điều khiển tự động tín hiệu chạy tàu trong đường sắt

1 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan những gì tôi viết trong luận văn là do sự tìm hiểu và nghiên cứu của bản thân. Mọi kết quả nghiên cứu cũng như ý tưởng của các tác giả khác, nếu có, ñều ñược trích dẫn cụ thể. ðề tài của luận văn chưa ñược bảo vệ tại bất kỳ một hội ñồng bảo vệ luận văn thạc sỹ nào trên toàn quốc cũng như nước ngoài và cho ñến nay chưa ñược công bố trên bất kỳ phương tiện thông tin truyền thông nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những gì tôi ñã cam ñoan ở trên. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Người cam ñoan Nguyễn Mạnh Cường 2 LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp, tác giả ñã ñược TS Nguyễn Viết Nguyên - giảng viên khoa ñiện tử viễn thông - trường ñại học Bách Khoa Hà Nội cung cấp và truyền ñạt rất nhiều kiến thức bổ ích và cần thiết, ñể tác giả có thể hoàn thành cơ bản luận văn tốt nghiệp của mình. Luận văn tốt nghiệp lần này là cơ hội ñể tác giả có thể tổng kết và áp dụng những kiến thức mà mình ñã học tại Viện ðại học mở Hà Nội và trường ðại học Bách Khoa Hà Nội. Tác giả xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy cô giáo Viện ñại học mở Hà Nội, khoa khoa ðiện tử viễn thông trường ñại học Bách Khoa Hà Nội ñã truyền thụ những kiến thức cần thiết trong suốt quá trình học tập, ñể tác giả có thể thực hiện luận văn. Tác giả xin chân thành cảm ơn Bạn quản lý dự án ñường sắt RMU, Ban khoa học công nghệ ðường sắt Việt Nam, Vụ khoa học công nghệ Bộ giao thông vận tải cùng các ñồng nghiệp ñã tạo ñiều kiện thuận lợi và giúp ñỡ tác giả thực hiện luận văn này. Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới những người thân trong gia ñình ñã luôn ñộng viên, tạo ñiều kiện thuận lợi ñể tác giả có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2011 Học viên Nguyễn Mạnh Cường 3 MỤC LỤC Lời cam ñoan 1 Lời cảm ơn 2 Mục lục 3 Danh mục các ký hiệu, chữ viết tắt 5 MỞ ðẦU 6 1. Tên ñề tài: 2. Lý do chọn ñề tài. 4. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu. 5. Nhiệm vụ 7 6. Giả thiết khoa học. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài. 8. Phương pháp nghiên cứu. 8 9. Nội dung của ñề tài Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1. ðánh giá thực trạng công nghệ thiết bị ñiều khiển chạy tàu trong ñường sắt Việt Nam 1.1.1. Chạy tàu ñóng ñường máy thẻ ñường 1.1.2. Chạy tàu ñóng ñường nửa tự ñộng 10 1.13. Chạy tàu ñóng ñường tự ñộng theo phân khu 13 1.2. Lựa chọn giải pháp tối ưu cho ñiều khiển tín hiệu chạy tàu 15 Chương 2: HỆ THỐNG TÍN HIỆU 20 2.1. Cấu trúc triển khai 2.2. Quản lý ñiều hành tại ga 27 2.2.1. Các chức năng LTC 2.2.2.Nguyên lý thiết kế 30 2.3. Lập trình tín hiệu cụ thể cho ga 45 Chương 3: TRUY ỀN DẪN MẠNG ðƯỜNG SẮT 54 3.1. Tổng quan về ñoạn tuyến Hà Nội – Vinh 3.2. Cấu trúc CTC/LTC 59 3.3. FCD-IP 60 Chương 4: PHẦM MỀM LTC ðIỀU KHIỂN CHẠY TÀU TẠI GA 62 4.1. Giao diện chính của phần mềm 4.2. Các chức năng cơ bản của phần mềm 4.2.1. Khu vực ñiều khiển ñặc biệt 4.2.2. Khu vực ñiều khiển ñường chạy thông thường 63 4.2.3. Khu vực ñiều khiển tín hiệu thông thường 4.2.4. Khu vực ñiều khỉên ghi thông thường 64 4.3. Lập ñường chạy ñón gửi tàu phía lẻ 65 4 4.4 Lp ủng chy ủún gi tu phớa chn 67 4.5. Lp ủng chy thụng qua 69 4.6. Lp ủng dn 70 4.7. Quy trình khai thác xử lý trở ngại 72 4.7.1. Thao tác ủy quyền dồn 4.7.2. Các nút điều khiển trở ngại, điều khiển đặc biệt 4.7.3. Trình tự đóng đờng chạy tàu 73 4.7.4. Thao tác các nút điều khiển 4.7.5. Trình tự thao tác Lập đờng chạy 75 4.7.6. Khu đoạn đờng 4.7.7. Khu đoạn và vị trí của ghi 4.7.8. Khóa ghi và đình chỉ ghi 77 4.7.9. Biểu thị tín hiệu đón gửi 4.7.10. Biểu thị tín hiệu dẫn đờng, tín hiệu dồn 78 4.7.11. Biểu thị tín hiệu báo trớc, tín hiệu dồn 4.7.12. Đóng đờng khu gian 4.7.13. Thông tin cảnh báo trở ngại 80 Kết luận, kiến nghị 81 Tài liệu tham khảo 82 5 Danh môc c¸c ký hiÖu, ch÷ viÕt t¾t BiÓu ®å ch¹y tµu B§CT Tæ chøc ch¹y tµu TCCT Quy tr×nh ch¹y tµu QTCT Trùc ban ch¹y tµu TBCT Nh©n viªn ®iÒu ®é ch¹y tµu NV§§CT Liªn kho¸ ®iÖn tö SSI §iÒu khiÓn ch¹y tµu t¹i ga LTC §iÒu khiÓn ch¹y tµu trung t©m CTC 6 MỞ ðẦU 1. Tên ñề tài: “ðiều khiển tự ñộng tín hiệu chạy tàu trong ñường sắt”. 2. Lý do chọn ñề tài. Nghiên cứu ñiều khiển vận hành quản lý khai tác làm chủ khoa học công nghệ là nhiệm vụ quan trọng của bất kỳ dự án chuyển giao công nghệ. Hiện nay ðường sắt Việt Nam ñang triển khai dự án hiện ñại hoá thông tin tín hiệu tuyến Hà Nội – Vinh dài 319 Km ñi qua 36 ga. Vận hành khai thác tín hiệu ban ñầu phụ thuộc rất lớn vào chuyên ga nước ngoài. Trong khuôn khổ triển khai dự án hiện ñại hoá thông tin tín hiệu tuyến Hà Nội – Vinh công nghệ Pháp tại Việt Nam tôi ñược tham gia thiết kế ñào tạo chuyển giao vận hành khai thác tín hiệu. Trong vận hành khai thác ñể chuyển giao cho công nhân Việt Nam rất cần thiết quy trình khai thác vận hành xử lý trở ngại thuần việt, phù hợp với ñiều kiện khai thác với cơ sở hạ tầng lầ rất khó khăn, hơn nữa do ñặc ñiểm của mỗi ga về số lượng ñường, cơ sở hạ tầng tín hiệu khác nhau cần có phần mềm ñiều khiển chạy tàu tại ga phù hợp với hạ tầng tín hiệu. ðể phát huy kiến thức ñã học chuyên ngành tại ñại học bách khoa Hà Nội, ñại học giao thông vận tải, Viện ñại học mở Hà Nội, tôi ñã chọn ñề tài này. 3. Mục ñích. ðưa ra quy trình khai thác vận hành tín hiệu xử lý trở ngại chạy tàu, nguyên lý hiển thị các hoạt ñộng ñiều khiển tín hiệu trên giao diện phần mềm ñiều khiển, xây dựng phần mềm mô tả ñiều khiển chạy tàu tại ga LTC. 4. ðối tượng và phạm vi nghiên cứu. - ðối tượng nghiên cứu: Hệ thống ñiều khiển tín hiệu tự ñộng quản lý giám sát ñiện tử SSI triển khai dự án trên tuyến Hà Nội - Vinh 7 - Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống ñiều khiển tín hiệu tự ñộng liên khoá ñiện tử bao gồm 4 mức (mức 0, mức 1, mức 2, mức 3, mức 4). Khối lượng nghiên cứu 4 mức là rất lớn, trong phạm vi nghiên cứu của ñề tài tập trung nghiên cứu mức 0 (mức vận hành khai thác). 5. Nhiệm vụ. - Phân tích tổng quan các quy trình công nghệ ñược sắt hiện tại ñang áp dụng tại việt nam - Nghiên cứu tổng quan truyền dẫn mạng ñường sắt - Nghiên cứu hệ thống ñiều khiển tín hiệu tự ñộng liên khoá ñiện tử SSI - Hệ thống quy trình quản lý khai thác tín hiệu, nguyên lý thiết kế giao diện ñiều khiển tín hiệu chạy tàu tại ga - Xây dựng phần mềm ñiều khiển tín hiệu chạy tàu tại ga cho mô hình ga 3 ñường - Xây dựng quy trình khai thác quản lý tín hiệu, xử lý trở khại ñiều khiển chạy tàu. 6. Giả thiết khoa học. Nếu ñề tài thành công và ñược áp dụng khai thác vận hành tín hiệu 36 ga ñường sắt tuyến Hà Nội – Vinh. 7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài. - Ý nghĩa khoa học: Lần ñầu tiên ñưa ra quy trình khai thác xử lý trở ngại ñiều khiển tự ñộng tín hiệu tự ñộng trên ñường sắt. - Ý nghĩa thực tiễn: Áp dụng ngay khai thác vận hành cũng như ñào tạo chuyển giao công nghệ cho các công nhân trực tiếp ñiều hành chạy tàu của ñường sắt Việt Nam. 8. Phương pháp nghiên cứu. - Phương pháp thu thập thông tin: Nghiên cứu lý thuyết (nghiên cứu cơ sở lý luận, tổng hợp phân tích tài liệu có liên quan - Phương pháp thực hành: Nghiên cứu thực nghiệm (Sử dụng thử nghiệm hệ thống quản lý tín hiệu, xây dựng lên các quy trình vận hành 8 khai thác giải thích chức năng, hiển thị hệ thống tín hiện, xây dựng phần mềm cho từng ga cụ thể). 9. Nội dung của ñề tài - Mở ñầu - Chương 1: Cơ sở lý luận - Chương 2: Hệ thống tín hiệu - Chương 3: Truyền ñẫn mạng ñường sắt - Chương 4: Phần mềm ñiều khiển chạy tàu tại ga LTC - Kết luận kiến nghị 9 Chng 1: C S Lí LUN 1.1. ỏnh giỏ thc trng cụng ngh thit b ủiu khin chy tu trong ủng st Vit Nam 1.1.1. Chy tu ủúng ủng mỏy th ủng 1.1.1.1. Mụ t tng quan cụng ngh 1.1.1.1.1. Quy định chung Máy thẻ đờng của mỗi khu gian chỉ cho phép mỗi lần lấy ra một thẻ đờng. Mỗi thẻ đờng đều phải có số ký hiệu của loại hình, số thứ tự và tên khu gian. Cấm mang thẻ đờng của máy khu gian này bỏ vào máy của khu gian khác. Tuyệt đối cấm dùng máy thẻ đờng và thẻ đờng có số, ký hiệu loại hình giống nhau trên những khu gian liên tiếp. Máy thẻ đờng cùng số hiệu phải đặt cách nhau ít nhất 3 khu gian. Khi trong khu gian không có tàu, tổng số thẻ đờng trong hai máy của khu phải là số chẵn. 1.1.1.1.2. Đóng đờng chạy tàu giữa hai ga Trớc khi gửi tàu, TBCT ga gửi tàu dùng điện thoại xin đờng TBCT ga đón tàu. Khi đợc TBCT ga đón tàu trả lời đồng ý và phát điện, TBCT ga gửi tàu lấy một thẻ đờng ra khỏi máy thẻ đờng, ghi số hiệu thẻ đờng vào sổ nhật ký chạy tàu và chỉ giao thẻ đờng cho lái tàu sau khi đ kiểm tra và xác nhận công việc chuẩn bị đờng gửi tàu đ đ- ợc thực hiện đầy đủ. Nếu không có gì trở ngại, TBCT ga đón tàu trả lời: "Đồng ý đón tàu số . cho phép dùng thẻ đờng số . của tàu số mang tới". Sau khi tàu chạy hay thông qua, TBCT ga gửi tàu báo ngay cho TBCT ga đón tàu và NVĐĐCT. Sau khi đ giao thẻ đờng cho lái tàu, nếu xét thấy tàu không chạy đợc trong 20 phút hoặc cần cho tàu 10 khác chạy, TBCT ga gửi tàu phải thu thẻ đờng trả vào máy thẻ đờng, báo cho TBCT ga đón tàu và NVĐĐCT nh sau: "Tàu số giữ lại. Thẻ đờng số . đ trả vào máy". Sau đó TBCT hai ga cùng ghi sự việc vào sổ nhật ký chạy tàu. Khi nhận đợc điện thoại xin đờng của ga gửi, TBCT ga đón tàu xác nhận khu gian thanh thoát, dùng điện thoại trả lời cho TBCT ga gửi sau đó phát điện cho phép TBCT ga gửi tàu lấy thẻ đờng ra khỏi máy thẻ đờng để gửi tàu. Sau khi xác nhận tàu đ đến nguyên vẹn, thẻ đờng đúng với khu gian, TBCT ga ghi số hiệu thẻ đờng vào sổ nhật ký chạy tàu, trả thẻ đ- ờng vào máy thẻ đờng và báo cho TBCT ga gửi tàu, NVĐĐCT 1.1.1.2. ỏnh giỏ u nhc ủim thit b phng phỏp chy tu Phng phỏp ủúng ủng chy tu bng mỏy th ủng l cụng ngh ngh thp niờn 70 phi núi ủn nay phng phỏp ny rt lc hu cũn rt ớt nc trờn th gii s dng. Phng phỏp ny ch phự hp vi nng lc thụng qua nh tuyn mt ngy ch cú t 1 ủn 2 ủụi tu. Hin nay ng st Vit nam s lng ga s dng cụng ngh thit b cũn rt ớt, ch yu l cỏc ủng nhỏnh tuyn phớa tõy. Ch chng ca ng st Vit Nam thay th b s dng. 1.1.2. Chy tu ủúng ủng na t ủng 1.1.2.1. Mụ t tng quan cụng ngh 1.1.2.1.1 Quy định chung Khi chạy tàu với đóng đờng nửa tự động, trạng thái biểu thị cho phép của tín hiệu ra ga hoặc tín hiệu thông qua (đèn màu, cánh) là bằng chứng cho phép tàu chạy từ ga (trạm đóng đờng) chiếm dụng khu gian cho đến ga bên. [...]... 1.13.1.1.Quy định chung Khi t u chạy theo phơng pháp đóng đờng tự động, lái t u của đầu máy chính phải chú ý theo dõi v chấp h nh nghiêm chỉnh những biểu thị của tín hiệu đèn m u ở ga v trong từng phân khu đóng đờng Các loại phơng tiện động lực chuyên dùng đờng sắt (ôtô ray, goòng có động cơ, toa xe đặc biệt) khi gửi v o khu gian đợc chạy theo tín hiệu đóng đờng tự động nh t u Trờng hợp mọi thứ điện... đờng tự động vẫn tốt, việc chạy t u vẫn giải quyết theo tín hiệu của đóng đờng tự động 1.13.1.2 Đóng đờng chạy t u Trớc khi gửi t u, TBCT ga phải chuẩn bị đờng gửi t u v các thủ tục cần thiết khác; sau khi xác nhận phân khu tiếp giáp đ thanh thoát mới đợc mở tín hiệu ra ga v cho t u chạy Khi xác nhận t u đ ra khỏi ga, TBCT ga trả thiết bị khống chế tín hiệu về định vị v báo giờ t u đi nh quy định tại Điều. .. bị xong, TBCT ga gửi t u mở tín hiệu ra ga v l m tín hiệu cho t u chạy Khi xác nhận t u đ ra khỏi khu vực ga, TBCT ga gửi t u trả thiết bị khống chế tín hiệu về định vị v báo giờ t u đi nh quy định tại của QTCT n y Sau khi đ l m thủ tục đóng đờng gửi t u, nếu xét thấy t u không chạy đợc trong 20 phút hoặc cần cho t u khác chạy thì giải quyết nh sau: - Trờng hợp cha mở tín hiệu ra ga: TBCT ga gửi t u...Trớc khi mở tín hiệu ra ga, TBCT ga gửi t u phải xác nhận khu gian t u sắp chạy v o đ thanh thoát v nhận đợc biểu thị đồng ý đón t u của TBCT ga đón t u cho phép Trớc khi t u chạy v o khu gian, lái t u của đầu máy chính phải xác nhận trạng thái biểu thị cho phép chạy của tín hiệu ra ga, ra b i hoặc thông qua Trờng hợp không xác nhận đợc biểu thị cho phép nói trên, lái t u chỉ cho t u chạy v o khu... bị đờng đón, mở tín hiệu v o ga Khi t u đến m đuôi t u đ qua khỏi những ghi liên quan đến đờng đón t u hoặc đ dừng hẳn, TBCT ga trả thiết bị khống chế tín hiệu về định vị để đóng tín hiệu v o ga Sau khi xác nhận t u đến ga nguyên vẹn, TBCT ga l m thủ tục trả đờng, rồi báo giờ t u đến nh quy định của QTCT Nếu t u đến ga không nguyên vẹn (đứt toa dọc đờng hoặc đuôi t u còn nằm ngo i tín hiệu v o ga), TBCT... thiết gửi t u v o l m việc trong khu gian rồi trở về hoặc gửi t u có đầu máy phụ đẩy v o khu gian rồi trở về phải đình chỉ sử dụng phơng pháp đóng đờng tự động v chuyển sang phơng pháp đóng đờng bằng điện tín Trớc khi t u đến, TBCT ga phải chuẩn bị đờng đón v mở tín hiệu v o ga (v o b i) Sau khi xác nhận to n bộ t u đ v o đờng đón t u, TBCT ga trả thiết bị khống chế tín hiệu về định vị v báo giờ t... NVĐĐCT Khi cho t u chạy v o l m việc trong khu gian rồi trở về ga gửi, TBCT ga l m thủ tục đóng đờng tự động thông thờng v giao cho lái t u thẻ hình chìa khoá lấy từ đ i khống chế ra để l m bằng chứng chiếm dụng khu gian lúc trở về ga Ngo i ra, TBCT ga còn phải cấp cho lái t u, trởng t u cảnh báo ghi rõ địa điểm dừng, thời gian l m việc v thời hạn trở về ga, sau đó l m tín hiệu cho t u chạy ra ga 13 Khi... khác chạy nhng phải đợc sự đồng ý của NVĐĐCT v TBCT ga đón t u; 11 - Trờng hợp đ mở tín hiệu ra ga TBCT ga gửi t u đóng tín hiệu ra ga, ấn nút trở ngại trên đ i khống chế để hủy bỏ thủ tục đóng đờng, phục hồi máy đóng đờng của hai ga về trạng thái bình thờng, rồi báo cho TBCT ga đón t u v NVĐĐCT biết; - TBCT hai ga phải ghi việc hủy bỏ thủ tục đóng đờng v o sổ nhật ký chạy t u v sổ kiểm tra thiết bị chạy. .. sau khi đ nhận đợc bằng chứng chạy t u thay thế (phiếu đờng, giấy phép vạch chéo lục, giấy phép vạch chéo đỏ, giấy phép m u đỏ) 1.1.2.1.2 Đóng đờng chạy t u Trớc khi gửi t u, TBCT ga gửi t u phải xin đờng TBCT ga đón t u theo mẫu: "Xin đờng gửi t u số ." v ấn nút đóng đờng trên đ i khống chế Nếu đồng ý cho gửi t u, TBCT ga đón t u cùng ấn nút đóng đờng Sau khi nhận đợc tín hiệu đồng ý đón t u của TBCT... cho lái t u, trởng t u cảnh báo ghi rõ địa điểm dừng, thời gian l m việc v thời hạn trở về ga, sau đó l m tín hiệu cho t u chạy ra ga 13 Khi t u có đầu máy phụ đẩy chạy v o khu gian rồi trở về, việc gửi t u tiến h nh với thủ tục đóng đờng tự động thông thờng, trớc khi gửi t u TBCT ga phải lấy thẻ hình chìa khoá ở đ i khống chế giao cho lái t u của đầu máy phụ đẩy để l m bằng chứng chiếm dụng khu gian . nghệ thiết bị ñiều khiển chạy tàu trong ñường sắt Việt Nam 1.1.1. Chạy tàu ñóng ñường máy thẻ ñường 1.1.2. Chạy tàu ñóng ñường nửa tự ñộng 10 1.13. Chạy tàu ñóng ñường tự ñộng theo phân. ñường sắt - Nghiên cứu hệ thống ñiều khiển tín hiệu tự ñộng liên khoá ñiện tử SSI - Hệ thống quy trình quản lý khai thác tín hiệu, nguyên lý thiết kế giao diện ñiều khiển tín hiệu chạy tàu tại. của đóng đờng tự động vẫn tốt, việc chạy tàu vẫn giải quyết theo tín hiệu của đóng đờng tự động. 1.13.1.2 Đóng đờng chạy tàu Trớc khi gửi tàu, TBCT ga phải chuẩn bị đờng gửi tàu và các thủ