Loading

Zdalne sterowanie urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej PKP

Trakcja i Wagony nr 9/1988

inż. Zdzisław WALCZAK
Naczelny Zarząd Trakcji
UKD:621.332: [621.311.4-519:621.33] :656.2(438)


{Na sieci PKP jest obecnie zelektryfikowanych 10 tys. km linii kolejowych. Sieć trakcyjna jest zasilana z podstacji trakcyjnych, nazywanych dalej urządzeniami zasilania (trakcji elektrycznej. Kierowanie urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej odbywa się z reguły za .pomocą łączności telefonicznej i dzięki działaniom personelu obsługującego dany obiekt. Sposób ten jest mało operatywny, co widać szczególnie dobrze w rozbudowanych węzłach, grupujących dużą liczbę obiektów, zasilania. Szybka lokalizacja uszkodzenia oraz natychmiastowe zastosowanie środków zaradczych i przywrócenie pracy urządzeń zasilania są wówczas niemożliwe.

Zdailne sterowanie urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej eliminuje wymienione niedogodności i znacznie zwiększa operatywność i skuteczność działania dyspozytora, który ma stale aktualny obraz pracy urządzeń zasilania i może bezpośrednio dokonywać operacji łączeniowych oraz ma bezpośrednią kontrolę wykonania wydanych poleceń.

Zdalne sterowanie służy do wykonywania czynności łączeniowych na dużą odległość w obiektach rozmieszczonych w terenie, a sterowanych z jednego punktu - z nastawni zdalnego sterowania. Zdalnym sterowaniem na sieci PKP są w służbie trakcji objęte urządzenia w podstacjach trakcyjnych, kabinach sekcyjnych i na sieci trakcyjnej. W podstacjach trakcyjnych są sterowane zdalnie:
- wyłączniki mocy linii zasilających,
- wyłączniki mocy linii potrzeb nietrakcyjnych,
- wyłączniki mocy zespołów prostownikowych,
- wyłączniki szybkie zasilaczy podstacyjnych i kabinowych,
- wyłączniki niskiego napięcia transformatorów potrzeb własnych,
- przełączniki rodzaju pracy wyłączników szybkich zasilaczy kabinowych "ręcznie - automatycznie".

Obecnie na sieci PKP pracuje sześć nastawni zdalnego sterowania, które obejmują swym zasięgiem 1800 km linii kolejowych i obsługują 163 stacje odłącznikowe, 55 podstacji trakcyjnych w tym 2/2 podstacje bez stałej obsługi (docelowo 76 podstacji trakcyjnych i 221 stacji odłącznikowych).

Pierwsze w PKP urządzenia do zdalnego sterowania zostały zakupione w Szwecji wraz z podstacjami trakcyjnymi dla Warszawskiego Węzła Kolejowego. Nastawnię zdalnego sterowania zlokalizowaną na stacji Warszawa Wschodnia przekazano do eksploatacji w 1956 roku. Montaż i uruchomienie pozostałych obiektów sterowanych z nastawni centralnej trwało do połowy 1957 roku. Nastawnia Warszawa Wschodnia obejmuje swym zasięgiem 270 km linii WWK i obsługuje 13 podstacji trakcyjnych, 14 stacji odłącznikowych w tym 5 podstacje bez stałej obsługi. Zastosowane urządzenia są urządzeniami przekaźnikowymi firmy "ASEA", pracują one w systemie "wybieraka rejestrującego"..

Nastawnia centralna jest połączona z obiektami w terenie łączami za pomocą dalekosiężnych kabli teletechnicznych. Do przesyłania impulsów sterowniczych, sygnalizacyjnych i kontrolnych zastosowano' system "Duplex" (dwukierunkowy), któremu wystarcza tylko jedna para żył w kablu teletechnicznym dla obu kierunków. Następne dwie pary żył w kablu są wykorzystane do przesyłania zmierzonych wielkości pomiaru wybieralnego i ciągłego.

Urządzenia zdalnego sterowania firmy "ASEA" pracują już ponad 30 lat. Fakt ten należy przypisać bardzo dużemu zaangażowaniu załogi nastawni w utrzymaniu aparatury zdalnego sterowania. Następne dwie nastawnie zdalnego sterowania zakupiono wraz z urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej w Niemieckiej Republice Demokratycznej, z firmy "EAW" dla linii Warszawa - Katowice z odgałęzieniem Koluszki - Łódź Fabryczna i zostały zlokalizowane w Koluszkach i Częstochowie. Do obsługi podstacji trakcyjnych zastosowano urządzenia kodowo-rozdzielcze firmy "HF" z NRD, a do odłączników sekcyjnych system wybierakowy firmy "Siemens".

Nastawnia zdalnego sterowania w Koluszkach obejmowała swym zasięgiem il26 km linii i obsługiwała 6 podstacji trakcyjnych i 12 stacji odłącznikowych. Natomiast nastawnia w Częstochowie obsługiwała 7 podstacji i 12 stacji odłącznikowych na 127 km zelektryfikowanych linii. W obu nastawniach były umieszczone tablice nastawcze, na których zamontowano osprzęt sterowniczo-sygnalizacyjny informujący o działaniu urządzeń obsługiwanych na podstacjach trakcyjnych i stacjach odłącznikowych. Umożliwiło to zmniejszenie powierzchni potrzebnej do zainstalowania urządzeń, ale kosztem czytelności tablicy oraz mniejszego obszaru działania dyspozytora sieci i zasilania w porównaniu z nastawnią centralną Warszawy Wschodniej (jedna tablica dla podstacji i kaibin sekcyjnych, druga dla odłączników sekcyjnych z odwzorowanym schematem sieci trakcyjnej). Urządzenia zdalnego sterowania zainstalowane w nastawniach i obiektach sterowanych pracowały w Koluszkach do 19(8(1 roku, a w Częstochowie do 1983 roku, tj. do chwili przystąpienia do kapitalnego remontu obu nastawni, w czasie którego nastąpiło zastąpienie zagranicznych urządzeń teletechnicznych polskimi urządzeniami elektronicznymi. Korzyści, jakie wynikły z wprowadzenia urządzeń zdalnego sterowania w służbie trakcji, spowodowały że na PKP postanowiono kontynuować rozwój w tym kierunku. Powstała więc konieczność zakupu urządzeń zdalnego sterowania luib opracowanie ich w kraju. Jednak, ze względu na duże koszty importowanych urządzeń zdalnego sterowania oraz możliwości techniczne przemysłu krajowego, zdecydowano opracować system zdalnego sterowania w kraju. W 1965 roku PKP zleciły Centralnemu Ośrodkowi Badań i Rozwoju Techniki Kolejnictwa opracowanie omawianego systemu. COBiRTK podjął się opracowania systemu "BUSZ" (bezsty-kowe urządzenie sterowania zdalnego) a Zakłady Wytwórcze Aparatury Elektrycznej ,,EMA-Elster" w Łodzi i Wielkopolskie Zakłady Teletechniczne "Teletra" w Poznaniu podjęły się wykonania tych urządzeń.

Po dokonaniu wyboru elementów logicznych przystąpiono do sprawdzenia opracowanej koncepcji oraz rozwiązań ideowych systemu i rozpoczęto budowę modelu. Model opracowano i wykonano dla dwóch podstacji trakcyjnych, w Skierniewicach i Lipcach Rejmontowskich, i dwóch stacji odłącznikowych w Rogowie i Płyćwie. Badania eksploatacyjne rozpoczęto w grudniu 1968 roku na jednej zdalnie sterowanej podstacji na linii Skierniewice - Koluszki, zaś w następnym roku na drugiej podstacji i dwu stacjach odłącznikowych. Wszystkie urządzenia wykonano z wykorzystaniem elementów logicznych "Logister", produkowanych w kraju. W szeregach "Logister" zastosowano oporo-wo-tranzystorową realizację elementów logicznych. Technikę taką stosowało wiele firm zagranicznych, specjalizujących się w produkcji urządzeń cyfrowych. Przeprowadzone badania modelu i próbna eksploatacja wykazały, że system spełnia podstawowe wymagania i nadaje się do uruchomienia prototypu. Serię prototypową urządzeń "BUSZ" wykonano w 1972 roku z przeznaczeniem do obsługi urządzeń zasilania trakcji elektrycznej. Obejmowała ona wyposażenie pięciu podstacji trakcyjnych i dziewięciu stacji odłącznikowych.

Urządzenia prototypowe zainstalowano w lipcu 1973 roku na odcinku linii Poznań - Rawicz i w nastawni centralnej, w budynku MOE Poznań. Po powstaniu w 1975 roku dyrekcji rejonowych, nastąpił ipodział omawianej linii na dwie drkp. Urządzenia "BUSZ-u" przeniesiono z nastawni Poznań i zamontowano w nowo utworzonej nastawni zdalnego sterowania w Lesznie, która obejmuje swym zasięgiem 69 km linii i obsługuje trzy podstacje trakcyjne i jedenaście stacji odłącznikowych. Urządzenia zdalnego sterowania w NC Leszno oddano do eksploatacji w kwietniu 1979 roku. Zdalna obsługa urządzeń zasilania trakcji elektrycznej odbywa się z tablicy nastawczej, na której są odwzorowane stanowiska sterowane w obrębie NC Leszno.

Zaprzestanie produkcji elementów logicznych E-50 oraz doświadczenia zebrane w czasie eksploatacji prototypowego systemu "BUSZ-u" spowodowały potrzebę jego modyfikacji.

Nową nazwę systemu, "BUSZ-H", charakteryzującego się lepszymi parametrami technicznymi, większym stopniem integracji w porównaniu do elementów E-50 i dużą odpornością na zakłócenia, przyjęto od zastosowanych w nim hybrydowych elementów logicznych serii E-100H.

Opracowany w COBiRTK w 1974 roku system "BUSZ-H" z wykorzystaniem elementów E-100H wdrożono do produkcji przez ZAE "EMA-Elster" w Łodzi, które wyprodukowały serię urządzeń. Urządzenia te zostały zamontowane na terenie Zachodniej i Centralnej DOKP. W Zachodniej DOKP powołano nastawnię zdalnego sterowania w Ostrowie Wielkopolskim. Nastawnia została uruchomiona w 19811 roku i obejmuje swoim zasięgiem 369 .km linii; będzie ona obsługiwać docelowo 71 obiektów w tym 15 podstacji trakcyjnych i 56 stacji odłącznikowych. Z powodu braku wykonawcy prowizoryczną tablicę nastawczą wykonali pracownicy nastawni we własnym zakresie i według własnego projektu.

Na terenie Centralnej DOKP urządzenia zdalnego sterowania typu "BUSZ-H" zastosowano do obsługi urządzeń zasilania trakcji elektrycznej znajdujących się w obrębie działania NC Koluszki. W miejsce zdemontowanych urządzeń "HF" i "Siemensa" zainstalowano urządzenia elektroniczne produkcji krajowej. Po przebudowie nastawnia centralna w Koluszkach ponownie podjęła pracę w grudniu 1983 roku. Dawną tablicę nastawczą zastąpiono tablicą synoptyczną. Zastosowanie układów hybrydowych serii E-100H umożliwiło znaczne zwiększenie liczby stanowisk obsługiwanych z nastawni: do szesnastu podstacji trakcyjnych i czterdziestu sześciu stacji odłącznikowych. W nastawni w Koluszkach zastosowano odmienny sposób wprowadzania poleceń, za pomocą tastatury. Zastosowano nowe symbole do odwzorowania stanów łączników, z których każdy składa się z pięciu diod świetlnych. Jedna dioda (żółta) służy do kontroli prawidłowości dokonanego wyboru łącznika (obiektu sterowanego) w procesie przygotowania operacji sterowniczej. Dwie diody (czerwone) służą do sygnalizacji stanu załączenia łącznika, a dwie następne (zielone) - do sygnalizacji stanu wyłączenia łącznika. Do meldunków ostrzegawczych zastosowano po jednej diodzie dla każdego meldunku. Prezentacja meldunków na planie świetlnym odbywa się na "jasno", bez możliwości wygaszania planu. Zasięg docelowy nastawni w Koluszkach wynosi 416 km linii. Obecnie z NC Koluszki obsługiwanych jest pięć podstacji bez stałej obsługi.

Jednocześnie z produkcją urządzeń systemu "BUSZ-H" prowadzono prace rozwojowe, w wyniku których opracowano zmodernizowaną odmianę typu "BUSZ-HZ". Zastosowano ją w nastawni w Częstochowie. Nowe urządzenia w nastawni centralnej w Częstochowie zostały przekazane do eksploatacji 2 grudnia 1985 roku. Rejon działania obejmuje 12 podstacji trakcyjnych i 29 stacji odłącznikowych na 303 km linii Śląskiej DOKP. W tym miejscu należy zaznaczyć, że modernizacja urządzeń "BUSZ-H" dotyczyła tylko wyposażenia nastawni centralnej. W urządzeniach mających być wyposażeniem stanowisk sterowanych nie wprowadzono istotnych zmian, wychodząc z założenia, że urządzenia te pracują w obecnych warunkach bez zastrzeżeń i że nie ma potrzeby mnożenia funkcji systemu. Wyposażenie nastawni w Częstochowie zostało wykonane na elementach TTL., a do budowy zespołu nadawczo-kontrolnego zastosowano system mikroprocesorowy 8080A. Znaczy to, że nowy zestaw urządzeń, w który została wypoisażona nastawnia w Częstochowie, jest przystosowany do współpracy z urządzeniami systemu "BUSZ-H" do wyposażenia sterowanych stanowisk, produkowanych w ZAE "EMA-Mester".

Zmodyfikowane urządzenia zamontowane w NC Częstochowa umożliwiają:
- wprowadzanie poleceń i obsługi systemu za pomocą pulpitu sterującego,
- prezentację meldunków na planie świetlnym w systemie "na jasno" z możliwością "wygaszania" planu,
- samoczynną rejestrację wysyłanych poleceń, zmiany stanu kontrolowanych obiektów,
- samoczynną kontrolę wykonywania poleceń,
- blokadę poleceń wybranych przez dyspozytora zasilania,
- możliwość zastosowania dodatkowo do prezentacji meldunków monitora ekranowego.

Mikrokomputer zespołu nadawczo-kontrolnego został zestawiony z modułów uniwersalnego systemu mikroprocesorowego MSM produkowanego przez Przedsiębiorstwo Polonijno-Zagraniczne "Impol-1". Mikrokomputer jest wyposażony w urządzenia peryferyjne: pulpit sterujący, drukarkę i monitor ekranowy. Pulpit sterujący jest wyposażony w klawiaturę sterującą do wprowadzania poleceń i zestaw siedmiosegmentowych wskaźników cyfrowych do prezentacji wprowadzonych operacji. Do wydruku informacji zastosowano drukarkę semigraficzną typu D-4OO produkowaną przez Zakłady Mechaniczno-Precyzyjne "Mera" w Błoniu. Niedawne zaprzestanie produkcji elementów logicznych E-50 i pojawienie się nowocześniejszych, hybrydowych (E-100H) i scalonych (TTL) spowodowało konieczność rozpoczęcia nowych prac na temat właściwości tych elementów i ich zastosowania do zdalnego sterowania urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej. Prace te prowadzono dwukierunkowo, osobno dla techniki hybrydowej opisanej uprzednio i oddzielnie dla elementów scalonych.

Wersję realizowaną w technologii obwodów scalonych opracował COBiRTK we współpracy z zakładami "Mera--Elwro" we Wrocławiu. Pierwszy model wykonano w Instytucie Automatyki Systemów Energetycznych "Mera--IASE". Badania laboratoryjne modelu wykazały, że ze względu na brak odporności na zakłócenia przemysłowe opracowany model nie nadawał się do zastosowania i przeprowadzenia badań eksploatacyjnych. Dalsze prace nad systemem zdalnego sterowania w technologii układów scalonych podjęto ponownie po zawarciu nowego porozumienia między COBiRTK i "Mera-Elwro" we Wrocławiu.

Schematy ideowe części logicznej systemu oraz dokumentację modelu opracowano w Ośrodku Badawczo-Rozwojo-wym Pomiarów i Automatyki Elektronicznej we Wrocławiu na podstawie założeń i ogólnej koncepcji opracowanych przez COBiRTK. Badania laboratoryjne modelu przeprowadzono w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym przez Pracownię Struktur Logicznych Zakładu "Mera-Elwro" we Wrocławiu przy współudziale COBiRTK. Prace prowadzone we Wrocławiu doprowadziły do wyprodukowania modelu eksploatacyjnego typu "BUSZ-M". Model przeszedł badania na podstacji trakcyjnej we Wrocławiu Popowicach i stacji odłącz-nikowej w Obornikach Śląskich. Celem badań eksploatacyjnych było sprawdzenie poprawności pracy urządzeń "BUSZ-M" w warunkach normalnej eksploatacji, a także prawidłowości przyjętych rozwiązań konstrukcyjno-monta-żowych. Próbna eksploatacja wykazała przydatność systemu ,,BUSZ-M" do zdalnej obsługi urządzeń zasilania trakcji elektrycznej. Jednak przemysł krajowy nie podjął seryjnej produkcji urządzeń systemu "BUSZ-M" na potrzeby kolejnictwa.

W kwietniu I'9ft2 roku COBiRTK zawarł porozumienie z Instytutem Komputerowym Systemów Automatyki i Pomiarów we Wrocławiu na wykonanie urządzeń zdalnego sterowania typu "BUSZ-MT" (odbiornika meldunków i tablicy synoptycznej) oraz opracowanie i przebadanie w warunkach laboratoryjnych modelu pulpitu dyspozytora zawierającego mikrokomputerowy nadajnik poleceń. Prototypy urządzeń zainstalowano i przebadano w nastawni centralnej we Wrocławiu. Model pulpitu przebadano w warunkach symulacyjnych w IKSAiP we Wrocławiu. System "BUSZ--MT" został wykonany z zastosowaniem zespołów stacyjnych i dyspozytorskich, współpracujących ze sobą za pomocą telegrafii wielokrotnej typu TgFM-24, zastosowanej również w poprzednich systemach "BUSZ".

Telegrafia wielokrotna umożliwia przekazywanie informacji za pośrednictwem torów przewodowych w rozmownym paśmie częstotliwości przy użyciu częstotliwościowo modulowanych kanałów telegrafu. Stosowana w służbie trakcji szybkość przekazywania informacji wynosi 50 Bd. Współpraca między zespołami nadawiczym i odbiorczym odbywa się w konfiguracji liniowej. Polecenia do wszystkich zespołów stacyjnych (stanowisk sterowanych) przekazywane są jednym kanałem telegraficznym, natomiast meldunki z poszczególnych (ZS) przekazywane są oddzielnymi kanałami telegraficznymi do zespołów dyspozytorskich (stanowisk dyspozytorskich). Zespół dyspozytorski w systemie "BUSZ-MT" został wyposażony w mikrokomputerowy nadajnik poleceń z mikroprocesorem MCY-7880. Normalną eksploatację urządzeń z mikroprocesorowym zespołem dyspozytorskim podjęto w NC Wrocław w listopadzie <1$86 roku.

Nastawnia centralna we Wrocławiu obejmuje swym zasięgiem 67 zespołów stacyjnych, w tym 17 podstacji trakcyjnych i 50 stacji odłącznikowych zlokalizowanych na li-niaich o łącznej długości 3'70 km (w tym 12 podstacji bez stałej obsługi). Urządzenia zdalnego sterowania "BUSZ-MT" w NC Wrocław zostały podzielone na dwa tego samego typu niezależne systemy. Każdy system wyposażony jest w tablice synoptyczne wraz z szafami odbiorników meldunków, mikroprocesorowy nadajnik poleceń, manipulator z wyświetlaczem cyfrowym, monitor współpracujący i drukarkę wierszową, która odciąża dyspozytorów od pracochłonnego ręcznego sporządzania rejestru poleceń i meldunków.

W połowie 19,87 roku w nastawni centralnej w Ostrowie Wielkopolskim wymieniono prowizorycznie wykonaną sza-fotablicę na szafotablicę synoptyczną, wyprodukowaną przez ZAE "EMA-Elester" w Łodzi, z wyposażeniem identycznym jak w nastawni centralnej w Częstochowie i spełniającą te same funkcje, opisane uprzednio dla systemu "BUSZ-HZ". Instalowane w ciągu ostatnich kilkunastu lat na PKP systemy zdalnego sterowania są rozwijane pod względem technicznym zależnie od postępu w elektronice krajowej i krajów RWPG.

Ostatnio wdrażany system, w którym zastosowano jednocześnie mikroprocesor w centrum i na stanowisku sterowanym, nazwany został "BUSZ-UM" (uniwersalny mikroprocesorowy). Powstał on przy ścisłej współpracy pracowników COBiRTK i ZAE "EMA-Elester" w Łodzi. Prototyp tego systemu jest próbnie eksploatowany na Centralnej Magistrali Kolejowej i służy do sterowania urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej i sterowania ruchem kolejowym. Centrum zdalnego sterowania ruchem kolejowym i urządzeniami zasilania trakcji elektrycznej zostało zlokalizowane na stacji Id

Obecnie prowadzone są prace nad mikrokomputerowym zespołem wspomagania dyspozytora, którego zadaniem byłoby m.in. prezentowanie Wszystkich informacji potrzebnych dyspozytorowi w sposób ułatwiający mu pracę i podjęcie decyzji. i

Pozytywne wyniki eksploatacyjne systemu zdalnego sterowania w służbie trakcji umożliwiły zmianę poglądów na prowadzenie zdalnego sterowania na PKP i pracę podstacji trakcyjnych bez obsługi ludzkiej. Po wybudowaniu zdalnego sterowania na linii CMK i uzyskaniu pozytywnych wyników w pracy nowo opracowanego systemu "BUSZ-UM" przewiduje się budowę dalszych nastawni w służbie trakcji na podstawie tego systemu. Osiągnięte dotychczas efekty są wynikiem dobrej współpracy pracowników COBiRTK, CBP-BBK, producentów aparatury w przemyśle krajowym i pracowników służby trakcji.