CSL - програмный язык контроля последовательности
  • Hot Standby с Automatic Failover - система горячего резервирования и автоматического восстановления