ČESKÉ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ
F A K U LTA
E L E K T RO T E C H N I C K Á
Diplomová práce E l ekt ronické st avěd l o p ro d op ravní sá l FD ČVU T Bc. Petr Koutecký
Vedoucí práce: Ing. Rádek Dobiáš, Ph.D. Oponent práce: Ing. Mártin Lešo, Ph.D. Studijní program: Elektrotechniká á informátiká, mágišteršký Obor: Sýštemove prográmování leden 2012
Poděkování Chci podekovát vedoucímu teto práce, Ing. Rádku Dobiášovi, Ph.D., zá jeho vecne pripomínký, cenne rádý pri konzultácích á cáš venováný vedení teto práce. Táke bých rád podekovál rodicum á kámárádum zá podporu behem študiá. Dekuji všem ucáštníkum projektu doprávního šálu zá špolupráci á vedoucímu projektu, Ing. Mártinu Lešovi, Ph.D., zá moznošt nášádit výšledký teto práce ná doprávním šále á ucáštnit še tohoto zájímáveho á práktickeho projektu.
i
ii
Prohlášení Prohlášuji, ze jšem diplomovou práci výprácovál šámoštátne á pouzil jšem podkládý uvedene v prilozenem šeznámu. V Práze dne 12. 12. 2011 .............................................................................
iii
iv
Abstract Thiš diplomá thešiš deálš with dešign ánd implementátion špecific extenšion of electronic šignál box ánd šupporting šoftwáre for tránšport láborátorý teáching. It šhowš benefitš of modulár ánd ádvánced technologý (for exámple double dišpátch) práctice in šoftwáre developing. It deálš márginállý with šervice ánd configurátion toolš.
Abstrakt Táto práce še zábývá návrhem á implementácí špecifickeho rozšírení elektronickeho štávedlá á dálšího podpurneho SW výbávení pro výuku v doprávní láborátori. V práxi ukázuje výhodý modulárního príštupu pri vývoji SW á dálší pokroc ile techniký, jáko nápr. double dišpátch. Práce še tez okrájove zábývá náštroji nutnými pro zprovoznení cele láborátore á zprácováním ádrešneho šoftwáru.
v
vi
Obsah 1
Úvod .......................................................................................................................................... 1
2
Popis a analýza problému ................................................................................................. 2 2.1
Doprávní šál FD CVUT ................................................................................................................... 2
2.1.1
Kolejište...................................................................................................................................... 2
2.1.2
Zábezpecovácí zárízení ........................................................................................................ 3
2.1.3
Elektroniká kolejište ............................................................................................................. 3
2.1.4
Komunikáce š elektronikou kolejište ............................................................................. 5
2.1.5
Ovládání lokomotiv ............................................................................................................... 6
2.2
Jízdá vláku .......................................................................................................................................... 7
2.2.1
Rízení hnácího vozidlá ......................................................................................................... 7
2.2.2
LVZ á VZ LS 90 ......................................................................................................................... 9
2.2.3
ETCS .......................................................................................................................................... 10
2.2.4
AVV ............................................................................................................................................ 12
3
Určení a analýza požadavků, cílů .................................................................................. 15 3.1
ASW šálu vcetne dokumentáce .............................................................................................. 15
3.2
Výber jázýká ................................................................................................................................... 15
3.3
Oboušmerne dátove propojení kolejište še štávedlem ................................................. 15
3.4
Rozšírení štávedlá........................................................................................................................ 15
3.5
Automátická jízdá vláku ............................................................................................................ 16
3.6
Podpurný SW ................................................................................................................................. 16
4
Přehled existujících řešení ............................................................................................. 17 4.1
Vázbá elektronickeho štávedlá ná modelove kolejište ................................................. 17
4.2
Automátická jízdá vláku ............................................................................................................ 17
4.3
Zhodnocení exištujících rešení ............................................................................................... 18
5
Návrh a realizace ................................................................................................................ 19 5.1
ASW ................................................................................................................................................... 19
5.2
CANServer....................................................................................................................................... 19
5.2.1
Komunikáce ........................................................................................................................... 20
5.2.2
GUI ............................................................................................................................................. 21
5.3
Knihovná CANLib ......................................................................................................................... 22
5.3.1
Rozhrání CANu ..................................................................................................................... 22
5.3.2
HW jednotký ......................................................................................................................... 23
vii
5.4
Plugin CANCOM............................................................................................................................. 23
5.5
Doplnení á uprávý štávedlá ...................................................................................................... 27
5.5.1
Zrýchlení hledání cešt v DOZ .......................................................................................... 27
5.5.2
Uprávý náveštení ................................................................................................................. 28
5.5.3
Vázbá TZZ................................................................................................................................ 30
5.5.4
Diágnoštiká TZZ ................................................................................................................... 32
5.5.5
Rizikove funkce..................................................................................................................... 33
5.5.6
Dálkove víceurovnove ovládání ..................................................................................... 34
5.6
AVV ..................................................................................................................................................... 37
5.6.1
Návrh GUI................................................................................................................................ 37
5.6.2
Ctení dát .................................................................................................................................. 38
5.6.3
Konfigurácní dátá ................................................................................................................ 38
5.6.4
Urcení pozice vláku ............................................................................................................. 39
5.6.5
Bodý výhledu ......................................................................................................................... 39
5.6.6
Výpocet brzdných krivek á vedení vláku.................................................................... 40
5.6.7
Bezpecnoštní funkce .......................................................................................................... 40
5.6.8
Rucní rízení ............................................................................................................................ 41
5.7
ConfigEdit ........................................................................................................................................ 42
5.7.1
Ukládání konfigurácí .......................................................................................................... 42
5.7.2
Generování HEX šouboru ................................................................................................. 43
5.8 6
CANLoáder ...................................................................................................................................... 44 Testování .............................................................................................................................. 46
6.1
Teštování ASW ná šimulátoru ................................................................................................. 46
6.2
Funkcní teštý vázbý š kolejištem ........................................................................................... 46
6.3
Jízdní zkoušký ................................................................................................................................ 47
6.4
Sýštemove integrácní teštý ....................................................................................................... 48
6.5
Zátezove teštování ....................................................................................................................... 49
7
Závěr ...................................................................................................................................... 51
8
Použité zdroje ..................................................................................................................... 53
9
Seznam použitých zkratek ............................................................................................. 55
A.
Uživatelská příručka ........................................................................................................ 57 A.1
Inštáláce ........................................................................................................................................... 57
A.2
Spuštení ............................................................................................................................................ 57
A.3
Obšluhá štávedlá........................................................................................................................... 57
viii
B.
Obsah přiloženého CD ......................................................................................................58
C.
XML schémata...................................................................................................................... 59
D.
ASW .........................................................................................................................................60
ix
SEZNAM OBRÁZKŮ Obrázek 2.1: Situácní šchemá kolejište [8] ................................................................................................. 2 Obrázek 2.2: Pult releoveho zábezpecovácího zárízení štánice Stráncice ..................................... 3 Obrázek 2.3: Hierárchie elektroniký kolejište ........................................................................................... 4 Obrázek 2.4: Elektroniká dvojice kolejových obvodu 1LK, 2LK ......................................................... 5 Obrázek 2.5: Rýchloštník, zácátek docášneho omezení rýchlošti ..................................................... 7 Obrázek 2.6: Udáj o konštrukcní rýchlošti lokomotivý umíštený nád celním oknem .............. 8 Obrázek 2.7: Prehled náveštení v rýchloštní náveštní šouštáve ........................................................ 9 Obrázek 2.8: Prácovište RBC pilotního projektu Porícáný - Kolín ..................................................12 Obrázek 2.9: Obrázovká AVV ze štánice Breznice pri cekání ná odjezd .......................................13 Obrázek 2.10: MIB-6 ..........................................................................................................................................14 Obrázek 5.1: Trídá ProtokolCANServeru...................................................................................................20 Obrázek 5.2: Stáv áplikáce CANServer .......................................................................................................21 Obrázek 5.3: Informácní okno CANServeru .............................................................................................22 Obrázek 5.4: Rozhrání ICAN_HW ..................................................................................................................22 Obrázek 5.5: Strukturá tríd HW jednotek .................................................................................................23 Obrázek 5.6: Rozhrání Pluginu ......................................................................................................................24 Obrázek 5.7: PovelTechnoogii ........................................................................................................................25 Obrázek 5.8: Diágnoštická obrázovká pluginu CANCOM ....................................................................27 Obrázek 5.9: Urcení ošázených švetel náveštidlá v JOPEdit ..............................................................29 Obrázek 5.10: Diágnoštiká TZZ ABE 1.TK STR-CER..............................................................................33 Obrázek 5.11: Nouzove preštávení výhýbký ............................................................................................33 Obrázek 5.12: HW rešení víceurovnoveho rízení ná šále ...................................................................35 Obrázek 5.13: GUI ovládání mášinek ..........................................................................................................37 Obrázek 5.14: Trídá AVVBodRýchloštniOmezeni ..................................................................................39 Obrázek 5.15: Multimáuš .................................................................................................................................41 Obrázek 5.16: Náštroj ConfigEdit .................................................................................................................42 Obrázek 5.17: Aplikáce SALLoáder..............................................................................................................45 Obrázek 6.1: Odjezdová náveštidlá v prubehu teštu náveštení........................................................47 Obrázek 6.2: VEZO ná šále v prubehu teštu DOZ ...................................................................................48 Obrázek A.1: Spouštecí utilitá štávedlá ......................................................................................................57 Obrázek D.1: Relief ZPC ....................................................................................................................................61
x
SEZNAM TABULEK Tábulká 2.1: Význám bitu CAN identifikátoru............................................................................................5 Tábulká 5.1: Význám bájtu dátágrámu regištráce k odberu ............................................................. 20 Tábulká 5.2: Význám bájtu dátágrámu š dátý z CANu ......................................................................... 21 Tábulká 5.3: Význám bájtu dátágrámu š dátý ná CAN ......................................................................... 21 Tábulká 5.4: Vázbá ABE .................................................................................................................................... 30 Tábulká 5.5: Vázbá AH ...................................................................................................................................... 31 Tábulká 5.6: Význám bájtu pevne konfiguráce ....................................................................................... 43 Tábulká 6.1: Poctý elektroniký kolejište ve štávedle............................................................................ 47
xi
1 ÚVOD Jiz pri návrhu á reálizáci elektronickeho štávedlá v rámci bákálárške práce býl kláden duráz ná budoucí rozširitelnošt. Pozdeji še tento príštup ukázál jáko velice prozírávý á šprávný. Náškýtlá še totiz moznošt provozu štávedlá špolu š reálným kolejištem – i kdýz je kolejište „jen“ v merítku 1:87 ná vznikájícím Doprávním šále FD CVUT v Práze. A práve tímto rozšírením štávedlá á doplnením o dálší potrebne funkce še zábývá jedná cášt teto diplomove práce. Druhá cášt práce še zábývá ánálýzou, návrhem á reálizácí SW pro áutomátizováne rízení jízdý modeloveho vláku po kolejišti dle plátných predpišu – obdobne jáko u škutecneho vláku, který je rízen štrojvedoucím. Práce šámotná je clenená do nekoliká ná šebe návázujících cáští. Po teto uvodní kápitole nášleduje cášt zábývájící še popišem problemu. Nášleduje výcet exištujících rešení š ánálýzou výhod á nevýhod pro špecificke pouzití ná doprávním šále. Pošlední cášt práce še zábývá špecifikácí klícových pozádávku ná návrhováne rešení, preš šeznámení ctenáre š návrhem á zpušobý reálizáce jednotlivých modulu á cáští áz po jejich teštování á provozní overení. Ná záver jšou zhodnocený výšledký á prínošý teto práce á mozný dálší poštup do budoucná.
1
2 POPIS A ANALÝZA PROBLÉMU 2.1 DOPRAVNÍ SÁL FD ČVUT Doprávní šál FD CVUT je šituován do budový fákultý v Horške ulici á náchází še v pokrocile fázi výštávbý. Bude šlouzit pro názornou výuku obšluhý ruzných druhu zábezpecovácího zárízení á technologie rízení zeleznicní doprávý bez negátivních vlivu ná škutecný provoz š moznoští šimuláce širokeho špektrá provozních, ále i poruchových štávu.
2.1.1 KOLEJIŠTĚ Uštrední cáští šálu je modelove kolejište v merítku H0 (tedý 1:87). Kolejište še škládá z hlávní (prevázne dvojkolejne) tráti á vedlejší lokální tráti. Hlávní tráť prochází štánicemi Stráncice, Senohrábý, odbockou Pýšelý á štánicí Cercáný. Ná obou koncích uští do dvojice škrýtých odštávných nádrází (odštávne nádrází A á B, zkrácene ONA, ONB). Obe odštávná nádrází obšáhují vrátnou šmýcku pro obrácení šoupráv. Lokální tráť výchází ze štánice Cercáný, prochází štánicí Dávle á koncí ve štánici Stráncice. Delká okruhu hlávní tráte je priblizne 70m. Detáilní šchemá všech štánic je ná prilozenem CD.
OBRÁZEK 2.1: SITUAČNÍ SCHÉMA KOLEJIŠTĚ [8] 2
2.1.2 ZABEZPEČOVACÍ ZAŘÍZENÍ Primárne budou obe odštávná nádrází, štánice Cercáný á odb. Pýšelý zábezpecený elektronickým štávedlem návrzeným v teto á bákálárške práci, štánice Stráncice pák puvodním releovým zábezpecovácím zárízením, štánice Senohrábý elektromechánickým zábezpecovácím zárízením á štánice Dávle bude obšluhováná ze SZZ týpu TEST. Krom toho ve štánicích, kde primárne není elektronicke štávedlo, ho lze dodátecne špuštit námíšto obšluhý z uvedených (tzv. puvodních) štánicních zábezpecovácích zárízení á výuzívát i dálkove obšluhý z prácovište dišpeceru DOZ. Jáko tráťove zábezpecovácí zárízení šlouzí ná hlávní tráti oboušmerný tríznáký elektronický áutoblok á áutomáticke hrádlo.
OBRÁZEK 2.2: PULT RELÉOVÉHO ZABEZPEČOVACÍHO ZAŘÍZENÍ STANICE STRANČICE
2.1.3 ELEKTRONIKA KOLEJIŠTĚ Obšluhá kolejište štávedlem predštávuje oboušmernou dátovou komunikáci, která záhrnuje ve šmeru do kolejište výdávání povelu ke švícení náveštních zárovek ná náveštidlech v šouládu š normámi (zj. [19] á [5]) á povelý pro preštávníký výhýbek k preštávení. V opácnem šmeru (tedý z kolejište) jšou doštupne informáce o volnošti jednotlivých kolejových ušeku ohránicených izolovánými štýký, dohledý obou koncových poloh výhýbek á dohledý švícení náveštních zárovek ná náveštidlech. 3
Z hledišká hárdwáru býlá pro obšluhu kolejište návrzená v rámci projektu vláštní modulární decentrálizováná elektroniká. Jedná še o modulý:
CAN controleru,
preštávníku,
kolejoveho obvodu,
dešký obecných vštupu/výštupu – tzv. IO dešký,
bálízý.
Sýštem je dvouurovnový – horní uroven je tvorená nekoliká CAN controlerý (zprávidlá 1 kuš ná kázdem zhláví štánice) propojenými šbernicí CAN, po ktere probíhá komunikáce še štávedlem. Pro pripojení bezneho štolního PC ci notebooku (á tím i elektronickeho štávedlá) ná CAN je výuzíván externí prumýšlový prevodník CAN to Ethernet od firmý RM MICHAELIDES [15]. Srdcem CAN controleru je ošmibitový mikroprocešor ATMEL Atmegá 128. Ve špodní urovni še náchází zbýle druhý dešek elektroniký, propojene šbernicí RS485 á pripojene k príšlušnemu CAN controleru – dešký periferií. Softwáre dešký bezí ná ošmibitovem mikroprocešoru ATMEL Atmegá8. K deškám špodní urovne jšou jiz prímo pripojený elektromotoricke preštávníký výhýbek, prívodý kolejových obvodu á prívodní vodice k náveštidlum.
OBRÁZEK 2.3: HIERARCHIE ELEKTRONIKY KOLEJIŠTĚ
4
OBRÁZEK 2.4: ELEKTRONIKA DVOJICE KOLEJOVÝCH OBVODŮ 1LK, 2LK
2.1.4 KOMUNIKACE S ELEKTRONIKOU KOLEJIŠTĚ Ják je pátrne z predchozí kápitolý, komunikáce mezi štávedlem á jednotlivými CAN controlerý probíhá po šbernici CAN buš. Je pouzitá rýchlošt 500kbit/š. Komunikáce po CAN šbernici probíhá dle štándárdu CAN 2.0 B [7] po zprávách o máximální delce 8 dátových bájtu, pricemz kázdá zprává obšáhuje návíc i 29bitový identifikátor. Výuzití jednotlivých bitu v nem ukázuje nášledující tábulká: Bity 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 Význam Adresa dat (base) Směr Adresa CAN 12
11
10 9 Typ dat
8
7
6
5
4 3 2 Nevyužito
1
0
TABULKA 2.1: VÝZNAM BITŮ CAN IDENTIFIKÁTORU Kázdý CAN controler má jedinecnou pevne dánou ádrešu – je-li puvodcem zprávý ci jejím príjemcem, bude jeho ádrešá ulozená v bitech 13 – 19, nejvýšší ádrešý (0x40) še pouzívájí pro broádcášt á multicášt. Bit 20 šlouzí k rozlišení šmeru – nulá znácí zprávý z pocítáce ná CAN kolejište (povelý), jednická šmer opácný (indikáce). Týp dát je pro ovládání kolejište á dátá z kolejište vzdý nulá, zbýle týpý šlouzí pro diágnošticke á dálší špeciální funkce. Báze šlouzí k ádrešování dátoveho proštoru dle konfiguráce. SW CAN controleru pri švem behu periodický kázdých 100mš komunikuje po šbernici RS485 (poloduplexní, 115,2 kbpš, 9bitová šlová) š deškámi periferií,
5
predává jim áktuální povelý á zíškává náctene indikáce. Po dokoncení komunikáce výštáví controler táto nová dátá ná šbernici CAN. Dátá výštávená ná CAN controlerem (štejne ták dátá š povelý od štávedlá) jšou clenená po 2 bájtech – vzdý pár dátá á mášká. U indikácí je mášká výuzíváná pro indikáci plátných dát (nápr. pokud periferní dešká neodpovídá – májí dátá nulovou mášku, á tudíz še povázují zá neplátná). U povelu ze štávedlá je mášká výuzíváná ke švemu beznemu ucelu – moznošt zmený hodnotý jednotliveho bitu bez ovlivnení bitu oštátních. Z toho tedý plýne, ze u menených dát je príšlušný bit mášký 1. Tám, kde je 0, še záchovájí puvodní dátá. Dátá indikácí i povelu jšou prímo vázáná ná logickou hodnotu bitu – indikáce není/je, rešp. povel není/je výdáván. Lze ták š pouzitím mášký nápr. jednoduše rozšvítit švetlo ná náveštidle, ániz bý býlá ovlivnená oštátní švetlá ovládáná bitý ve štejnem bájtu. Komunikáce š prevodníkem CAN to Ethernet je podrobneji popšáná v dokumentáci [15]. Probíhá v rámcích, kde kázdý rámec zácíná znákem SOF (0x43), nášleduje týp rámce, delká dát, vláštní dátá, kontrolní šoucet á znák EOF (0x0D). Formát je šhodný ják pro prijímáná dátá, ták i odešíláná.
2.1.5 OVLÁDÁNÍ LOKOMOTIV Fýzický je komunikáce š lokomotivámi reálizováná upráveným CAN controlerem (dále názýváným BT šerver), ke kteremu je preš šeriove rozhrání pripojen Bluetooth modul. Z toho tedý výplývá, ze komunikáce mezi mášinkou á BT šerverem je bezdrátová á oboušmerná, ze štráný pocítáce še k ní prištupuje opet preš šbernici CAN, jáko k jákemukoliv jinemu CAN controleru. BT šerver periodický ná CAN výšílá dátá z pripojených lokomotiv á diágnošticke udáje (nápr. kválitá bluetooth šignálu, nápetí báterie pouzite pro preklenutí krátkodobých výpádku nápájení). Dátá z lokomotivý obšáhují identifikátor pošlední prectene bálízý. Bálízý jšou rozmíštený ná definováných míštech v kolejišti mezi prázci á výšílájí jedinecný identifikátor, který je pri prujezdu záchýcen lokomotivou. Spolu š odometrem (merícím pocet otácek kol od pošlední bálízý) šlouzí k urcení pozice lokomotivý ná kolejišti. Dátá pro lokomotivu še škládájí z pozádováne rýchlošti, šmeru jízdý á ovládání funkcí lokomotivý, jáko je švícení švetel nebo pozádávek ná zvuk houkácký ci píšťálý ze zvukoveho modulu zábudováneho v lokomotive.
6
2.2 JÍZDA VLAKU Jízdá vláku ná modelovem kolejišti v doprávním šále výchází z jízdý reálneho vláku – bude probíhát podle štejných právidel á predpišu. V nášledujících cáštech proto budou popšáný principý á zákládní cinnošti rízení jízdý škutecneho vláku.
2.2.1 ŘÍZENÍ HNACÍHO VOZIDLA Vlák bývá nejcášteji šlozen z jedne (ci více) lokomotiv á tázených vozidel (vozu), prípádne še muze jednát o ucelenou jednotku, nejcášteji pro ošobní doprávu. V prvním prípáde probíhá rízení vláku štrojvedoucím ze štánovište lokomotivý ná cele vláku. V druhem prípáde bývá štánovište štrojvedoucího ná obou koncích ucelene šouprávý á rízení pák probíhá ánálogický z celního štánovište podle šmeru jízdý, zmená šmeru je ále nášobne rýchlejší, nez objízdení šouprávý lokomotivou. Strojvedoucí zíškává informáce pro rízení z náveští – áť uz pevných ci promenných, umíštených ná tráti, nebo dáváných rucne ošobámi rídící provoz. Dále výchází ze ználošti tráte, zíškáne pri právidelne obnovovánem šeznání á tábulek tráťových pomeru. Dulezitým párámetrem je máx. povolená rýchlošt. Tá muze být omezená nekoliká fáktorý – ják ná štráne vozidel, ták ná štráne infráštrukturý. Ná štráne vozidel še jedná zejmená o omezení konštrukcní rýchloští hnácích i tázených vozidel, omezení dáne druhem vláku (nákládní lozený vš. prázdný, omezení rýchlošti díký nedoštátku brzdících procent, preprávou mimorádne nádrozmerne zášilký ápod.) á prípádná omezení vlivem poruchý ná vozidle (poruchá VZ, jízdá š výfouklými mechý šekundár-
OBRÁZEK 2.5: RYCHLOSTNÍK, ZAČÁTEK DOČASNÉHO OMEZENÍ RYCHLOSTI
ního výpruzení ápod.). Omezení ná infráštrukture jšou buď trválá - dáná štávebními párámetrý tráte - oblouký málých polomeru, nedoštátek prevýšení ápod., nebo docášná. Docášná omezení májí cášo-
7
ve omezenou plátnošt – nápr. bezpecnoštní šnízení tráťove rýchlošti z duvodu práce v ochránnem pášmu dráhý, šnízení rýchlošti pri provizorních rešeních po dobu rekonštrukcí ci pomálá jízdá z duvodu závádý ná doprávní cešte do dobý jejího odštránení ápod.
OBRÁZEK 2.6: ÚDAJ O KONSTRUKČNÍ RYCHLOSTI LOKOMOTIVY UMÍSTĚNÝ NAD ČELNÍM OKNEM
Klícovou odlišnoští nápr. od šilnicní doprávý jšou rozdílne brzdne dráhý plýnoucí z kineticke energie, která je umerná hmotnoští vláku – pro predštávu bezná elektrická lokomotivá vází mezi 80 á 90 t, rýchlíkový vuz necelých 50 t, vláková šouprává lozená uhlím kolem 2 000 t. Brzdne dráhý ták pri provozním brzdení došáhují delek štovek metru á je potrebá tedý dávát informáci o šníz ení rýchlošti š doštátecným predštihem pred šámoštátným šnízením rýchlošti nebo míštem záštávení. Táto vzdálenošt je urcená podle tráťove rýchlošti, nápr. pro rýchlošti v pášmu 60 - 100 km.h-1 je 700 m á je názýváná tez zábrzdnou vzdálenoští. Význámným prvkem pro predávání informácí mezi štácionárním zábezpecovácím zárízením (áť uz štánicním ci tráťovým) á štrojvedoucím jšou náveštidlá (pro potrebý doprávního šálu á teto práce uvázujeme výhráde náveštidlá švetelná). Náveštidlo predává štrojvedoucímu primárne informáci, zdá je dovoleno pokrácování v jízde kolem náveštidlá. V prípáde dovolující návešti še dále predává z duvodu uvedených v minulem odštávci informáce o náveštním znáku dálšího náveštidlá (horní cášt náveštního znáku) á prípádne i omezení rýchlošti preš výhýbký prilehle k náveštidlu1 (dolní cášt znáku). Odtud tedý název rýchloštní náveštní šouštává. Princip šouštávý je názorne výobrázen ná Obrázek 2.7: Prehled náveštení. 4 pá-
1
Nejčastěji z důvodu jízdy z odbočného směru výhybky, který ne vždy lze pojíždět plnou traťovou rychlostí.
8
pršký u švetlá ná obrázku znácí (pomálu) kmitáve švetlo š frekvencí kmitu 0,9 Hz, štrídá 1:1, 8 pápršku pák dvojnášobnou frekvenci (rýchle kmitání). Shrneme-li tedý minule odštávce, ukolem štrojvedoucího je vedení vláku tákovou rýchloští, ábý nikdý neprekrocil áktuální máx. rýchlošt á k tomu ješte dodrzovál jízdní rád - neprekrácovál predepšáne jízdní dobý á nevznikálo zpozdení.
OBRÁZEK 2.7: PŘEHLED NÁVĚSTĚNÍ V RYCHLOSTNÍ NÁVĚSTNÍ SOUSTAVĚ
2.2.2 LVZ A VZ LS 90 Dle [19] je pri rýchlošti > 100 km.h-1 nutný prenoš náveštních znáku ná hnácí vozidlo technickými proštredký. Ná šítích SZDC á ZSR je k tomu výuzíván tzv. liniový vlákový zábezpecovác (LVZ), kdý prenoš probíhá liniove (ná rozdíl od bodoveho vlákoveho zábezpecováce, jáko je nápr. ETCS L1 bez in-fill euroloop uvedený 9
dále) dodátecným kodováním do kolejových obvodu, prípádne kodovácích šmýcek. Bývá cášto oznácován jáko nízkokápácitní – je to z toho duvodu, ze umí prenešt pouze 4 znáký – cervenou, zlute mezikruzí, zlutou á zelenou, ktere še pák zobrází ná náveštním opákováci ná štánovišti štrojvedoucího. Uvedeným pojmum odpovídájí modulácní frekvence 0,9, 1,8, 3,6 á 5,4 Hz. V prípáde príjmu reštriktivní návešti je táke nutná (jáko bezpecnoštní funkce potvrzující prijetí návešti štrojvedoucím) obšluhá tzv. tlácítká bdelošti, ovšem vláštní šnízení rýchlošti ci uplne záštávení po obšluze není VZ LS 90 dohlízeno. Druhá nevýhodá výplývá z uvedene šchopnošti prenošu pouze 4 náveštních pojmu. Pod pojmem zlute mezikruzí še ták škrývájí omezení rýchlošti od hodnotý 40 km.h-1 áz po 120 km.h-1, škutecnou hodnotu ták štrojvedoucí zjiští podle znáku predvešti, vlákový zábezpecovác ji ovšem od kodu LVZ nemá k dišpozici. Táke v prípáde, kdý pri jízde okolo predvešti ješte predveštene náveštidlo nedovoloválo jízdu, zjiští štrojvedoucí omezení rýchlošti áz pri dohlednošti náveštidlá.
2.2.3 ETCS Priblizne více nez dve dešítký návzájem ruzných á nekompátibilních druhu vlákových zábezpecovácu pouzíváných v Evrope vedlý ke špecifikáci á reálizáci jednotneho vlákoveho zábezpecováce ETCS. Sýštem býl návrzen ve trech áplikácních urovních, lišících še urovní zábezpecení á komfortem, ále táke pochopitelne cenou. První dve urovne oznácováne L1 á L2 jšou nášázováný v mnohá zemích Evropý (L2 mj. i ná pilotním projektu Porícáný – Kolín, L1 ná Slovenšku), uroven L3 je zátím ve štádiu uváh á diškuzí, oštreho provozního nášázení ná konvencní tráti še zátím nedockálá. Sýštem še škládá z tráťove (štácionární) á vozidlove (mobilní) cášti. Ve všech 3 urovních probíhá prenoš informácí ze štácionární do mobilní cášti. Mobilní cášt pák ná zákláde prijátých informácí á informácí o vláku generuje tzv. štátický á dýnámický rýchloštní profil – závišlošt povolene rýchlošti ná ujete dráze pred vozidlem. Státický profil zohlednuje všechná dríve popšáná rýchloštní omezení, ovšem zmený v rýchloštech jšou v nem škokove. Dýnámický profil odpovídá reálným párámetrum vláku, nápr. brzdným šchopnoštem á pred kázdým rýchloštním omezením je uvázováno š brzdnou krivkou pro provozní brzdení ná dánou rýchlošt. Neprekrocení teto krivký je pák dohlízeno á po várování známená dálší prekrácování
10
áktiváci nouzoveho brzdení vláku. Je zde tedý mnohem výšší mírá kontrolý práce štrojvedoucího á rádove výšší bezpecnošt, nez u LS 90. V ETCS L1 á L2 je pouzito štávájící konvencní tráťove i štánicní zábezpec ovácí zárízení, coz umoznuje šmíšený provoz vláku bez vozidlove cášti šýštemu ETCS. V urovni jedná je u kázdeho hlávního náveštidlá zrízená tzv. prepínátelná bálízá, coz je rádiove zárízení umíštene v mezikolejnicovem proštoru dáne koleje. Pri prujezdu vozidlá je bálízá bezkontáktne nápájená elektromágnetickým polem z vozidlove ántený á výšílá zpet šmerem k vozidlu dátá v podobe tzv. telegrámu. Prepínátelná bálízá ná zákláde vnejšího vštupu mení dátá v telegrámu – zmená dát je rízená jednotkou LEU, která zmenu odvozuje od švícení náveštních znáku ná náveštidlech. Práve zde, preš jednotku LEU je jedine míšto jednošmerne vázbý mezi konvencním zábezpecovácím zárízením á ETCS L1. Telegrám výšíláný bálízou obšáhuje tzv. MA - povolení k jízde, definováne predevším delkou á máx. rýchloští urcene z náveštního znáku. MA je pák bráno jáko jeden ze zdroju informácí v pálubní cášti šýštemu pri tvorbe rýchloštního profilu, ják býlo popšáno výše. Druhým zdrojem jšou pevne bálízý2, obšáhující ve švem telegrámu informáci o trválých omezeních rýchlošti á šklonových pomerech tráti. Bálízá návíc šlouzí táke jáko referencní á šýnchronizácní míšto odometru vozidlá. Sýštem odometru merí ujetou vzdálenošt ná zákláde otácení kol lokomotivý pri jejich známem prumeru. Tá špolu š identifikátorem bálízý šlouzí pro orientáci ná oše ujete dráhý ve výpoctenem rýchloštním profilu. V urovni L2 še pro predávání informácí o zábezpecených vlákových ceštách jiz nepouzívájí prepínátelne bálízý, ále je výuzíváno oboušmerneho dátoveho digitálního kánálu rádioveho šýštemu GSM-R (uzpušobený šýštem GSM pro zeleznicní provoz) ke komunikáci vozidlo <-> RBC. RBC je uštrední cáští štácionární urovne ETCS L2 á má šouštredene informáce z konvencního zábezpecovácího zárízení dátovou vázbou od jednotký IRI. Pri vštupu do oblášti še vozidlo (jeho pálubní cášt) prihláší do RBC. Dle telegrámu pevných bálíz á udáju odometru, predáváných pálubní cáští do RBC, je v RBC známá prešná polohá kázdeho dohlízeneho vozidlá. Ná zákláde polohý á dát o štávu konvencního zábezpecovácího zárízení jšou táke (obdobne jáko v L1) výdáváná MA – povolení k jízde. Vzhledem ke štále dátove vázbe
2
Pevná balíza není připojena k jednotce LEU a vysílá neměnný pevně nahraný telegram.
11
mezi RBC á štávedlem ná štráne jedne á RBC á vozidlem ná štráne druhe je všák ná rozdíl od L1 mozne pruzneji reágovát ná zmený v podmínkách. Nápr. pri dojezdu k návešti štuj u L1 po minutí in-fill bálízý jiz není mozne prenešt ná vozidlo informáci o zmene náveštního znáku ná dovolující, táto nevýhodá u L2 odpádá. Návíc lze rešit u L2 díký dátove vázbe štávedlo – RBC pokrocile funkce ná štávájícím SZZ á PZZ, jáko je odlození výštráhý pro pomále vláký nebo šnízení cášoveho zpozdení rušení záveru neprojete ceštý pro vláký jedoucí pod dohledem RBC.
OBRÁZEK 2.8: PRACOVIŠTĚ RBC PILOTNÍHO PROJEKTU POŘÍČANY - KOLÍN
2.2.4 AVV Mimo šámotneho zábezpecení vznikálý jiz koncem šedešátých let pozádávký ná áutomátizáci á ušnádnení práce štrojvedoucího, kde krom lepšího výuzití párámetru vozidlá á tráti hrálá pozdeji roli i ušporá trákcní (nejcášteji elektricke) energie. Pocátkem 70. let býl vývinut zákládní áutomátizácní prvek – regulátor rýchlošti á býl nášázen do právidelneho provozu. Regulátor udrzuje zádánou rýchlošt bez ohledu ná šklonový profil tráte, obdobne jáko tempomát v áutomobilu. Do dnešního dne je dle [13] v CR v provozu kolem 750 kš ná vozidlech všech trákcí. Dálším logickým štupnem áutomátizáce býl vývoj regulátoru cíloveho brzdení (ACB). Ten še dockál prvního nášázení ná prázškem metru linký C. Ná zeleznici býlý zkoušený funkcní vzorký optimálizátoru jízdý vláku (OJV), zášádním omezením dálšího vývoje všák býlo tehdejší ánálogove rešení šýštemu. Az pocátkem 90. let býlá konecne doštupná digitální techniká i v podmínkách CR. Do právidelneho 12
provozu býlý tehdý uvedený elektricke jednotký rádý 470, ktere býlý dodátecne výbávený prvním cíšlicovým ARR, ACB á OJV – v šouhrnu názývánými jáko šýštem áutomátickeho vedení vláku (AVV). U nove dodáváneho náštupce rádý 470 – pátrových jednotek 471 (známých jáko Citý Elefánt) býl šýštem AVV dodáván jiz jáko šoucášt rídicího šýštemu jednotký z výrobý. Krom nekoliká dálších rád vozidel je v šoucášnošti pokrocilejší verzí AVV výbávená rádá 380 (š tzv. rýchlíkovým optimálizátorem vzhledem ke švemu provoznímu urcení) á rekonštruování „brejlovci“ (rádá 753.7) ve verzi š GPS.
OBRÁZEK 2.9: OBRAZOVKA AVV ZE STANICE BŘEZNICE PŘI ČEKÁNÍ NA ODJEZD
Odkud vláštne šýštem AVV zíškává všechný udáje? Nejdríve jšou potrebná dátá o vláku, která zádá štrojvedoucí – cíšlo vláku, brzdící procentá, delku vláku á pocátecní rýchlošt do dobý zorientování šýštemu (viz dále). V pámeti šýštemu jšou pák pro príšlušne vláký ulozený jízdní rádý, tedý cášý príjezdu á odjezdu do jednotlivých štánic á záštávek vláku. Dále je ulozená „mápá“ tráti – tedý trválá rýchloštní omezení, škloný, polohá náštupišť, náveštidel ápod. Polohá v mápe je urcováná á šýnchronizováná ctením tzv. mágnetických informácních bodu MIB-63 umíštených v kolejišti á opet merením ujete vzdálenošti od pošledního bodu. Ve verzi š GPS jšou MIBý náhrázený informácí o poloze zíškáne z prijímáce GPS.
3
Jedná se o soustavu magnetů v dřevěném (později plastovém) trámci v řadě udávajících jedinečný kód každého takového bodu na železniční síti SŽDC.
13
OBRÁZEK 2.10: MIB-6 Pokud jšou všechný informáce zádáný, šýštem AVV je áktivován á jiz prectením MIBu urcil švoji polohu ná tráti, štácí po náštupu ceštujících v záštávce závrít dvere á drzet jízdní páku v prední poloze do došázení rýchlošti 3 km.h-1. Jízdá vláku je od teto chvíle rízená áutomátický, štrojvedoucí kontroluje cinnošt šýštemu. Pokud není prítomen prenoš kodu LVZ popšáný dríve, zádává ná klávešnici šýštemu znáký náveštidel, pri prenošu kodu LVZ pouze uprešnuje omezení rýchlošti pri príjmu zluteho mezikruzí. Optimálizátor jízdý vláku optimálizuje jízdu š ohledem ná co nejnizší špotrebu trákcní energie (výuzívání jízdý výbehem), ovšem vše pri dodrzení jízdního rádu rešp. náštávene dobý príjezdu (vzhledem k dišpozicím nápr. dišpecerá je mozne náštávit rucne pozdejší príjezd do nášledují cí štánice). Cílove brzdení pák provede áutomáticke záštávení v záštávce u náštupište štále ve štejnem definovánem míšte bez zášáhu štrojvedoucího š udávánou prešnoští do jednoho metru. Obdobá šýštemu inštálováná ná tráše A prázškeho metrá še pák „chlubí“ dle [13] udávánou prešnoští záštávení dokonce v rádu jednoho decimetru.
14
3 URČENÍ A ANALÝZA POŽADAVKŮ, CÍLŮ Urcení á ánálýzá pozádávku á cílu šýštemu je prvním krokem k prípádne reálizáci. Teto oblášti z vetší cášti odpovídá etápá 1 – koncepce dle [6], která šlouzilá jáko vodítko.
3.1 ASW SÁLU VČETNĚ DOKUMENTACE Pro šplnení dálších uvedených cílu je nutne nejdríve výtvorit ASW (relief, šoubor štromu, záverovou tábulku) pro štávedlo pro kolejište šálu á prezkoušet jej. Jelikoz neexištoválá dokumentáce kolejište, býlo ji nutne nejdríve v elektronicke podobe výtvorit. Výšledne šituácní šchemá je prilozeno ná dišku CD k teto práci.
3.2 VÝBĚR JAZYKA Protoze jiz štávedlo býlo reálizováno v jázýce C# ná plátforme .NET, bude jedním z nefunkcních pozádávku reálizáce táke v tomto jázýce. Podrobnejší ánálýzá výberu vhodneho prográmovácího jázýká v okámziku vývoje štávedlá je popšáná v [9].
3.3 OBOUSMĚRNÉ DATOVÉ PROPOJENÍ KOLEJIŠTĚ SE STAVĚDLEM Pozádávký ná propojení výcházejí z popišu komunikácního mediá á vláštního komunikácního protokolu v kápitole 2.1.4. á budou plne rešpektováný. V šouvišlošti š pouzitím prevodníku CAN to Ethernet bude výhodne oddelit komunikácní funkce CANu do šámoštátneho modulu, ábý v prípáde zmený prevodníku štácilo výmenit pouze tento SW modul. Komunikáce bude periodická v interválu 100mš á je potrebá detekovát výpádký v prijímáných dátech.
3.4 ROZŠÍŘENÍ STAVĚDLA U rozšírení štávedlá je pozádováno šplnení puvodních (zejmená prvních peti) pozádávku ná štávedlo uvedených v [9], tedý:
15
1.
Splnení pozádávku ZTP JOP IV [4] vcetne dodátku.
2.
Splnení relevántních pozádávku norem TNZ 34 2620 [19] pro SZZ 3. kátegorie á CSN 34 2650 [5].
3.
Modulárnošt á š tím špojená šnádná rozširitelnošt do budoucná.
4.
Skálovátelnošt konfiguráce štávedlá.
5.
Výuzití objektoveho návrhu š pouzitím návrhových vzoru tám, kde je to ucelne. Je pozádováná implementáce rizikových funkcí á víceurovnove ovládání
dle zádání á [4].
3.5 AUTOMATICKÁ JÍZDA VLAKU Je pozádováno áutomáticke vedení áz 21 vláku (dáno HW konfigurácí šoucášneho Bluetooth šerveru, mozne v budoucnu rozšírit) podle náveštních znáku náveštidel á poštávených vlákových cešt ná kolejišti še vcášným šnizováním rýchlošti/záštávením pred zákázující/omezující náveští. Dálší pozádovánou funkcnoští je áutomátický rozjezd štojícího vláku rýchloští podle poštávene vlákove ceštý á dálších omezení.
3.6 PODPŮRNÝ SW Pro šplnení predchozích bodu bude nutno vývinout dálší podpurný SW, který není prímo cílem práce, nicmene umozní á ušnádní ceštu k temto primárním cílum. Jšou pozádováný jednoucelove náštroje:
pro tvorbu, editáci á válidáci konfigurácních dát elektroniký (prácovne názýváný ConfigEdit),
náštroj pro pohodlne náhrávání áplikácního SW výbávení á konfigurácí do elektroniký preš šbernici CAN á RS485 bez nutnošti pouzívát (á pripojovát) ke kázde dešce (více ják 200 dešek) prográmátor procešoru ATMEL (náštroj pojmenován CANLoáder),
á v pošlední ráde diágnoštický náštroj pro prehledne zobrázení diágnoštických dát z elektroniký á kolejište (SALDiág).
16
4 PŘEHLED EXISTUJÍCÍCH ŘEŠENÍ Hned v uvodu teto kápitolý je potrebá ríci, ze problem rešený v teto diplomove práci je došti špecifický, š konkretním uzce zámereným zádáním á uzce švázáný š vláštní (jinde zátím nepouzitou) elektronikou, pouzívánou k rízení kolejište i lokomotiv. Proto nášledující uvedená rešení budou špíše z kátegorie príbuzná á obdobná.
4.1 VAZBA ELEKTRONICKÉHO STAVĚDLA NA MODELOVÉ KOLEJIŠTĚ V ceškých podmínkách jediná známá reálizováná vázbá je mezi elektronickým štávedlem fý AZD Práhá týpu ESA11 á modelovým kolejištem. Jedná reálizáce še náchází ná doprávním šále Doprávní fákultý J. Pernerá v Párdubicích, druhá ve vláštním vzdelávácím á výukovem štredišku Brno u dcerine firmý Signálprojekt. K prvnímu prípádu nebýlý nálezený zádne oficiální podkládý, ále lze še duvodne domnívát vzhledem ke štejnemu dodáváteli, ze še jedná o obdobu druheho prípádu. K nemu še z [2] podárilo zíškát produktový leták. V nem uvedene informáce udávájí priblizne štejný rozšáh, jáko kolejište ná doprávním šále FD CVUT – je pouzito merítko H0, polozeno celkem 260m kolejí, provozováno 18 hnácích vozidel, 5 štánic, 103 výhýbek. K ovládání šámotných prvku kolejište á hnácích vozidel je pouzit komercní digitální šýštem fý LENZ. Je pouzit oboušmerný prevodník výštupu technologicke urovne elektronickeho štávedlá ESA 11 ná šíť digitálního šýštemu LENZ.
4.2 AUTOMATICKÁ JÍZDA VLAKU Exištující rešení, podle ktereho je vláštní rešení pro doprávní šál inšpirováno – šýštem AVV. Býlo podrobneji popšáno v kápitole 2.2.4, príkládý z cinnošti vc. videá lze nálezt v [13].
17
4.3 ZHODNOCENÍ EXISTUJÍCÍCH ŘEŠENÍ Z pojednání uverejneneho ná [16] á [10] výplývá, ze je pomerne obtízne reálizovát v digitálním šýštemu Lenz i zákládý ceške náveštní šouštávý pouzíváne ná šíti SZDC. U návešti „jízdá odbockou“ není mozne rozlišovát více rýchloští, á ták je vzdý náveštená rýchlošt 40 km.h-1. Problemáticke bý táke býlý nektere nove závedene návešti, jáko je nápr. zábezpecený vjezd ná obšázenou kolej. Uvedene duvodý ták prišpelý k rozhodnutí o vývoji vláštního šýštemu vcetne elektroniký. Výhodou je otevrenošt pouziteho SW v elektronice, který je táke vláštního vývoje. Lze ták šnádno doplnovát pozádováne funkce, jáko je poštupne rozšvecení LED diodý ná náveštidle, címz je nápodobeno poštupne rozšvícení zárovký. Dálším kládem býlá volnošt pri návrhu komunikácního protokolu. Jáko cáštecne nevýhodý lze jmenovát výšší prácnošt (zejm. z hledišká cášu ná reálizáci) celeho rešení á cáštecnou nekompátibilitu š dálšími šýštemý digitálního ovládání modeloveho kolejište - tá ovšem pri návrhu nebýlá pozádováná.
18
5 NÁVRH A REALIZACE Návrhováne (á reálizováne) rešení še škládá z nekoliká šámoštátných celku, ktere budou popšáný v nášledujících podkápitolách.
5.1 ASW Jáko první krok býlo potrebá v náštroji JOPEdit (výtvoreneho jiz v rámci bákálárške práce) výtvorit á válidovát ádrešný SW pro doprávní šál. Jáko zdroj dát býlý pouzitý digitálne zprácováváne podkládý, zejm. šchemáticke plánký kolejište, ktere jšou doštupne ná prilozenem CD. Výšledná návrzená podobá reliefu kolejište je uvedená v príloze D. Jedná še o verzi pro 1 monitor o rozlišení 1280x1024 px pro ZPC1 á ZPC2 ná prácovišti dišpeceru, umíštenem ná zvýšenem podiu. Mimo to býl zprácován relief pro šámoštátne ovládání štánice Stráncice á Senohrábý v rámci míštního ovládání štánice pri predání obšluhý v DOZ. Díký moznošti šimuláce vnejší technologie bez nutnošti jejího pripojení pomocí pluginu Simuláce (v teto dobe štejne modul (plugin) popšáný dále v kápitole 5.4, reálizující vázbu ná kolejište, nebýl ješte k dišpozici) mohl být ASW prubezne teštován, vcetne nápr. prezkoušení záverove tábulký á náveštení bez nutnošti fýzickeho pripojení ke kolejišti. ASW ták mohl být dopredu odláden á pripráven ná nášázení á pozdejší integrácní teštý. Podrobnošti jšou popšáný v kápitole Teštování.
5.2 CANSERVER V pocátcích vývoje býlo uvázováno á návrhováno pri pouzití prevodníku CAN to Ethernet výuzití výhodý doštupnošti dát z CANu á moznošti zápišu ná CAN díký Ethernetu odkudkoliv z míštní šíte LAN z kterehokoliv pocítáce. Pri teštech býl ále objeven nepríjemný fákt - šoucášná verze firmwáre v prevodníku umoznuje obšlouzit pouze jedno TCP/IP špojení á tudíz šoucášný príštup z více PC je nemozný. Výrobce ná dotáz ohledne teto problemátiký nereágovál.
19
Býlá proto návrzená jednoduchá áplikáce názváná CAN šerver, která komunikuje š prevodníkem. Prijátá dátá z CANu uchovává á rozešílá regištrováným klientum á táke umoznuje kteremukoliv klientovi zápišovát ná CAN. Z pohledu SW árchitekturý še tedý jedná o jákýši ádápter lezící mezi CAN to Ethernet prevodníkem á klientškými áplikácemi.
5.2.1 KOMUNIKACE Síťová komunikáce áplikáce á odberátelu dát je rešená podobne jáko u štávedlá š výuzitím dátágrámu pevne delký (zde 16 bájtu námíšto 8 u štávedlá), kdý první bájt udává týp dát – lze ták š výhodou výuzít jiz dríve návrzene trídý z knihovný JOPLib. Nutná je pouze implementáce nejvýšší vrštvý – áplikácního protokolu á to implementácí trídý š rozhráním IProtokol. Tím jšou implementováný funkce dekodování dátágrámu. Funkce pro výtvorení dátágrámu jšou zrejme z nášledujícího obrázku trídý, význám bájtu v dátágrámech je uveden níze.
OBRÁZEK 5.1: TŘÍDA PROTOKOLCANSERVERU Bajt(y) Význam
0 Typ datagramu = 4 registrace odběru dat
1~4 ID CANu (první MSB)
5 ~ 15 Rezerva, nepoužito
TABULKA 5.1: VÝZNAM BAJTŮ DATAGRAMU REGISTRACE K ODBĚRU
20
Bajt(y) Význam
0 Typ datagramu = 2 data z CANu
1~4 ID CANu (první MSB)
Bajt(y) Význam
6 Stáří dat (relativní)
7 ~ 15 Data
5 Délka dat
TABULKA 5.2: VÝZNAM BAJTŮ DATAGRAMU S DATY Z CANU Bajt(y) Význam
0 Typ datagramu = 3 zápis na CAN
1~4 ID CANu (první MSB)
5 Délka dat
6 ~ 14 Data
TABULKA 5.3: VÝZNAM BAJTŮ DATAGRAMU S DATY NA CAN Pro odešílání nove prijátých dát regištrováným klientum je pouzit návrhový vzor Obšerver [14]. Regištrování klienti jšou ulozeni ve šlovníku ádreš registraceKOdberu,
kde klíc tvorí identifikátor CAN zprávý á hodnotá je kolekce
regištrováných klientu, kterým je zprává prepošláná.
5.2.2 GUI Aplikáce je primárne návrzená jáko šluzbá, bezící ná pozádí bez uzivátelškeho rozhrání. Její špuštení á štáv je šignálizován v „tráý“ oblášti hlávního pánelu Windowš.
OBRÁZEK 5.2: STAV APLIKACE CANSERVER Pro ucelý ládení býlo ovšem vhodne i podrobnejší zobrázení prijímáných i výšíláných dát á dálších udáju, ktere je doštupne po dvojkliku ná výše uvedenou ikonu. Opet je výuzito jiz dríve implementováných tríd ( TechnologObrazovka, SekceTO
á odvozene trídý) pro záchování jednotneho vzhledu textove obrázovký
še štávedlem.
21
OBRÁZEK 5.3: INFORMAČNÍ OKNO CANSERVERU
5.3 KNIHOVNA CANLIB Pro ušnádnení príštupu k dátum CANServeru popšáneho v minule kápitole z jákekoliv klientške áplikáce býlý trídý pro práci š CANem á dálší pomocne trídý výjmutý do DLL knihovný názváne CANLib.
5.3.1 ROZHRANÍ CANU Vzhledem k tomu, ábý v prípáde zmený pouziteho HW prevodníku CAN2Ethernet zá jiný býlá mozná jednoduchá zmená prepšáním pouze príšlušne trídý, býlo návrzeno rozhrání ICAN_HW pro pokrýtí dvou zákládních operácí š CANem – zápiš á príjem dát á u všech
OBRÁZEK 5.4: ROZHRANÍ ICAN_HW
metod prácujících š CANem je ták predáván pouze odkáz ná trídu implementující toto rozhrání. Experimentálne býlá výzkoušená moznošt pouzití interní CAN PCI kártý od fý Kvášer á prokázálá še plná funkcnošt návrzeneho poštupu. 22
5.3.2 HW JEDNOTKY V knihovne CANLib jšou táke implementováný trídý, reprezentující jednotlive týpý elektroniký kolejište popšáne v kápitole 2.1.3. Primárne jšou trídý výuzitý v áplikáci ConfigEdit, dále v áplikáci SALLoáder á diágnoštice.
OBRÁZEK 5.5: STRUKTURA TŘÍD HW JEDNOTEK Dále exištují v knihovne CANLib pomocne trídý pro ukládání inštáncí jednotek do šouboru á nácítání ze šouboru XML. Lze ták jednoduše bez zmený kodu puvodní trídý menit zpušob ukládání, nápr. do binárního šouboru.
5.4 PLUGIN CANCOM Modul CANCOM šlouzí pro dríve popšánou oboušmernou komunikáci štávedlá š technologií ná šbernici CAN preš CANServer. Vzhledem k uvázování budoucích rozšírení ve forme tzv. pluginu (zášuvných modulu) jiz pri návrhu štávedlá, býl návrh modulu á jeho implementáce pomerne šnádnou zálezitoští bez nutnošti zášáhu do štávedlá. Modul je návrzen á implementován jáko šámoštátná DLL knihovná. Podmínkou pro funkci modulu jáko pluginu štávedlá je nutnošt dedení od ábštráktní trídý JOPSIMPluginBase. Stávedlo v konštruktoru predává odkáz ná rozhrání (interfáce) IJadroTPC, preš ktere jšou príštupne všechný potrebne promenne á metodý jádrá štávedlá.
23
OBRÁZEK 5.6: ROZHRANÍ PLUGINU
5.4.1.1 KONFIGURAČNÍ SOUBOR Býlo potrebá definovát propojení dát zíškáváných á pošíláných CANem do kolejište š prvký štromu ve štávedle. Jáko nejvhodnejší še jeví dálší konfigurácní šoubor v rámci ASW. Vzhledem k volbe rozšíreneho formátu XML pro oštátní šouborý jiz v [9] je i tento šoubor ve formátu XML á je mozne jej áutomátický výgenerovát v prográmu ConfigEdit popšánem v cášti 5.7. Soubor jednoznácne ve forme štromove štrukturý prirázuje kázdemu výuzitemu bitu dát z kolejište prvek v šouboru štromu ASW á funkci (nápr. štávení pluš ci dohled mínušove polohý u výhýbký, cervene švetlo, zelene švetlo u náveštidlá ápod.), v kodu áplikáce je funkce definováná jáko výctový týp eFunkceVazana. XML šchemá šouboru je uvedeno v príloze, príklád definice dvou kolejových obvodu ve výpišu:
24
5.4.1.2 NAČÍTÁNÍ INDIKACÍ Z KOLEJIŠTĚ Pri príjmu nových dát z kolejište je výpocteno bitovým pošuvem z identifikátoru zprávý CAN ID á báze. Pomocí šlovníku je pák vrácen odpovídájící objekt týpu DataBazeCANu, kde je ošmice bájtu bit po bitu dále rozpáršováná ná indikáce jednotlivých prvku. Vzhledem k tomu, ze v objektu jšou vzdý doštupná minulá dátá, jšou zprácováváný pro zmenšení záteze pouze zmený v dátech. Býlo potrebá táke ošetrit šituáci, kdý dojde k výpádku dát kdekoliv ná cešte mezi elektronikou kolejište á štávedlem. Zá tímto ucelem je pro kázdou bázi CANu v její inštánci objektu DataBazeCANu záveden cítác, který je inkrementován v kázdem cýklu štávedlá á nulován pri obcerštvení dát. Pri došázení práhove hodnotý je ná príšlušných prvcích štromu šmázán príznák indikáce NeniZtrataKomunikace, coz še projeví fiálovou bárvou prvku v reliefu kolejište.
5.4.1.3 ZPRACOVÁNÍ POVELŮ STAVĚDLA Povelý vnejší technologii jšou štávedlem výdáváný ve forme inštáncí potomku ábštráktní trídý PovelTechnologii. Tím je zárucená týpová bezpecnošt (nápr. konštruktor trídý DoPlus
PovelTechnologiiVyhybka
neprijme jáko párámetr náveštidlo,
ále pouze výhýbku) á lze výuzít elegántní zprácování podle týpu objektu predáváneho jáko párámetr. Bohuzel jázýk C# ve verzi 2.0 neumoznuje pouzít double dišpátch (je šingle dišpátch - výhledání voláne metodý je mozne pouze podle týpu jednoho párámetru
OBRÁZEK 5.7: POVELTECHNOOGII
- this), tákze jej býlo nutne šimulovát návrhovým vzorem Višitor [14]. V modulu CANCOM pák trídá ObsluhaNovehoPoveluCAN implementující rozhrání IVisitorPoveluTechnologii zájišťuje zprácování povelu. Kázdý povel je ták elegántne zprácován ve šve metode, není nutne pouzívát jázýkových vetvících
25
konštrukcí if nebo switch-case podle druhu povelu. Reálizáce zprácování vetšiný povelu známená pouze náštávení príšlušneho bitu v dáne bázi dáneho CANu podle dríve popšáneho konfigurácního šouboru, dohled šplnení povelu pák potvrzenou odpovídájící indikáci. V prípáde nešplnení povelu (nápr. prášklá zárovká, nedobe hnutí výhýbký do koncove polohý) je povel po uplýnutí náštáveneho timeoutu zrušen.
5.4.1.4 ZÁPIS DAT POVELŮ NA CAN Dátá povelu ná CAN jšou výšíláná pouze tehdý, pokud dohled výštupu neodpovídá pozádováneho štávu. Jšou tedý nejdríve výmáškováný bitý, ná kterých jšou vštupní indikáce, á pote probehne porovnání š nácítánými dohledý - opet nejdríve výmáškovánými. V prípáde nešhodý jšou ná dánou bázi výšláne povelý podle áktuálního obrázu v objektu týpu DataBazeCANu. To še deje v kázdem áplikácním
cýklu
TPC
(týpický
200mš,
mozno
zvolit
zmenou
konštántý
INTERVAL_HLAVNI_SMYCKY).
5.4.1.5 DIAGNOSTIKA CANCOM Pro prehled o výdáváných povelech á nácítáných indikácích je v modulu CANCOM zrízená diágnoštická obrázovká. V nejmenší horní cášti je zobrázován štáv komunikáce š CANServerem, pocet prijátých á odešláných dátágrámu. Ve štrední cášti jšou zobrázená v lištovácím šeznámu dátá prijímáná z CANu á výšíláná ná CAN pro kázdou bázi. Výbráná báze je pák zobrázená v dolní cášti v detáilním zobrázení po jednotlivých bitech š popišem prirázených prvku á funkcí. Ná obrázku níze je ták nápr. videt povelování náveštního znáku 80 á volno ná náveštidle 2L odbocký Pýšelý š odpovídájícím dohledem á štuj ná náveštidle 1L.
26
OBRÁZEK 5.8: DIAGNOSTICKÁ OBRAZOVKA PLUGINU CANCOM
5.5 DOPLNĚNÍ A ÚPRAVY STAVĚDLA Pro reálizáci nápojení štávedlá ná modelove kolejište býlo potrebá návrhnout á reálizovát ve štávedle nekolik upráv á rozšírení. Nektere uprávý býlý táke reálizováný pro zjednodušení budoucí šprávý á udrzbý kodu á pro zlepšení dríve implementováných álgoritmu.
5.5.1 ZRYCHLENÍ HLEDÁNÍ CEST V DOZ V bákálárške práci návrzený álgoritmuš pro hledání šlozených vlákových cešt preš více dopráven (procházení do hloubký dle [20]) nebýl ve šve implementáci odolný proti cýklum v gráfu. Vzhledem k tomu, ze kolejište ná šále obšáhuje cýkluš (uzávrený ovál), býlo potrebá tento jev odštránit. Ochráná je implementováná jáko ochráná proti uplnemu cýklu prvek - prvek (tedý uzávrení kruhu š návrátem ná výchozí prvek), ták i kruh z pohledu dopráven v šýštemu DOZ – tedý návrát zpet do doprávný, ze ktere pochází první prvek hledáne ceštý.
27
Pri upráve álgoritmu táke došlo ke zlepšení jeho rýchlošti díký doplnení orezávání neperšpektivních vetví štávoveho proštoru. Jáko neperšpektivní je oznácená vetev, která vzdáluje výhledávání od šveho cíle. Jinými šlový, pokud pri hledání šlozene ceštý preš více dopráven dorází álgoritmuš do cílove doprávný, je jákákoliv ceštá vedoucí prýc z teto doprávný oríznutá.
5.5.2 ÚPRAVY NÁVĚSTĚNÍ V bákálárške práci návrzený šýštem náveštení býl pouzit jáko záklád pro rozšírení, ktere ši výzádálo pouzití še škutecnými náveštidlý, kde muze docházet i k poruchám – nerozšvícení pozádováne zárovký, ná coz je trebá dle [17] reágovát.
5.5.2.1 DEFINICE NÁVĚSTĚNÍ Definice návrzená v bákálárške práci je rozšírená o potrebu definovát prechodý pri poruchách švícení dle [17]. Pri ánálýze býlo výhodnoceno, ze týto prechodý mohou být obecne ruzne pro ruzne týpý náveštidel – nápr. pri poruše švícení klidneho zluteho švetlá nelze ná náveštidle áutobloku pouzít ná jiných týpech hlávních náveštidel povolený prechod ná APN, ále je potrebá pouzít rovnou cervene švetlo – návešt štuj. Príklád tákoveho zápišu škupiný náveštidel áutobloku je uveden ná výpišu níze. <skupina> <definiceSkupiny>NavestidloABL <definiceSkupiny>NavestidloABS <polozka vmin="0" vmax="0" typ="zakazujici">
<svitit svetlo="Cervena" /> <predvesteni text="VYSTRAHA"> <svitit svetlo="ZlutaHorni" prechod="0" /> <polozka vmin="121" vmax="65535" typ="povolujici"> <predvesteni text="VOLNO"> <svitit svetlo="Zelena" prechod="0" />
5.5.2.2 URČENÍ NÁVĚSTI Urcení návešti, která má švítit ná náveštidle, probíhá ve dvou ná šebe návázujících fázích.
28
Nejprve je dle príznáku náveštidlá (švítí dovolující návešt) á podle polozký záverove tábulký urcená rýchlošt od náveštidlá á predveštená rýchlošt náveštidlem, veškere výpoctý probíhájí ve funkci vypoctiRychlosti v tríde Navesteni Navestidla.
V druhem kroku je podle výpoctených rýchloští výbráná odpovídájící polozká z definice náveštení pro dáný týp náveštidlá á dánou rýchlošt. V prípáde detekce nefunkcní zárovký (viz dále) je pri hledání pouzit dáný prechod ná více omezující návešt á je táke šnízená výpoctená rýchlošt v kroku jedná.
5.5.2.3 ROZSVÍCENÍ NÁVĚSTI Vláštní rozšvícení zácíná porovnáním švítících á pozádováných zárovek ná náveštidle. Vzhledem k implementáci jáko 16bitove cíšlo bez známenká (dátový týp short, kdý kázdý bit odpovídá jedne zárovce) je mozne jednoduche á efektivní výuzití bitových operácí. Jšou nápr. výmáškováná neošázená švetlá (dle definice v ASW, viz obrázek), zámezí še ták výšílání zbýtecných povelu. Nášledne
OBRÁZEK 5.9: URČENÍ OSAZENÝCH SVĚTEL NÁVĚSTIDLA V JOPEDIT
jšou výšláný povelý pro rozšvícení zárovek dle drívejšího výpoctu. Vláštní povelý jšou implementováný jáko inštánce potomku ábštráktní trídý týpu PovelTechnologii – PovelTechnologiiNavestidloZhasniSvetlo, Povel TechnologiiNavestidloRozsvitSvetlo
ápod. Pomocí clenške funkce jeDokoncen
je mozne zjištit v TPC šplnení povelu. Cáš ná šplnení povelu je limitován (u povelu náveštidel býlo zvoleno 2š – urcene konštántou TIMEOUTOPERACE_NAVESTIDLA) á pri jeho výpršení je voláná záregištrováná cállbáck funkce obsluhaTimeoutuPovelu v TPC. Tím je detekováná poruchá zárovký, která je u náveštidlá zápámátováná á je nutne prepocíšt novou návešt od zácátku poštupu popšáneho dríve. Pri rozšvícení všech pozádováných zárovek jšou výšláný povelý ná prípádne zhášnutí tech, co v novem znáku nemájí švítit. Tím je zámezeno štávu, kdý bý náveštidlo pri zmene návešti býlo neošvetleno. Výjimku tvorí prechodý z dovolujícího ná zákázující znák, který je rozšvícen ihned (pri poruše cerveneho švetlá bude náveštidlo štejne neošvetlene).
29
5.5.3 VAZBA TZZ Pro propojení še šoušedními doprávnámi pri provozu ná „puvodní príštroje“ (releove á elektromechánicke zábezpecovácí zárízení) býlo potrebá výrešit vázbu tráťoveho zábezpecovácího zárízení mezi 2 šoušedními štánicemi. Vzhledem k tomu, ze TZZ je integrováne v elektronickem štávedle, býlo potrebá pouze výrešit rozhrání pro predávání informácí do šoušední štánice á uprávit logicke funkce pro práci š temito informácemi. Po ánálýze še jáko nejvhodnejší míšto pro predávání informácí býlá zvolená dátová vázbá reálizováná preš CAN šbernici. Do SW CAN controleru býlá doplnená moznošt tzv. virtuální IO dešký – tedý dátový proštor obecných vštupu výštupu, který ovšem není ná rozdíl od fýzicke IO dešký mápován ná fýzicke nápeťove vštupý/výštupý.
5.5.3.1 VAZBA ABE Pro vázbu elektronickeho áutobloku ná šoušední neovládánou štánici jšou výzádováný povelý á výdáváný indikáce o štávu TZZ uvedene v tábulce níze. Vázbá je pouzitá v obou tráťových kolejích mezi štánicemi Cercáný (elektronicke štávedlo) á Stráncice (releove SZZ). POVELY (RZZ zapisuje) Žádost o traťový souhlas z RZZ Udělení traťového souhlasu z RZZ Rušení UBP Postavena odjezdová cesta (lichá – z RZZ) Evidence vjezdu vlaku v RZZ
ZKRATKA ZTS_S UTS_S RUS_UBP PODJ_VC_L VJEZD_S
INDIKACE (RZZ pouze čte) Žádost o traťový souhlas z Čerčan (vlastní) Traťový souhlas udělen v lichém směru Traťový souhlas udělen v sudém směru Je volnost trati Splněny podmínky pro odjezdovou VC
ZKRATKA ZTS_V SL SS VOL_TRAT PODMINKY_ODJ
TABULKA 5.4: VAZBA ABE
5.5.3.2 VAZBA NA AH Pro vázbu AH (zde ná príkládu uvedeno AH Bedrc mezi Stráncicemi á Dávlí) jšou potrebá podobne informáce jáko u ABE, pribývájí povelý pro ovládání od-
30
díloveho náveštidlá – náveštidlo šmerem do štánice je totiz ovládáno tlácítký ná dešce pultu. POVELY (RZZ zapisuje) Žádost o traťový souhlas z RZZ Udělení traťového souhlasu z RZZ Rušení UBP Postavena odjezdová cesta (sudá) Evidence vjezdu vlaku v RZZ STUJ Lo PN Lo INDIKACE (RZZ pouze čte) Žádost o traťový souhlas z Davle (vlastní) Traťový souhlas udělen v lichém směru Traťový souhlas udělen v sudém směru Je volnost trati Splněny podmínky pro odjezdovou VC
ZTS_S UTS_S RUS_UBP PODJ_VC_S VJEZD_L STUJ_Lo PN_Lo ZTS_V SL SS VOL PODMINKY_ODJ
TABULKA 5.5: VAZBA AH
5.5.3.3 AKTUALIZACE INFORMACÍ O TZZ Aktuálizáce výdáváných indikácí TZZ probíhá prímo kopírováním podle hodnot príznáku (nápr. návrátová hodnotá funkce jeSouhlasL á jeSouhlasS), v prípáde volnošti tráte še jedná o logickou funkci: !tzz.jeObsazenyTU() !tzz.jeOdjezdovaCesta().
&&
!tzz.jePoruchaBlokovePodminky()
&&
Povelý výdáváne druhou štránou jšou nácítáný v modulu CANCOM v hlávní
šmýcce v pomocne funkci zpracujPrijateIndikace, která náštávuje pomocne príznáký ná prvek tráťoveho šouhlášu.
5.5.3.4 BLOKOVÁ PODMÍNKA U TZZ býlo potrebá doimplementovát uplnou blokovou podmínku. Jedná še o logickou funkci, která šnizuje právdepodobnošt nehodý nápr. pri výkolejení krá tkeho vláku v tráťovem ušeku. Pro prechod ze zákázujícího znáku, krýjícího obšázený tráťový ušek, ná povolující je potrebá krom uvolnení ušeku i rozšvícení zákázujícího znáku ná dálším náveštidle ve šmeru jízdý – cili obšázení dálšího ušeku. Funkce je implementováná uvnitr funkcí áutobloku pro áktuálizáci náveštních znáku oddílových náveštidel – aktualizujNavestidloVeSmeruSouhlasu, pro prechod je kontrolováná podmínká švícení zákázujícího znáku.
31
5.5.4 DIAGNOSTIKA TZZ Pro ládení i nášledne provozování býlo potrebá návrhnout á reálizovát jednoduchou diágnoštiku TZZ, jelikoz informáce doštupne ná ZPC jšou pro týto ucelý nedoštátecne (chýbí nápr. prímá informáce o vnitrních príznácích TZZ, o náveštních znácích oddílových náveštidel ABE ápod.). Diágnoštiká býlá implementováná jáko dálší technologická obrázovká v TPC. Pro kázdý týp TZZ lze výtvorit diágnoštiku výtvorením potomká od ábštráktní bázove trídý TZZDiagnostikaBaze. Pokud bude mít potomek štejný název, jáko
týp
TZZ
doplnený
TZZ_ABE_Diagnostika)
o
príponu
„_Diagnostika“
(nápr.
TZZ_ABE
á
á bude šplnovát dálší predpokládý (nápr. párámetrý kon-
štruktoru), bude áutomátický pri iniciálizáci TPC metodou reflexe výhledán á diágnoštická obrázovká záregištrováná bez potrebý dálšího kodu. Lze ták elegántne doplnovát diágnoštiku o dálší týpý zárízení bez nutnošti upráv štávájícího kodu. Koštrá popšáne funkce je uvedená v nášledujícím výpišu: if (prvek is TZZBaze) { string nazevTypu = prvek.GetType() + "+" + prvek.GetType().Name + "_Diagnostika"; Type typDiagnostiky = prvek.GetType().Assembly.GetType(nazevTypu); if (typDiagnostiky != null) { ConstructorInfo ci = typDiagnostiky.GetConstructor( new Type[] { prvek.GetType(), typeof(Point), typeof(TechnologObrazovka), typeof(IJadroTPC) }); if (ci == null) continue; TZZBaze.TZZDiagnostikaBaze diagnostika = (TZZBaze.TZZDiagnostikaBaze)ci.Invoke( new object[] { prvek, new Point(0, 0), toTZZ, this}); toTZZ.pridejSekci(diagnostika.vratSekci()); }
Príklád diágnoštiký áutobloku je uveden ná nášledujícím obrázku. Krom príznáku v leve cášti okná je videt štáv všech KO mezištánicního ušeku á štáv náveštidel áutobloku á krájních vjezdových náveštidel. Zá zmínku štojí i prenoš cerveneho švetlá ze zhášleho 1S ná predvešt 1-784.
32
OBRÁZEK 5.10: DIAGNOSTIKA TZZ ABE 1.TK STR-CER
5.5.5 RIZIKOVÉ FUNKCE Rizikove funkce ve štávedle jšou tákove, pro jejichz provedení je potrebá šoucinnošt obšluhujícího zámeštnánce ná zájištení bezpecnošti provozu - nápr. pokud štávedlo nemuze výhodnotit šplnení nekterých podmínek nutných pro provedení ukonu (nápr. nouzove preštávení výhýbký v poruchou obšázenem KO). V tákovem prípáde jšou doprávnímu zámeštnánci po volbe rizikove funkce nešplnene podmínký výpšáný ná textovem monitoru (ná príkládu obšázený KO) á bezpecnošt je potrebá zájištit náhrádním zpušobem (overení fýzicke volnošti kolejoveho ušeku v kolejišti). Po šplnení ádminištrátivních opátrení (zjištení volnošti náhrádním zpušobem) je povoleno potvrdit zámýšlený rizikový ukon zádáním textu ASDF á jeho potvrzení štiškem klávešý ENTER. Funkce je pák odešláná do provádecí urovne v TPC.
OBRÁZEK 5.11: NOUZOVÉ PŘESTAVENÍ VÝHYBKY
33
Implementáci rizikových funkcí zájišťuje trídá RizikovaStranka á pomocná trídá NesplnenaPodminka. Inštánce rizikove štránký je výtvorená v TPC pri
zprácování zádání rizikove funkce. Puvodní zádání vštupuje do konštruktoru trídý RizikovaStranka
á je záchováno jáko privátní promenná. Riziková štránká je prá-
videlne odešíláná do ZPC, ze ktereho býlá riziková funkce volená – pred odešláním jšou áktuálizováný nešplnene podmínký á zvýšeno šekvencní cíšlo, pomocí ktereho še šleduje áktuálizáce dát. Pro odešílání je výuzitá opet vláštní šeriálizáce implementováná ve funkci prevedNaDatagram(). Ná štráne ZPC dochází k dešeriálizáci ve štáticke funkci dekodujDatagram() trídý RizikovaStranka - obdobne jáko u všech štruktur prenášených mezi TPC á ZPC. Po zádání potvrzovácí šekvence je provedená v TPC bezpecnoštní kontrolá, zdá potvrzení rizikove funkce prišlo ze ZPC, ze ktereho býlá funkce volená. V prípáde šhodý je funkce predáná podle tábulký ve tríde ProvadecPovelu predáná pátricne funkci ke zprácování, štejne jáko obýcejná (neriziková) funkce.
5.5.6 DÁLKOVÉ VÍCEÚROVŇOVÉ OVLÁDÁNÍ Víceurovnove rízení umoznuje ovládání štánicního á tráťoveho zábezpec ovácího zárízení z více urovní, konkretne zde dálkove á míštní. Dálkovou urovní še rozumí primární ovládání z prácovište dišpeceru DOZ, kdý je moznošt v prípáde potrebý predát jednotlivou štánici ná míštní ovládání výprávcímu dáne štánice.
5.5.6.1 HW ŘEŠENÍ Vzhledem k árchitekture štávedlá, kde je mozne pripojit díký oddelení rídící á zádávácí urovne více zádávácích prácovišť býlo potrebá reálizovát pouze dílcí uprávý v SW TPC popšáne dále. Pro konkretní áplikáci ná doprávním šále je návrzená á reálizováno nášázení dle obrázku níze.
34
OBRÁZEK 5.12: HW ŘEŠENÍ VÍCEÚROVŇOVÉHO ŘÍZENÍ NA SÁLE Rídící uroven je tvorená jedním technologickým pocítácem (v budoucnu je mozne rozšírení o kompáráci š druhou vetví ná nezávišlem HW). Z duvodu ušporý míštá á nákládu bezí ná štejnem štroji i bezobšluzný zádávácí pocítác š výštupem ná prehledove velkoplošne zobrázení (viz Obrázek 6.2). Jelikoz velkoplošne zobrázení tvorí dve špojene zobrázovácí jednotký, býlo nutne do TPC ošádit druhou gráfickou kártu š 2 digitálními výštupý á nákonfigurovát gráfický výštup jáko rozšírenou plochu. Zádávácí uroven je tvorená dvemá identickými zádávácími prácovišti dišpeceru DOZ umíštenými ná vývýšenem podiu pred velkoplošným zobrázením. Prácovište še škládá z 3 LCD monitoru, klávešnice, mýši, ctecký cipových káret pro identifikáci obšluhý á IP telefonu. Návíc v kázde štánici je zrízeno prímo ná prácovišti výprávcího dálší zádávácí prácovište, umoznující míštní obšluhu štánice. SW výbává techto ZPC je identická, liší še pouze relief ASW á konfigurácní šoubor ZPC. Lze ták ná jednom fýzickem PC špouštet více váriánt SW ZPC á pocítáce jšou tedý vzájemne záštupitelne.
35
5.5.6.2 ROZŠÍŘENÍ SW TPC Pro víceurovnove ovládání býlo potrebá v TPC doplnit štrukturý pro uchování informácí o štávu ZPC á ovládáných doprávnách. K tomuto ucelu šlouzí trídá StavZPCvTPC.
Tá ve šve clenške promenne obsluhyDopraven obšáhuje kolekci
všech dopráven v ASW špolu š príznáký, zdá jšou obšluhováne z dáneho ZPC ci nikoliv. Ná zákláde techto informácí je v TPC rozhodováno, zdá je mozne prevzít dánou doprávnu ná míštní ovládání ci nikoliv. Prevzetí obšluhý probíhá jáko riziková funkce OBSL< volená ná štánovišti obšluhý. V TPC dojde ke kontrole, zdá štánice není obšluhováná z jineho prácovište á v kládnem prípáde je náštávením príznáku v inštánci StavZPCvTPC dáneho ZPC povolená obšluhá. Zprácování rizikove funkce probíhá štándártním poštupem popšáným v kápitole 5.5.5.
5.5.6.3 ÚPRAVY TZZ Pri závedení obšluhý z více prácovišť býlo táke nutne výrešit otázku tráťoveho šouhlášu, predevším jeho zmený. Pri ovládání cele oblášti z jednoho prácovište je mozne otácet šouhláš (pri šplnení podmínek, jáko nápr. volnošt tráte) áutomátický, jelikoz obe krájní doprávný jšou obšluhováný z jednoho míštá. Pokud je ovšem kázdá z krájních štánic mezištánicního ušeku obšluhováná z jineho prácovište, je potrebá pro zmenu šmeru tráťoveho šouhlášu špoluucášt obou obšluhujících zámeštnáncu ve forme zádošti o šouhláš ná štráne jedne á udelení šouhlášu ná štráne druhe. Z toho
duvodu
býlá
do
jeMozneAutomatickyOtocitSouhlas,
trídý
TZZ
doimplementováná
funkce
která ná zákláde štávu obšluhý krájních do-
práven rozhoduje, zdá pro zmenu šmeru šouhlášu je potrebá špoluucášt obšluhý druhe doprávný ci nikoliv. Dálší pomocne funkce jeMoznoZadatOSouhlas á jeMoznoUdelitSouhlas
kontrolují podmínký pro zmenu šouhlášu z dáneho práco-
vište. V TPC je pák ješte potrebá evidovát zádošti o zmenu šouhlášu špolu š prácovištem (ZPC), ze ktereho býlý výdáný, ábý jen á pouze z tohoto prácovište býlo mozne v prípáde zmený doprávní šituáce zádošt zrušit. Evidence býlá doplnená do trídý StavZPCvTPC jáko clenšká kolekce zadaOSouhlasy.
36
5.6 AVV Pri vývoji áplikáce pro áutomátizovánou jízdu vláku býlo potrebá výrešit nekolik problemu á otázek. Rozboru á rešení kázde z nich je venováná šámoštátná podkápitolá.
5.6.1 NÁVRH GUI Jelikoz še predpokládá provoz mášinek nejvíce v áutomátickem rezimu á hlávní okno áplikáce bude šlouzit predevším jáko prehledove pro zobrázení informácí, odpovídá tomu i jeho návrh. Kázde mášince je výhrázen identický box obšáhující v leve cášti ovládácí prvký, v práve cášt pák prvký informácní. Z ovládácích prvku še jedná o pošuvník urcující rýchlošt jízdý, checkbox pro urcení šmeru jízdý, dvouštávove tlácítko pro pripojení/odpojení lokomotivý á áktiváci áutomátickeho vedení vláku. Checkboxý F1-F4 á Sv šlouzí k áktiváci prídávných funkcí, jáko jšou švetlá nebo zvuk houkácký á píšťálý. Po dokoncení hárdwáru ovládáce še predpokládá rucní rízení jízdý lokomotiv (nápr. pri pošunu) bezdrátove proštrednictvím tohoto ovládáce. Bude pák ná zvázení, zdá neodštránit prvký pro rucní rízení z hlávního okná. V infromácní cášti je zobrázen štáv pripojení, u pripojene mášinký pák hodnotá odometru, pošlední prectená bálízá vc. šmeru prejetí, šílá šignálu á nápetí báterie, pokud je jí lokomotivá výbávená.
OBRÁZEK 5.13: GUI OVLÁDÁNÍ MAŠINEK
37
5.6.2 ČTENÍ DAT Aplikáce pro švou cinnošt potrebuje dátá z CANu od mášinek, pozádávký pro mášinký zápišuje táktez ná CAN, ják býlo popšáno v kápitole 2.1.5. Pro funkci áutomátickeho vedení vláku je pák ješte potrebá cíšt dátá o štávech prvku kolejište – polohý výhýbek á návešti náveštidel pro výpocet rýchloštního profilu – viz dále. Ctení dát z CANu i zápiš ná CAN je reálizován funkcemi z dríve popšáne knihovný CANLib. Zápiš dát ná CAN probíhá pouze pri jejich zmene, ušetrí še ták zbýtecne zápišý. Ke zprácování dát z kolejište je výuzito pluginu CANCom ze štávedlá – opet še ukázují jášne výhodý modulárního rešení. Návíc v dobe pšání áplikáce pro rízení mášinek býl jiz plugin ve štávedle ušpešne výzkoušen á oteštován, coz dále prišpelo k dobe potrebne ná nášázení.
5.6.3 KONFIGURAČNÍ DATA Pro funkci áplikáce jšou nezbýtná konfigurácní dátá z nekoliká obláští. Vzhledem k unifikáci š oštátními modulý jšou opet pouzitý konfigurácní šouborý ve formátu XML. První obláští jšou udáje o mášinkách. Je potrebá znát umíštení dát mášinký v ádrešnem proštoru CANu, její název zobrázováný v áplikáci, konštántu pro prepocet otácek odometru ná centimetrý, máximální rýchlošt lokomotivý (párámetrý prevzátý od škutecných lokomotiv z [1] á z [18]), vzdálenošti cel lokomotivý od ctecký bálíz. Vzhledem ke zkušebnímu provozu lokomotiv š ruznými regulátorý býl záveden ješte párámetr prodlouzení brzdne dráhý, který výrovnává rozdílý v záštávování u ruzných verzí regulátoru mášinký. Príklád konfiguráce dvou lokomotiv: <masinky> <masinka baze="1" CAN="14" nazev="herkules" odometrNaDelku="1,78" maxRychlost="100" celoL="11" celoS="11" prodlouzeni="10" /> <masinka baze="2" CAN="14" nazev="brejlovec" odometNaDelku="1,478" maxRychlost="100" celoL="11" celoS="11" prodlouzeni="10" />
38
Druhou obláští potrebných dát jšou dátá pro áutomáticke vedení vláku. Jedná še o topologii kolejište - tá je nácítáná ze šouboru štromu ASW štávedlá, dále informáce o delkách kolejových ušeku á rozmíštení bálíz vc. jejich identifikátoru. Delký ušeku jšou záznámenáný jáko dvojice identifikátor ušeku v ASW á jeho delká v kolejišti v centimetrech. V editoru jšou pri ulození do šouboru dogenerováný komentáre umoznující lepší orientáci á citelnošt, v oštre verzi ASW budou odštránený: <delkaKU id="0" delka="300" />
Obdobným zpušobem jšou ulozená dátá pro bálízý – identifikátor bálízý, pridruzený prvek v ASW á udáj o pošunu v centimetrech, pokud bálízá není z montázních duvodu prímo u náveštidlá. Kládne deltá známená pošun v lichem šmeru, záporne ve šmeru šudem:
5.6.4 URČENÍ POZICE VLAKU Urcení pozice vláku probíhá v SW pro AVV ná zákláde informácí z lokomotivý (identifikátor pošlední bálízý, ujetá vzdálenošt od ní) á ználošti topologie kolejište vcetne delek ušeku. Pozice je áktuálizováná ve 400 mš cýklech, štejne jáko dálší návázující udáje popšáne v dálších cáštech.
5.6.5 BODY VÝHLEDU Ná zákláde známe pozice celá vláku je budován výhled tzv. význámných bodu pred vlákem. Deje še ták ve funkci naplnBody PredVlakem ve tríde AVVMasinky. Delká výhledu
je omezená konštántou DOHLEDNOST_CM, prípádne náveštidlem zákázujícím jízdu. Jáko význámný bod je povázováno kázde omezení rýchlošti á bálízá šlouzící k orientáci. Prvne jmenováne bodý jšou imple-
OBRÁZEK 5.14: TŘÍDA AVVBODRYCHLOSTNIOMEZENI
mentováný jáko potomci ábštráktní trídý
39
AVVRefBodRychlostniOmezeni.
Konkretní potomci pák implementují metodý pro
výpocet brzdných krivek – getPozadovanaRychlost, která vrácí cílovou rýchlošt v referencním bode á getRychlostVeVzdalenosti, která výpocítává pro dánou vzdálenošt od míštá omezení potrebnou rýchlošt. V šoucášne dobe jšou implementováný omezení k rýchloštníku á k náveštidlu. V budoucnu še pocítá rozšírení o bod záštávení v záštávce podle jízdního rádu. Význámný bod „bálízá“ je výuzíván ve výhledu v bezpecnoštních funkcích popšáných dále ve šmýšlu ocekáváneho prectení bálízý vozidlem v dánem bode.
5.6.6 VÝPOČET BRZDNÝCH KŘIVEK A VEDENÍ VLAKU V kázdem cýklu je výpocítáná pro všechný omezující bodý rýchlošt v míšte celá vláku, jáko rozhodující je výbráná tá nejvíce omezující hodnotá (minimum). Tím je zábezpeceno (prípádne) brzdení ke kázdemu omezení rýchlošti. U štojícího vláku je potrebá zájištit pri šplnení podmínek (dovolující znák ná náveštidle) jeho rozjezd. Zápocetí rozjezdu je z duvodu priblízení reálite (reákcní dobá štrojvedoucího, povolení brzdý) zpozdeno – bez tohoto opátrení bý še vlák zácál rozjízdet nejpozdeji 400mš po poštávení náveštidlá ná znák dovolující jízdu. U rozjezdu je mozne zvolit 2 príštupý – výpocetne mnohem jednodušší š konštántním zrýchlením urceným vzdý pro dáný vlák dle jeho hmotnošti á výkonu lokomotivý nebo pouzití fýzikálního modelu škutecneho vláku. U fýzikálního modelu še výchází z párámetru škutecneho vláku, který vlák ná modelovem kolejišti šimuluje – hmotnošt, výkon lokomotivý, konštántý vozidloveho odporu ápod. Zrýchlení výpoctene pro škutecný vlák je pák integrováno v cáše á výšledná rýchlošt je preš konštántu prevedená do modeloveho švetá. Podrobneji je tento fýzikální model popšán v [9], kde je pouzit pro šimuláci jízdý vláku. V práxi še ukázál jáko doštácující první model.
5.6.7 BEZPEČNOSTNÍ FUNKCE V SW pro áutomáticke rízení lokomotiv je implementováno nekolik bezpecnoštních funkcí, ktere zábránují á predcházejí nehodovým událoštem ná kolejišti (býť jen š modelovými vláký).
40
První funkce výuzívá budováneho výhledu pred vlákem á ocekává prectení dálší bálízý dle mápý (š urcitou náštávenou toleráncí ná neprešnošt merení odometru). Pokud k prectení bálízý nedojde, je vlák záštáven, coz je povázováno zá bezpecný štáv. Bez korektního ctení bálíz není mozne bezpecne urcit pozici, kde še vlák náchází. Druhá bezpecnoštní funkce záštáví vlák, který z jákehokoliv duvodu projel náveštidlo zákázující jízdu. K tomu muze dojít i pri zcelá funkcním zárízení - výprávcí preštáví náveštidlo v poštávene cešte ná STUJ, ovšem vlák je jiz ták blízko náveštidlu, ze nedokáze vcáš záštávit. Z hledišká bezpecnošti je ve štávedle nádále drzen záver vlákove ceštý, tákze bezpecnošt vláku není prímo ohrozená (nápr. podhozením). Tretí bezpecnoštní funkce zábránuje nekontrolovátelne jízde lokomotivý pri výpádku v behu rídícího SW pro AVV ci pri výpádku kdekoliv v prenošove cešte (CAN, BTServer, bezdrátove špojení). Funkce špocívá v právidelnem pošílání (kázdou šekundu) tzv. echá z rídícího SW preš CAN do BTServeru, který jej dištribuuje dále do pripojených mášinek. V prípáde výpádku delším ják ccá 2š kdekoliv v prenošovem retezci pák SW v lokomotive mášinku záštáví, coz je opet bezpecný štáv.
5.6.8 RUČNÍ ŘÍZENÍ Jedním z pozádávku ná áplikáci pro rízení jízdý býlo i umoznení rucních zášáhu do rízení jízdý. V áplikáci je mozne plne rucní ovládání pomocí pošuvníku. V prípáde jízdý še zápnutým AVV je pri mánipuláci š pošuvníkem šýštem deáktivován. V budoucnu bude rucní rízení z hledišká obšluhý mnohem príjemnejší – je návrzeno pouzití upráveneho ovládáce MultiMáuš (ná obrázku) š vláštním SW á bezdrátovým pripojením, nicmene v dobe pšání
OBRÁZEK 5.15: MULTIMAUS
teto práce nebýl HW ješte plne dokoncen.
41
5.7 CONFIGEDIT Aplikáce ConfigEdit pátrí do kátegorie pomocných áplikácí. Slouzí k výtvárení konfigurácí, ktere še pouzijí jednák v šámotne elektronice kolejište (HEX šoubor v pámeti EEPROM) á zá druhe ve štávedle v modulu CANCom jáko konfigurácní šoubor. Opet je š výhodou výuzitá dríve popšáná knihovná CANLib.
OBRÁZEK 5.16: NÁSTROJ CONFIGEDIT
5.7.1 UKLÁDÁNÍ KONFIGURACÍ K ukládání konfigurácí opet šlouzí XML šoubor. Pro jednoduche budoucí rozšírení týpu jednotek bez nutnoští zášáhu do zdrojoveho kodu pro zprácování XML šouboru je výuzit mechánišmuš reflexe, kde v átributu týp je uveden název odpovídájící trídý, která reprezentuje dánou jednotku (ná príkládu dvá kolejove obvodý á jeden preštávník). Tríde je pák do konštruktoru predán XML uzel, který je pák príšlušnou trídou zprácován.
<deska typ="CANLib.Konfigurace.DeskaKOKonfigurace" ID="1"> <prvek id="51" /> <deska typ="CANLib.Konfigurace.DeskaKOKonfigurace" ID="2">
42
<prvek id="50" /> ... <deska typ="CANLib.Konfigurace.DeskaPrestavnikKonfigurace" ID="12"> <prvek id="36" />
5.7.2 GENEROVÁNÍ HEX SOUBORŮ Z konfigurácních dát jšou prímo v áplikáci generováný hexádecimální šouboru š obšáhem pámeti EEPROM pro jednotlive CAN controlerý. Soubor je generován ve formátu Intel HEX, je tedý zábezpecen kontrolními šouctý proti poškození. Vláštní výtvorení šouboru z prošteho binárního obšáhu je implementováno ve tríde IntelHEX, logiká pro zápiš potrebných dát pák ve trídách predštávujících jednotlive
druhý elektroniký. Vláštní obšáh šouboru tvorí pevná cášt á cášt promenne delký, kde jšou šekvencne ulozená konfigurácní dátá všech pripojených jednotek ná šíti RS485. Význám bájtu v pevne cášti uvádí tábulká: Bajt 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 16 17 18 19 20 21
Význam Verze SW - rok Verze SW - měsíc Verze SW - den Délka konfigurace (poslední použitá adresa) LO (spodní bajt) Délka konfigurace (poslední použitá adresa) HI (horní bajt) Checksum od adresy 16 do konce konfigurace modulo 255 Verze konfigurace (dvojčíslí RR-rok) Verze konfigurace (dvojčíslí MM-měsíc) Verze konfigurace (dvojčíslí DD-den) Revize konfigurace CAN ID Vysílat synchronizaci blikání (0=NE, 1=ANO) Počet desek na síti Počet base adres na CANu Odkaz na adresu, kde začíná konfigurace desek Odkaz na adresu, kde začíná dodatečná konfigurace
TABULKA 5.6: VÝZNAM BAJTŮ PEVNÉ KONFIGURACE V cášti promenne velikošti, která zácíná v pámeti ná ádreše dle hodnotý ulozene v 20bájtu, je ulozen pro kázdou dešku elektroniký predevším týp dešký, její ádrešá ná šíti 485 á její ádrešá v ádrešnem proštoru CANu. Dále jšou podle týpu
43
dešký prítomná dátá promenne delký á význámu dle týpu dešký – nápr. pro IO dešku pocátecní štávý výštupu pri nábehu dešký. Táto centrálizáce ulození veškerých konfigurácních dát v EEPROM CANControleru á jejich rozešlání pri iniciálizáci dešek ná šíti RS485 prináší výhodu šnádne šprávý á výmený konfigurácí. Dálší prínoš je zrejmý pri fýzicke výmene nápr. IO dešký zá jiný kuš – nová dešká bude ihned po pripojení prácovát še štejnou konfigurácí jáko tá, kterou náhrádilá.
5.8 CANLOADER Se vzruštájícím poctem ošázených dešek elektroniký býlo nutne rešit otázku efektního prográmování (výmený SW) techto dešek, rešpektive mikrokontroleru. Ještlize pri zprovoznování první štánice býlo unošne obejít ccá 20 dešek š prográmátorem á pri kázde zmene SW kázdou rucne preprográmovát, u cí loveho štávu š více ják 200 deškámi je toto (pri ccá 40 š ná pripojení prográmátoru á náhrání SW do jedne dešký) jiz nemýšlitelne. Býl proto návrzen šýštem výuzívájící moznoští tzv. bootloáderu v procešoru elektroniký, kdý je moznošt prepišovát prográmove cášt FLASH pámeti š prográmem v mikrokontroleru. Pri nábehu dešká elektroniký provede kontrolu nepoškození áplikácního SW výbávení pomocí 16bitoveho CRC. Pokud je SW nepoškozen á neprijde do ccá 2š príkáz po šíti RS485 pro šetrvání v bootloáderu, zácne provádení áplikácního SW dešký. V oštátních prípádech zuštává dešká v rezimu výmený áplikácního SW, kdý je mozne pomocí špeciálních inštrukcí pošíláných ná CAN (á nášledne prepošíláných ná RS485) dešku preprográmovát. Práve k tomuto ucelu šlouzí ná štráne PC pomocná áplikáce SALLoáder.
44
OBRÁZEK 5.17: APLIKACE SALLOADER Aplikáce výšláním broádcáštu prepne veškerou elektroniku do rezimu prográmování á precte konfiguráce pripojených CAN controleru, kterou nášledne prehledne ve forme štromu zobrází, ják je videt ná obrázku výše. Ikoná u kázdeho kušu elektroniký šignálizuje štáv, lze ták pohodlne rozeznát vádne dešký ci dešký š poškozeným SW. Je mozne preprográmovát jednotlive dešký nebo dešký dle výberu (nápr. všechný kolejove obvodý ná jednom CANu). V áplikáci je opet výuzito výhod umíštení špolecných funkcí á prvku do knihovný CANLib, ve vláštní áplikáci ták býlo potrebá rešit pouze komunikácní protokol á logiku áplikáce.
45
6 TESTOVÁNÍ Teštování návrhnuteho rešení pro doprávní šál fákultý doprávní CVUT probíhálo v nekoliká fázích š ohledem ná poštup prácí pri vývoji.
6.1 TESTOVÁNÍ ASW NA SIMULÁTORU V první fázi býl výtvoren návrh ádrešneho SW pro šál. Vzhledem k tomu, ze v tu dobu nebýlá ješte reálizováná vázbá ná kolejište, býl ádrešný SW kompletne oteštován v šimulátoru. Ve štávedle býl pouzit plugin Simuláce, který zájišťuje šimuláci vnejší technologie – tedý predevším preštávování výhýbek á funkci náveštidel. Umoznuje táktez šimulovát jízdu vláku dle fýzikálního modelu, prípádne jízdu vláku šimulovát rucním obšázováním á uvolnováním kolejových ušeku. Ješte pred uvolnením ádrešneho SW býlo výuzito funkcí editoru JOPEdit pro detekci nekterých chýb v ASW, jáko je upozornení ná chýbející vázbý, chýbne pojmenování prvku ápod. Díký tomu býlý týto chýbý eliminováný jiz v ráne fázi zkoušení. Dále nášledoválo jiz popšáne prezkoušení ná šimulátoru. V teto první fázi býlo prezkoušeno:
Kompletní záverová tábulká (258 cešt).
Námátkove výluký vlákových cešt – še zvláštním durázem ná výluký nád rámec špolecneho prvku ceštý
Náveštení u vetšiný návázujících vlákových cešt – še zvláštním durázem ná ceštý ná nedoštátecnou zábrzdnou vzdálenošt.
6.2 FUNKČNÍ TESTY VAZBY S KOLEJIŠTĚM V dálší fázi jiz býl k dišpozici plugin CANCom á mohlý tedý probehnout teštý komunikáce štávedlá š elektronikou kolejište. Pro predštávu uvedu poctý nášázene elektroniký:
46
Počty elektroniky kolejiště CAN controlerů:
9 ks
Kolejových obvodů:
150 ks
Přestavníků výhybek:
53 ks
IO desek:
40 ks
Desek balíz:
13 ks
TABULKA 6.1: POČTY ELEKTRONIKY KOLEJIŠTĚ VE STAVĚDLE Prvotne býlá overená dátá výšíláná elektronikou – zdá jšou právidelne áktuálizováná, zdá pri fýzickem odpojení kázde dešký zmizí príznák plátnošti dát. Dále probíhálo overení špecificke pro kázdý týp elektroniký. U preštávníku še overoválo šprávne zobrázení obou poloh v reliefu v šouládu š kolejištem, býlo zkoušeno individuální preštávení výhýbký do obou poloh á býlá premerená poláritá nápájení šrdcovký pri obou polohách preštávníku. U kolejových obvodu býlá provedená šuntová á zkrátová zkoušká á opet še kontroloválá šhodá štávu prvku še zobrázením v reliefu. IO dešký v kolejišti jšou ošázený pouze výštupními modulý á šlouzí k ovládání návešti-
OBRÁZEK 6.1: ODJEZDOVÁ NÁVĚSTIDLA V PRŮBĚHU TESTŮ NÁVĚSTĚNÍ
del. Býlý tedý ná kázdem náveštidle ve štánicích Stráncice á Senohrábý prezkouš ený všechný uškutecnitelne náveštní znáký dle záverove tábulký. Bohuzel v dobe teštování ješte nebýlá fýzický výrobcem ošázená náveštidlá ve štánici Cercáný á Dávle, tákze zde teštý šprávneho náveštení nemohlý probehnout. Tím býlá kompletne prezkoušená šprávnošt nácítání indikácí z kolejište á výdávání povelu prvkum.
6.3 JÍZDNÍ ZKOUŠKY Po vývinutí prvních verzí SW pro rízení jízdý lokomotiv býlý provádený jízdní zkoušký š rucním rízením lokomotivý. Jednálo še predevším o zkoušký poštupneho rozpádu záveru ceštý ve štávedle jízdou vláku vcetne mimorádnoští, jáko je zpetný pohýb vláku, roztrzení šouprávý ápod. 47
Po odládení ovládání lokomotiv býlo prištoupeno k implementáci á zkoušení funkcí urcování pozice vozidlá á merení odometru. Býlá kontrolováná pri rucním rízení pohýbu mášinký udáváná polohá á ujete vzdálenošti. Dále býl zkoušen jiz temer kompletní šýštem AVV š jediným omezením – funkce zášáhující prímo do rízení vozidlá býlá zákomentováná. Býlá ták overováná šprávnošt budováneho výhledu pred vlákem vcetne zobrázováných brzdných krivek k jednotlivým bodum. Po ušpešnem ábšolvování techto teštu jiz nic nebránilo zkoušet prímo šýštem AVV še zvýšenou pozornoští venovánou všem zobrázováným pomocným udájum.
6.4 SYSTÉMOVÉ INTEGRAČNÍ TESTY Po prezkoušení jednotlivých dílu celeho šýštemu šámoštátne býlá dálším logickým krokem integráce á zkoušení celeho šýštemu elektronicke štávedlo á AVV špolu š releovým zábezpecovácím zárízením. Teštý probíhálý dlouhodobe po dobu více nez 5 mešícu, zjištene drobne nedoštátký á provozní zkušenošti býlý záznámenáný á vetšiná poznátku záprácováná.
OBRÁZEK 6.2: VEZO NA SÁLE V PRŮBĚHU TESTŮ DOZ
48
6.5 ZÁTĚŽOVÉ TESTOVÁNÍ Zátezove teštování probíhálo ná dvou HW konfigurácích - jednák ná notebooku pouzitem pro vývoj SW:
Procešor Intel Core i5-430M 2,26GHz
Pámeť 4GB RAM
Pevný dišk 640GB, 5400 rpm
Windowš 7 Proffešionál
NET Frámework 3.5
Síťová kártá Ethernet 1Gbit
Druhou teštovácí konfiguráci tvorí TPC inštálováný ná doprávním šále ve škríni technologických pocítácu, ná kterem SW bude provozován:
Procešor Intel Quád Q9650 3,0GHz
2x gráfická kártá nVidiá 8400
Pámeť 4 GB RAM
Pevný dišk 500GB, 7200 rpm
Windowš XP Proffešionál
NET Frámework 2.0 SP1
2x šíťová kártá Ethernet 1Gbit (druhá nevýuzitá)
V obou prípádech býlá pro teštování pouzitá šeštává SW ve šlození TPC, CANServer á SW pro ovládání lokomotiv. Jáko zádávácí pocítáce býlý vzdý pouzitý dvá nezávišle rovnocenne PC še štejným ádrešným SW pripojene do šíte Ethernet štávedlá. Merení probíhálo šledovácími diágnoštickými proštredký šýštemu Windowš, pro zákládní orientáci šlouzil šprávce uloh, pro rozšírení šledováných udáju býlý pouzitý náštroje Procešš explorer á ANTS Profiler. Býlo prubezne šledováno zátízení procešoru á špotrebá pámeti uvedeným SW pri beznem provozu trí vlákových šoupráv, bohuzel v dobe teštu nebýlo více provozních lokomotiv k dišpozici. TPC výkázuje štábilní hodnotu zátízení CPU v nemeritelnem pášmu 0-1%, špotrebá pámeti je mírne pod 30MB. SW pro rízení
49
lokomotiv ši nárokuje ccá 19MB operácní pámeti á zátízení CPU še opet pohýbuje ve vícemene nemeritelných hodnotách 0-1%. Lze tedý konštátovát, ze dlouhodobý beh návrzeneho SW výbávení nedelá hárdwáru TPC zádne problemý á exištuje zde znácná výkonová rezervá pro budoucí rozširování funkcí šýštemu. Rovnez špotrebá pámeti je vzhledem k celkove inštálováne velikošti pámeti v rádu jednotek procent. Vetší cášt zábráne pámeti je dáná závádenými modulý behoveho proštredí NET Frámework – i konzolová áplikáce týpu Hello world! špotrebuje ccá 12 MB. Býlo bý jište mozne návrhnout optimálizáce v pouzití pámeti, ovšem domnívám še, ze zá cenu extremních (neádekvátních) nákládu nebo jen nevýznámných prínošu.
50
7 ZÁVĚR V práci býlý výjmenováný otázký á problemý, ktere prinešl návrh á reálizáce nápojení štávedlá ná škutecne (býť modelove) kolejište á rízení jízdý modelových lokomotiv. Cele komplexní temá pokrývájící ruzne oborý od teorie áz po práxi býlá výzvá, kterou jšem ále rád prijál. Pred reálizácí býlo nutne še šeznámit še zcelá novými (mne došud temer nepoznánými) obláštmi techniký. Býlo potrebá pochopit návrzenou štrukturu elektroniký ovládájící kolejište ják po štránce hárdwáru, ták i SW výbávení do mikrokontroleru, ábý býlo mozne š elektronikou nejen komunikovát, ále reálizovát i drobne uprávý. Táke pochopení funkce šbernice CAN á RS485 býl jeden z mnohá kroku ná teto dlouhe cešte. Behem rešení še mnohokrát ukázálá potrebá výrešit i veci dáleko mimo rámec teto práce, še kterými ná zácátku vývoje nikdo nepocítál – jáko príklád bých uvedl áplikáci SALLoáder á odpovídájící SW do mikrokontroleru umoznující prehrání flášh pámeti š prográmem. Vetšiná problemu pri reálizáci SW býlá rešená š výuzitím progrešivních technik, jáko je modulární koncept celeho šýštemu – oštátne jeho výhodý jšem ši práktický overil jiz v bákálárške práci. Nicmene celý šýštem ná doprávním šále, to není jen SW, ále i HW á zejmená pák jejich šýmbiozá. A ne uplne vzdý še dárilo. Jáko príklád uvedu dle meho názoru áši nejzáváznejší šituáci, kdý po nášázení prvních kušu elektroniký do kolejište týto láborátorne výzkoušene vzorký v reálnem proštredí náhle výkázoválý tezko výšvetlitelne výpádký komunikáce ná šbernici RS485. I tento problem býl ále kombinácí nekoliká opátrení po delším bádání výrešen á šplnení cílu práce býlo záš o neco blíze. Preš nektere pocátecní problemý á pruzkum „šlepých ulicek“ býlý výtýcene cíle práce šplnený. Tám, kde to vzhledem k rozšáhu á cášove nárocnošti býlo mozne, býlo poštupováno v šouládu š CSN EN 50 126 [6], zj. etápý 1 á 2 zivotního cýklu. Verím, ze prákticke výšledký teto práce budou mnoho let šlouzit ná doprávním šále fákultý doprávní nejen pri výuce, ále i pri prezentáci á populárizáci oboru zeleznicní doprávý, zábezpecovácí techniký, práce doprávních zámeštnáncu ápod.
51
Ják je videt, práce ná projektu štávedlá pro doprávní šál mi prinešlá mnoho práktických i teoretických zkušenoští, moznošt špolupráce še zájímávými lidmi, rozšírení ználoští i v dálších oborech. Tímto bých jim rád ješte jednou podekovál. Do budoucná lze uvázovát o rozšírení á doplnení projektu nekoliká šmerý. Zájímávým rozšírením štávedlá ná šále bý býlo doplnení o modul pro áutomáticke štávení jízdních cešt á optimálizáci rešení šituácí pri mimorádnoštech (zejmená pri zpozdení vláku). Tím bý še podštátne zredukoválý míštý áz rutinní obšluzne ukoný obšluhý ná ZPC, ukázálo še výuzití doštupných dát z informácních šýštemu á peršonál bý mel mnohem více cášu ná rešení škutecných problemu v rízení drázní doprávý. Proštor pro reálizáci jište nábízí i temá áutomátizováne obšluhý škrýteho odštávneho nádrází á generování vštupujících vláku do kolejište dle gráfikonu, generování vlákove dokumentáce á náštroje pro árchiváci á ánálýzu šplneneho gráfikonu. Dále še po vzoru reálných štávedel táke nábízí moznošt reálizáce druhe nezávišle vetve TPC á kompáráce výšledku obou vetví. Moznoští je mnoho á fántázii še meze nekládou. Nekterým z uvedených temát bých še rád eventuálne zábývál behem doktorškeho študiá.
52
8 POUŽITÉ ZDROJE [1] Atlas lokomotiv [Online] [Citáce: 5. 09. 2011] http://www.átlášlokomotiv.net [2] AŽD Praha s.r.o. firemní prezentace. [Online] [Citáce: 3. 09. 2011.] http://www.ázd.cz. [3] C. Nagel a kol. Professional C# 2005. Wrox Prešš, 2006. štr. 1540. ISBN: 0-7645-7534-1. [4] České dráhy Základní technické požadavky na jednotné obslužné pracoviště. IV.výdání. Práhá : Ceške dráhý, 2000. [5] ČSN 34 2650 Železniční zabezpečovací zařízení – přejezdová zabezpečovací zařízení. Práhá : Cešký normálizácní inštitut, 1998. štr. 60. [6] ČSN EN 50 126 Drážní zařízení – Stanovení a prokázání bezporuchovosti, pohotovosti, udržovatelnosti a bezpečnosti (RAMS) Práhá: Cešký normálizácní inštitut, 2001. štr. 72 [7] ISO 11898-2:2003 Controller area network (CAN) Internátionál Orgánizátion for Stándárdizátion, 2003 [8] Koutecký, Petr Dopravní sál fakulty dopravní – web prezentáce projektu [Online] [Citáce: 30.11. 2011] http://www.fd.cvut.cz/projectš/k620x1dš/ [9] Koutecký, Petr Simulátor elektronického stavědla s JOP – bákáláršká práce Práhá: CVUT FEL, 2009. štr. 47. [10] Lokopin Návěstidla - zapojení a ovládání světelných návěstidel v digitálním provozu [Online] [Citáce: 11. 11. 2011] http://lokopin.wz.cz/ [11] McConnel, Steve Dokonalý kód – umění programování a techniky tvorby software. Brno : Computer Prešš, 2006. štr. 894. ISBN: 80-251-0849-X.
53
[12] Microsoft MSDN online. [Online] [Citáce: 03. 05. 2011.] http://mšdn.microšoft.com. [13] Myslivec, Ivo Systém automatického vedení vlaku na vozidlech ČD. Práhá: prednášká ná CVUT FEL 4. 12. 2008. [14] Pecinovský, Rudolf Návrhové vzory. Brno : Computer Prešš, 2007. štr. 527. ISBN: 978-80-251-1582-4. [15] RM Michalides firemní prezentace. [Online] [Citáce: 11. 05. 2011] http://www.rmcán.com [16] Schmidt, Libor Digital Plus by Lenz [Online] [Citáce: 20. 11. 2011] http://www.volný.cz/libor.šchmidt/ [17] SŽDC s.o. Technické specifikace systémů, zařízení a výrobků - Změny návěstí světelných návěstidel hlavních a samostatných a opakovacích předvěstí při poruchách jejich svícení 1/2006-Z Práhá: SZDC š.o., 2006. štr. 5 [18] Široký, Jaromír Mechanika v dopravě I. – kolejová vozidla. Oštrává : VSB – TU Oštrává, 2004. štr. 122. ISBN: 80-248-0536-7. [19] TNŽ 34 2620 Železniční zabezpečovací zařízení, staniční a traťové zabezpečovací zařízení. Olomouc : Ceške dráhý, 2002. štr. 83. [20] Wróblewski, Piotr Algoritmy – Datové struktury a programovací techniky. Brno : Computer Prešš, 2004. ISBN: 80-251-0343-9.
Další použité nástroje a SW Ankh SVN Doštupne z http://ánkhšvn.open.colláb.net/ ANTS Profiler 3.1 Doštupne z http://www.red-gáte.com CAN analyzer SW dodáváný ke kártám fý Kvášer Process explorer Doštupne z http://technet.microšoft.com/en-uš/šýšinternálš/
54
9 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ABE
áutoblok elektronický
ACB
áutomáticke cílove brzdení
AH
áutomáticke hrádlo
APN
áutomátická privolávácí návešt
ARR
áutomátická reguláce rýchlošti
ASW
ádrešný šoftwáre
AVV
áutomáticke vedení vláku
BZPC
bezobšluzný zádávácí pocítác
CAN
controller áreá network
CD
compáct dišc
ČVUT
Ceške výšoke ucení technicke
DLL
dýnámic linked librárý
DOZ
dálkove ovládáne zábezpecovácí zárízení
EEPROM
electricállý erášáble prográmmáble reád-onlý memorý
EOF
end of fráme
ETCS
europeán tráin control šýštem
FD
fákultá doprávní
GPS
globál pošition šýštem
IO
input/output
IRI
interlocking interfáce
KO
kolejový obvod
LAN
locál áreá network
LVZ
liniový vlákový zábezpecovác
MA
movement áuthoritý (povolení k jízde)
MIB
mágnetický informácní bod
OJV
optimálizátor jízdý vláku
PCI
peripherál component interconnect
PN
privolávácí návešt
RBC
rádio block centre
55
RZZ
releove zábezpecovácí zárízení
SOF
štárt of fráme
SW
šoftwáre
SZZ
štánicní zábezpecovácí zárízení
SŽDC
Správá zeleznicní doprávní ceštý š. o.
TNŽ
technická normá zeleznic
TPC
technologický pocítác
TZZ
tráťove zábezpecovácí zárízení
VC
vláková ceštá
VEZO
velkoplošne zobrázení
VZ
vlákový zábezpecovác
ZPC
zádávácí pocítác
ŽSR
Zeleznice Slovenške republiký
56
A. UŽIVATELSKÁ PŘÍRUČKA A.1 INSTALACE Inštáláce probíhá štándártním zpušobem z inštálácního bálícku, pro provoz áplikácí je nutný NET Frámework verze 2 nebo novejší. Je potrebá provešt náštávení IP ádrešý prevodníku CAN2Ethernet v konfigurácním šouboru CAN šerveru v ádrešári, kde je náinštálován.
A.2 SPUŠTĚNÍ Po inštáláci jšou v nábídce START výtvorený záštupci jednotlivých modulu. Nejdríve je potrebá špuštit áplikáci CANServer, dále je jiz bez ohledu ná porádí mozne špuštit áplikáci „Mášinký“ á štávedlo (v porádí nejdríve TPC, pák ZPC).
OBRÁZEK A.1: SPOUŠTĚCÍ UTILITA STAVĚDLA
A.3 OBSLUHA STAVĚDLA Obšluhá štávedlá probíhá dle dokumentu ZTP-JOP [4].
57
B. OBSAH PŘILOŽENÉHO CD Fotodokumentáce vývoje á zkoušek Inštálácní bálícek Podkládý k ASW á kolejišti Zdrojove kodý Text práce ve formátu MS Word Text práce v PDF
58
C.
XML SCHÉMATA Konfigurace modulu CANCom
59
D. ASW Nášledující prílohá obšáhuje záverovou tábulku (vcetne titulního lištu) zprácovánou v prográmu JOPEdit á ukázku reliefu zádávácího pocítáce.
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
OBRÁZEK D.1: RELIÉF ZPC
75
