Rangerbanegårde - AlisterCargo
Introduktion
I takt med at godstrafikken på jernbanen stiger, stiger kravene også til rangerbanegårde, depoter, havne, og sidespor, som ligeledes er blevet mere effektive og sikre. Det elektroniske sikringsanlæg AlisterCargo er blevet udviklet med disse krav i tankerne, i henhold med standarderne EN50126 og CENELEC, baseret på et PLC system. Systemet er baseret på erfaringer med sikringsanlæg i Skandinavien, Europa og andre verdensdele.
Koncept Beskrivelse
AlisterCargo er udviklet til at imødekomme kravene en moderne, effektiv og sikker rangerbanegård eller depot ligger på et elektronisk sikringsanlæg. Hovedfunktionen er at kontrollere og overvåge alle baneobjekter (signaler, sporskifte, bremser togdetektering), inklusiv diagnose- og vedligeholdsegenskaber. Styringen kan enten foretages fra et centralt kontrolrum, og/eller lokalt ved specielle paneler tæt på jernbanen. Yderligere systemegenskaber, som togidentifikationssystemer, og status på togopbevaring, kan let tilføjes kontrolprogrammet. Lang levetid bliver sikret gennem en moderne systemarkitektur byget op af pålidelige velkendte og gennemtestede standardkomponenter og udviklingsværktøjer fra øvrige industrier med høje sikkerhedskrav. Fordelene ved et sådant system er lave udviklingsomkostninger, systemfleksibilitet og fremragende fremtidige opgraderingsmuligheder. Standardiseret industriel software er basen for alle systemprocesser, ligesom behandling og visualisering af meddelelser eller systemalarmer. Den enkle og brugervenlige software reducerer også kravene og omkostningerne ved operatøruddannelsen markant. AlisterCargo-designkonceptet gør systemet let at tilpasse til forskellige funktionelle krav (grænseflader med andre systemer, forskellige sikringsanlæg, brugergrænseflader osv.). Den åbne systemstruktur med sine muligheder for nem systemudvidelse er også en af de primære fordele ved AlisterCargo, hvilket resulterer i et system, der er velegnet til små, mellemstore og store rangerbanegårde og depoter. Tilpasning af systemet med hensyn til størrelse, konfiguration og funktion sker gennem denne struktur. Generelt kombinerer og fokuserer AlisterCargo alle de funktioner, som et moderne elektronisk sikringsanlæg forventes at styre i ét system. Dette gør AlisterCargo ideel til at imødekomme specifikke kundekrav.
Systemoversigt
AlisterCargo er et elektronisk sikringsanlæg til lokal eller centraliseret kontrol af rangering inden for rangerbanegårde og depotområder. Central kontrol opretholdes gennem en moderne operatørterminal, mens lokal kontrol opretholdes gennem kørerpaneler, hvor ruter vælges direkte af lokomotivføreren.
Sikkerhedsniveauet for dette signalsystem opfylder SIL 2 i henhold til CENELEC.
Uanset central eller lokal styring er styresystemets kerne det centrale sikringsanlæg og det decentrale system af digitale indgangs- og outputmoduler (I/O). I/O-systemet forbinder de fysiske sporobjekter, sporskifte, signaler, akseltællere osv. til det centrale sikringssystem gennem standard feltbusteknologi. Det centrale sikringssystem er beregningsenheden, der håndterer sikringskommandoer og kontrolfunktioner gennem implementering af gældende signalregler. Det består af et fejlsikker PLC- og I/O-modul.
Brugen af en kraftig, central PLC er gavnende på flere områder:
- Enkel konfigurationsstyring med hensyn til opdatering af kode og hardware-konfiguration. Kun én fysisk placering at installere opdatering på.
- Få nødvendige reservedele.
- Simplificeret test inden godkendelse.
- Skalerbarhed takket være valget af en controller, der opfylder fremtidige krav til et større program med resterende krav til reaktionstider. Dermed undgås det at overskride ressourcegrænsen i en lille decentral controller, hvis depotet skal forstørres.
- Kort afstand mellem kontrolsystem og logningssystem (Operator Arbejdsstation) samt at have en enkelt fysisk placering til logning.
Det samme kontrolsystem styrer funktionen af sporskifter og baneobjekter, når ruter indstilles, eller andre sikringsanlægsopgaver udføres.
Kontrolsystemet er tilsluttet operatørterminalen via industrielt Ethernet. Statusoplysninger fra kontrolsystemet og baneobjekter visualiseres og logges kontinuerligt på operatørterminalen.
Det sikkerhedskritiske program udføres med en PLC. Sikkerhedskritisk input og output kommunikeres via en ProfiSafe feltbus til fejlsikre I/O-moduler. Den ikke-sikkerhedskritiske del af programmet kommunikerer med standard I/O-moduler via den samme Profibus DP feltbus.
Alle baneobjekter ved en rangerbanegård eller et depot er forbundet med I/O-moduler, der er placeret i skabe eller tekniske huse. Noget af sikringsudstyret kan placeres i anlægget, der indeholder operatørterminalen, hvis dette er at foretrække, og omstændighederne tillader det. Et eller flere fejlsikre DP-slave-moduler bruges til at forbinde de sikkerhedskritiske I/O-moduler til systemfeltbussen.
Systefeltbussen er formet som en optisk fiberring for at sikre, at hele systemet ikke tages ud af drift i tilfælde af komponent- eller endda kabinetfejl.
Det decentraliserede I/O-system bidrager også til det åbne systemkoncept, da flere I/O-moduler let kan forbindes til systemet. Om nødvendigt kan der tilsluttes helt nye slavemoduler i nye skabe til systemfeltbussen. Dette giver enorm frihed for fremtidige udvidelser af sikringssystemet.
Hvis systemet er designet til lokal kontrol, vil hver indgang og udgang i hvert underområde (fra en hvilken som helst retning) have et førerpanel, hvorpå lokomotivføreren kan vælge sin rute. Disse førerpaneler er også tilsluttet I/O-moduler i skabene.
Den centralt placerede ekstra operatørterminal, inklusive systemvisualisering og logningssystemet, er beskrevet i afsnit 2.1.4 ”Udstyr i kontrolrum”.
Følgende undersystemer kan ses:
- Centralkontrolsystemet (SIL 2-sammenlåsning)
- I/O-system
- Udstyr i kontrolrum / CTC (operatørterminal)
- Server
- Strømforsyning
- Baneobjekter (sporskifter, signaler, banekredsløb, hjulsensorer)
- Førerpaneler
Ovennævnte undersystemer er beskrevet i de nedenstående afsnit.
Centralkontrolsystemet
Det centrale kontrolsystem er en fejlsikker PLC, certificeret til SIL 2 i overensstemmelse med IEC61508. PLC’en kommunikerer med de ikke-fejlsikre I/O-moduler via standard industri-feltbus PROFIBUS DP. Kommunikationen er baseret på fiberoptiske kabler, hvilket er fordelagtige på grund af hastighed, grænseflademodstand og overspændingsbeskyttelse gennem elektrisk adskillelse. Derudover er systemet udstyret med en fiberoptisk / kobberkonverter.
Industristandarden for fejlsikker kommunikation, PROFISafe, bruger det samme par fiberoptiske kabler som det almindelige PROFIBUS DP feltbus. Grænsefladen til fejlsikre funktioner, sporskiftesyring, detektering af besatte banesegmenter via sløjfer eller hjulsensorer osv. håndteres af fejlsikre I/O-moduler, disse er også certificeret til SIL 2 i overensstemmelse med IEC61508.
I/O System
I/O-systemet består af industristandard I/O-moduler. Analog og digital samt fejlsikker og ikke-fejlsikker afhængig af hvilken funktion de tjener.
Alle I/O-moduler tilsluttes det centrale kontrolsystem via fiberoptik. Ved at bruge en fiberoptisk forbindelse sikrer vi, at mulig overspænding ikke kan beskadige det centrale styresystem.
SCADA System
SCADA-systemet er laget mellem PLC og operatør- og vedligeholdelsesterminaler. SCADA-systemet indeholder en realtidsdatabase, der kontinuerligt opdateres med de nyeste oplysninger fra kontrolsystemet og distribuerer disse data til operatør- og vedligeholdelsesterminaler. I modsat retning fortolker SCADA data fra operatør og vedligeholdelsesterminaler, der efter evaluering og for-test af operatørkommandoerne sender disse til kontrolsystemet.
Udstyr i kontrolrum / CTC
En operatørterminal er installeret i et kontrolrum / CTC, ideelt set på rangerbanegården / depotet eller muligvis på et passende afsides sted. I det tilfælde, hvor lokal kontrol via førerpaneler er valgt til systemet, vil operatørterminalen kun bruges til vedligeholdelsesarbejde, eventuelt tilsidesættelse af de lokale førerpaneler eller i tilfælde af nulstilling af systemet. En sådan redundant operatørterminal giver brugeren muligheden for centralt at betjene et depot eller en rangerbanegård på tidspunkter med meget trafik, om nødvendigt. Ligeledes, hvis brugeren i fremtiden vælger central betjening af depotet eller rangerbanegården, er operatørterminalen allerede installeret.
Operatørterminalen består af en arbejdsstation udstyret med 2 til 4 (afhængigt af sporlayoutet) 22 tommer TFT-skærme, tastatur, mus og andet udstyr i overensstemmelse med nationale forskrifter og kundespecifikationer.
Operatørterminalen er udstyret med en mindre UPS til at sikre strøm til computere og skærme.
I tilfælde af at der kræves central kontrol af rangerbanegården eller depotet – ville en vedligeholdelsesterminal ideelt være indstillet til at overvåge kontrolsystemets status, inklusive alle fejlmeddelelser og bemærkninger. Denne vedligeholdelsesterminal har to TFT-skærme og er installeret i eller i nærheden af kontrolrummet / CTC. For at minimere forstyrrelser i normal centraliseret betjening af depotet, ville vedligeholdelsesterminalen ideelt installeres i et separat rum. Vedligeholdelsesterminalen har de samme basefunktioner som operatørterminalen og derved et samlet overblik over trafikssituationen på rangerbanegården. Dette sikrer, at vedligeholdelsesterminalen kan bruges som en overflødig operatørterminal i tilfælde af, at der skulle opstå problemer eller forstyrrelser med hovedoperatørsterminalen.
Operatørterminalen er baseret på en industri-pc med TFT-skærme i høj opløsning. Den er udstyret med industri-SCADA og HMI-system. HMI giver operatøren et brugervenligt og altid opdateret visuelt overblik over hele depotet eller sporskifteposition.
Ydermere er der funktioner som:
- Alarm indikation
- Status indikation (aktiv/standby)
- Præsentation af logget data (kan også tilgås fra vedligeholdsterminalen)
- Tog-ID og positionsdatabase
Som en valgfri funktion kan operatørterminalen overvåges fra et centralt operationscenter.
Server
En server bruges til logning af data og datalagring. Data, der er gemt på serveren, kan ses og behandles via vedligeholdelsesterminalen, der er installeret i forbindelse med serveren. Data, der er gemt på serveren, er tilgængelige i mere end seks måneder til visning.
Strømforsyning
Vitaldele af det låsende system er udstyret med UPS (uafbrudt strømforsyning) for at sikre uafbrudt drift.
Baneobjekter
AlisterCargo systemet kontrollerer alle baneobjekter, som f.eks:
- Sporskiftere
- Signaler
- Hjulsensorer/sløjfer
- Førerpaneler
- Bremser
- Overkørsler
Kontrollen af baneobjekter foregår vha. fejlsikre I/O moduler, for at sikre fejlsikker positionering.
Hjulsensorer/sløjfer
For at sikre sikker og pålidelig togdetektion bruges sløjfer eller et akseltællersystem afhængigt af kundernes behov eller allerede eksisterende installationer. Disse giver systemet realtid, detaljeret information om rullende materiel og kan bruges til yderligere funktioner såsom tog-ID-sporing, besættelse af spor, køretøjssortering osv.
Førerpaneler
Ved indgangen til deponeringsområdet bringer føreren toget til standsning ved et stopskilt. Ved stopskiltet er et førerpanel placeret i en praktisk position, der skal betjenes ud af den åbne køretøjsdør. Figuren nedenfor viser et eksempel på DSB-projektet, hvor chaufføren kan betjene panelet ud ad sit åbne førerhusvindue.
Føreren vælger den ønskede rute gennem det kontrollerede underområde ved at trykke på knappen for det ønskede destinationsspor. AlisterCargo-systemet vil kontrollere ruten for konflikt, og ruter, der er i konflikt med dette valg, vil blive angivet "besat" på alle andre paneler i det kontrollerede underområde.