BRPI0615566A2 - system architecture for the control and monitoring of components of a railway safety installation - Google Patents
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Abstract
ARQUITETURA DO SISTEMA PARA O CONTROLE E O MONITORAMENTO DE COMPONENTES DE UMA INSTALAçãO DE SEGURANçA DA FERROVIA. A presente invenção refere-se a uma arquitetura do sistema para o controle e o monitoramento de componentes, em particular, sinais lumi- nosos (11), desvios (12), circuitos de linha (13), passagens de via, sistemas de informação ao passageiro, de uma instalação de segurança da ferrovia. A fim de aperfeiçoar a disponibilidade e a adaptabilidade às variadas condições do ambiente está previsto que, uma plataforma de automatização (1), que compreende vários módulos, em particular, CPU (2), alimentação de corrente (3), módulo para o processamento de sinal (4) relevante para a se- gurança, para o processamento de sinal (5) não relevante para a segurança, módulo de comunicação (6) está ligada, através de pontos de intersecção (7) especiais, com componentes (de 11 a 14) relevantes para a segurança e não relevantes para a segurança da instalação de segurança da ferrovia.SYSTEM ARCHITECTURE FOR COMPONENT CONTROL AND MONITORING OF A RAIL SAFETY INSTALLATION. The present invention relates to a system architecture for the control and monitoring of components, in particular light signals (11), offsets (12), line circuits (13), track crossings, information systems. the passenger of a railway safety facility. In order to improve availability and adaptability to varying environmental conditions it is envisaged that an automation platform (1) comprising various modules, in particular CPU (2), power supply (3), module for processing safety-relevant signal (4), non-safety-relevant signal processing (5), communication module (6) is connected via special intersection points (7) with a 14) safety-relevant and non-safety-relevant of the railway safety installation.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ARQUITE-TURA DO SISTEMA PARA O CONTROLE E O MONITORAMENTO DECOMPONENTES DE UMA INSTALAÇÃO DE SEGURANÇA DA FERROVI-A".Report of the Invention Patent for "ARCHITECTURE OF THE SYSTEM FOR THE CONTROL AND MONITORING OF A FERROVI-A SECURITY INSTALLATION".
A presente invenção se refere a uma arquitetura do sistema pa-ra o controle e o monitoramento de componentes, em particular, sinais lumi-nosos, desvios, circuitos de linha, passagens de via, sistemas de informaçãoao passageiro de uma instalação de segurança da ferrovia.The present invention relates to a system architecture for the control and monitoring of components, in particular light signals, deviations, line circuits, track crossings, passenger information systems of a railway safety installation. .
Para o controle e o monitoramento de instalações de segurança da ferrovia são empregados principalmente sistemas baseados em micro-computador, em particular, mecanismos de ajuste, que são executados demodo seguro quanto à técnica de sinal. Adicionalmente os operadores devia exigem freqüentemente em paralelo um controle e um monitoramento demodo não seguro quanto à técnica de sinal, que são realizados ou por meiode um sistema de microprocessador separado ou por meio de expansãocorrespondente da funcionalidade do sistema de microprocessador existen-te. Esses sistemas de microprocessador são constituídos tipicamente deCPUs, de alimentações de corrente, de dispositivos de entrada e de saída,bem como, de pontos de intersecção especiais, que estão adaptados aoscomponentes a serem controlados. Devido à infinidade de instalações desegurança da ferrovia muito diferentes, com componentes periféricos dife-rentes existem muitas arquiteturas do sistema bastante especificas quanto àaplicação, que apresentam, em particular, pontos de intersecção altamenteespecializados. As exigências à arquitetura do sistema são especificadasparcialmente através de normas e padrões, por exemplo, nos USA atravésde AREMA, AAR, IEEE, MIL, FRA, e resultam parcialmente de exigênciasespecificas do operador, que muitas vezes são derivadas da infraestruturada via existente. Devido à diversificação muito grande das arquiteturas dosistema, que está montada sobre lógica de base distinta, as adaptações àscondições alteradas, por exemplo, a componentes da instalação externa aserem ligados de novo, estão ligadas com grandes dificuldades. Por partedo operador da via tais alterações muitas vezes não podem ser realizadas.À invenção cabe a tarefa de indicar uma arquitetura do sistemado tipo de acordo com o gênero, que permita uma uniformização da lógicade base, sendo que,devem ser almejados um aperfeiçoamento da disponibi-lidade e uma adaptabilidade mais simples às condições do ambiente altera-das.For the control and monitoring of railway safety facilities, mainly microcomputer-based systems are employed, in particular tuning mechanisms, which are performed in a safe manner as to signal technique. Additionally, operators should often require unreliable control and monitoring of the signal technique in parallel, which are either performed by a separate microprocessor system or by corresponding expansion of the functionality of the existing microprocessor system. Such microprocessor systems are typically comprised of CPUs, power supplies, input and output devices, as well as special intersection points that are adapted to the components to be controlled. Due to the myriad of very different railway safety facilities with different peripheral components, there are many very application specific system architectures, which in particular have highly specialized intersection points. System architecture requirements are partially specified through norms and standards, for example, in the USA through AREMA, AAR, IEEE, MIL, FRA, and partly stem from operator-specific requirements, which are often derived from existing track infrastructure. Due to the very wide diversity of system architectures, which are based on distinct base logic, adaptations to changed conditions, for example, to the components of the external installation being re-connected, are linked with great difficulty. Such changes can often not be made by the road operator. The invention has the task of indicating a system architecture of the type according to gender, which allows for a standardization of the basic logic, and an improvement of the availability of the system should be sought. and simpler adaptability to changing environmental conditions.
De acordo com a invenção, a tarefa é solucionada pelo fato deque, uma plataforma de automatização, que compreende vários módulos,em particular, CPU, alimentação de corrente, módulo para o processamentode sinal relevante para a segurança, módulo para o processamento de sinalnão relevante para a segurança, módulo de comunicação, através de pontosde intersecção especiais, está ligada com componentes relevantes para asegurança e não relevantes para a segurança da instalação de segurançada ferrovia. A plataforma de automatização existente, por exemplo, a plata-forma SIMATIC da Siemens é um sistema modular para instalações de au-tomatização industrial, e até o momento não foi empregada para o controlee o monitoramento de via. Geralmente a estrutura de software predetermi-nada da plataforma de automatização é disposta de modo modular ou hie-rárquico de tal modo que, a logística da instalação de segurança da ferrovia,em particular, a logística de ajuste, pode ser organizada em programas desoftware específicos de função. O software para essas funções pode serempregado quase sempre para condições do ambiente muito diferentes.Dessa forma, os operadores de via estão na situação de adaptar de modocorrespondente essa lógica de base. O dispêndio de manobra necessário évisivelmente menor que no caso de sistemas discretos altamente especiali-zados, que foram desenvolvidos para as condições de ambiente especiais.Com uma plataforma de automatização existente, além disso, podem serobtidas uma disponibilidade mais alta e uma performance melhor do hard-ware do sistema, uma vez que pode se partir do fato de que, a plataformade automatização representa um sistema amadurecido, com natureza ro-busta e altas margens de produção. Neste caso, freqüentemente são proje-tadas capacidades, que podem ser empregadas de modo muito vantajosopara instalações de segurança da ferrovia, e durante o desenvolvimento desistemas especializados exigem investimentos muito altos e muitas vezessão sujeitos a falhas. Isto se refere, por exemplo, ao monitoramento à dis-tância, a princípios de controle especiais, à capacidade de programaçãomodular e ao diagnóstico de falha. Além disso, é vantajosa a automatizaçãocontínua com base em sistemas baseados em microcomputador, pelo quepodem ser abolidos mecanismos eletromecânicos e, em particular, basea-dos em relê, que normalmente exigem um alto dispêndio de manutenção.According to the invention, the task is solved by the fact that an automation platform comprising several modules, in particular, CPU, power supply, module for safety-relevant signal processing, module for non-relevant signal processing For safety, the communication module, through special intersection points, is connected with safety-relevant and non-safety-relevant components of the rail safety facility. The existing automation platform, for example, Siemens' SIMATIC platform is a modular system for industrial automation facilities, and has not yet been used for track monitoring and control. Generally the predetermined software structure of the automation platform is arranged in a modular or hierarchical manner such that the logistics of the railway safety facility, in particular the tuning logistics, can be organized into specific software programs. of function. Software for these functions can almost always be deployed for very different environmental conditions. Thus, road operators are in a position to adapt this basic logic accordingly. The required maneuvering expense is noticeably lower than in the case of highly specialized discrete systems that have been developed for special ambient conditions. With an existing automation platform, higher availability and better hard performance can be achieved. -ware of the system, since it can be based on the fact that the automation platform represents a mature system with a rugged nature and high production margins. In this case, capacities are often designed, which can be used to great advantage for railway safety facilities, and during development specialized systems require very high investments and often failures. This concerns, for example, remote monitoring, special control principles, modular programming capability and fault diagnosis. In addition, continuous automation based on microcomputer-based systems is advantageous, so that electromechanical and in particular relay-based mechanisms, which typically require high maintenance costs, can be abolished.
De acordo com a reivindicação 2, a CPU da plataforma de au-tomatização deveria estar na situação de armazenar programas para aplica-ções relevantes para a segurança e não relevantes para a segurança. Destemodo é desnecessária a divisão por dois em diversos sistemas, ou seja, pa-ra aplicações relevantes para a segurança e não relevantes para a seguran-ça. Programas seguros e não seguros podem ser separados de maneirasimples, de acordo com o espaço na memória, de tal modo que, podem serexcluídos efeitos de programas não seguros sobre programas seguros.According to claim 2, the computing platform CPU should be in a position to store programs for security-relevant and non-security-relevant applications. Thus, it is unnecessary to divide them into two systems, ie for safety-relevant and non-safety-relevant applications. Safe and unsafe programs can be separated in simple ways according to memory space, so that effects of unsafe programs on safe programs can be excluded.
A plataforma de automatização empregada, de acordo com areivindicação 3 deveria compreender meios para o diagnóstico de falhasespecífico do componente. Até o momento, os problemas no caso da ocor-rência de falhas são solucionados pelo fato de que, todos os componentesdo sistema são desligados completamente. Por meio do diagnóstico de fa-lhas específico do componente obtém-se uma localização simples da falha,de tal modo que, somente precisa ser desligado o componente do sistema,no qual ocorreu uma falha. Além disso, por meio da localização da falha a-perfeiçoada, em ligação com reações que podem ter escalas hierárquicaspode ser realizada uma categorização, que possibilita, por fim, uma adminis-tração de falhas e uma reação à falha muito prática.The automation platform employed according to claim 3 should comprise means for diagnosing specific component failures. So far, problems in the event of faults are solved by the fact that all system components are completely shut down. Component-specific fault diagnostics give a simple fault location so that only the system component in which a fault has occurred must be switched off. In addition, by locating the perfected fault, in connection with reactions that may have hierarchical scales, categorization can be performed, which ultimately enables fault management and a very practical fault reaction.
Também um módulo de comunicação normalmente existente daplataforma de automatização pode ser empregado de forma vantajosa parainstalações de segurança da ferrovia. De acordo com a reivindicação 4, omódulo de comunicação para a transmissão de dados bidirecional, em parti-cular, com respeito ao controle e ao monitoramento, bem como, ao diagnós-tico de falhas está ligado com uma central de controle através de, pelo me-nos, uma rede de comunicação, em particular, uma rede de rádio e/ou redefixa. O dispêndio normal para o controle e a manutenção, com isso, é simpli-ficado. Por exemplo, alarmes de falhas podem ser analisados por diagnósti-co de falhas, sendo que, muitas vezes é prescindível um parecer no local decomponentes, em particular, de elementos de campo como, por exemplo,sinais luminosos, desvios, circuitos de linha ou passagens de via.Also a commonly existing communication module of the automation platform can be advantageously employed for railway safety installations. According to claim 4, the communication module for the two-way data transmission in particular with respect to control and monitoring as well as fault diagnosis is connected with a control center via at me, a communication network, in particular, a radio and / or redefined network. The normal expenditure for control and maintenance is thus simplified. For example, fault alarms can be analyzed for fault diagnostics, and often an on-site opinion, in particular of field elements such as light signals, deviations, line circuits or track crossings.
A plataforma de automatização empregada, de acordo com areivindicação 5 deveria compreender um módulo para o processamento desinal relevante para a segurança, que oferece a possibilidade de executaradicionalmente ao processamento de sinal, tarefas de unidades de funcio-namento específicas do componente, em particular, unidades de funciona-mento de circuitos de linha. Por meio da integração de grupos de construçãoespecíficos de circuitos de linha é possível reunir dois sistemas diferentesem si, ou seja, o circuito de linha e o mecanismo de ajuste, em uma únicaplataforma modular.The automation platform employed in accordance with claim 5 should comprise a safety-relevant signal processing module, which offers the possibility to perform, in addition to signal processing, component-specific operating unit tasks, in particular units of circuit line operation. By integrating specific line circuit building groups, two different systems can be brought together, namely the line circuit and the adjusting mechanism, on a single modular platform.
A seguir, a invenção será esclarecida, em detalhes, com auxíliode um exemplo de execução representado na figura.In the following, the invention will be explained in detail with the aid of an exemplary embodiment shown in the figure.
A única figura mostra um diagrama de blocos, do qual deduz-seo emprego de uma plataforma de automatização para uma instalação desegurança da ferrovia. A plataforma de automatização 1, neste caso, éconstituída, em essência, de uma CPU 2, de uma alimentação de corrente3, de um módulo para o processamento de sinal 4 relevante para a segu-rança, de um módulo para o processamento de sinal 5 não relevante para asegurança, e de um módulo de comunicação 6. Esses módulos de 2 a 6 jáoferecem funções básicas essenciais para o controle e o monitoramento decomponentes da instalação de segurança da ferrovia, sendo que, são possí-veis adaptações necessárias através da montagem modular relativamentesimples. Os módulos de 2 a 6 adaptados de modo correspondente, bemcomo, outros pontos de intersecção 7 formam, junto com uma mesa de con-trole 8 e conexões 9 correspondentes para componentes da instalação ex-terna, as unidades de função essenciais de um mecanismo de ajuste 10. Asconexões 9 estão ligadas com os componentes a serem controlados e moni-torados da instalação de segurança da ferrovia, sendo que, na figura estãorepresentados, a título de exemplo, um sinal 11, um desvio 12, um circuitode linha 13, e um componente 14 não relevante para a segurança, por e-xemplo, um sistema de informação ao passageiro 14.The only figure shows a block diagram, which shows the use of an automation platform for a railway safety installation. Automation platform 1, in this case, is essentially comprised of a CPU 2, a power supply 3, a signal processing module 4 relevant for safety, a signal processing module 5 not relevant to safety, and a communication module 6. These modules 2 through 6 already provide basic functions essential for the control and monitoring of the railway safety installation, and necessary adaptations are possible through modular assembly. relatively simple. Correspondingly adapted modules 2 to 6 as well as other intersection points 7 form, together with a control table 8 and corresponding connections 9 for external installation components, the essential function units of a control mechanism. adjustment 10. Connections 9 are connected with the components to be controlled and monitored of the railway safety installation, and in the figure are shown, for example, a signal 11, a deviation 12, a line circuit 13, and a safety-relevant component 14, for example a passenger information system 14.
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