Синхронизация функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами на железнодорожном транспорте

• Автор: Новожилов, Евгений Олегович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение.

Глава 1 СУЩЕСТВУЮЩИЕ СРЕДСТВА И МЕТОДЫ СИНХРОНИЗАЦИИ

ВРЕМЕНИ.

1.1 Сущность, состояние и актуальность проблемы.

1.2 О систематизации сведений по проблеме.

1.3 Общие вопросы синхронизации времени.

1.4 Вопросы оценки фазовых флуктуаций.

1.5 Вопросы влияния окружающей среды на линию передачи

1.6 Выводы
Глава 2 ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ
2.1 Выбор объектов для моделирования
2.2 Выбор способов моделирования
2.3 Шкала времени.
2.4 Методы сравнения шкал времени.
2.5 Методы коррекции шкалы времени
2.6 Схемные модели ССВ
2.7 О статистической оценке показателей ССВ.
2.8 Выводы
Глава 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ.
3.1 Структура систем передачи.
3.2 Интерфейсные устройства и их задержки.
3.3 Преобразовательные устройства и их задержки.
3.4 Оценка асимметрии задержек распространения сигналов
3.5 Оценка задержек распространения сигнала в системах передачи
3.6 Выводы.
Глава 4 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФЛУКТУАЦИЙ ФАЗЫ НА ОШИБКУ
ВРЕМЕНИ
4.1 Шумовые модели синхросигнала.
4.2 Показатели для оценки точности и стабильности времени
4.3 Модели автогенератора
4.4 Шумовая модель системы фазовой автоподстройки частоты
4.5 Шумовая модель цени ведомых устройств синхронизации
4.6 Имитационная модель флуктуаций фазы
4.7 Методика оценки влияния флуктуаций фазы на основе имитационной
модели.
4.8 Выводы.
Глава 5 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ В УСЛОВИЯХ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.
5.1 Модель оптического волокна при нормальной температуре
5.2 Температурная модель оптического волокна.
5.3 Моделирование суточногодового хода температуры воздуха
5.4 Моделирование суммарной солнечной радиации.
5.5 Модель задержки распространения сигнала в линии передачи с учетом
влияния окружающей среды.
5.6 Оценка задержки распространения сигнала в ВОЛП.
5.7 Выводы.
Глава 6 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАИЙ.
6.1 Анализ базовой модели ССВ
6.2 Выбор параметров аппаратных средств для практической реализации ССВ
6.3 Задержка распространения сигналов времени между ведомым и ведущим узлами базовой модели ССВ
6.4 Оценка ошибок времени в базовой модели ССВ.
6.5 Экспериментальная проверка опытного фрагмента ССВ
6.6 Выводы.
Заключение.
Список использованных источников


К средствам передачи (доставки, распределения, распространения, транспортировки) СВ относятся сети звукового вещания, телефонные линии связи, радиостанции сверхдлинноволнового и длинноволнового диапазонов, телевизионные наземные вещательные каналы, ГНСС типа ГЛОНАСС (Россия) и GPS (США), ВОЛЛ, коаксиальные кабельные линии [9]. Их основные характеристики рассматриваются в монографии [5]. Одним из наиболее точных и перспективных средств передачи СВ, а также сигналов стандартных частот, является ОВ, обеспечивающее точность, сравнимую лишь с ГНСС ГЛОНАСС и GPS; при передаче СВ по ВОЛЛ в составе сети СЦИ могут быть достигнуты точности времени порядка 0 не и относительной стабильности частоты порядка 1 при длине ВОЛЛ до км [9]. Межведомственная комиссия по времени и эталонным частотам Российской Федерации в своем решении от декабря года № 2 зафиксировала: «Рекомендовать использование возможностей систем тактовой сетевой синхронизации волоконно-оптических линий передачи информации на территории России при решении вопросов обеспечения потребителей сигналами времени и частоты». Материалы по состоянию и перспективам развития системы ТСС магистральной цифровой сети связи ОАО «РЖД» опубликованы в [0], по результатам экспериментальных исследований - в [], по передаче с помощью неё частотно-временной информации - в []. О возможностях создания ССВ. В настоящее время для передачи координатно-временной информации наибольшее распространение получили ГНСС ГЛОНАСС (в России) и GPS (в США). Недостатки ГНСС связаны с электромагнитной совместимостью []. Кроме того, отечественная система ГЛОНАСС не имеет полной группировки спутников, а дальнейшее ее развитие и восполнение зависит от состояния экономики государства. Система вРБ управляется с территории США, поэтому её сигналы в России допускается использовать только в качестве резервных [7]. Европейская ГНСС ГАЛЛИЛЕО находится в стадии предпроектных работ. Широко распространенные протоколы времени [, ], предназначенные для применения в вычислительных сетях с протоколом ГР, используются при построении ССВ в качестве средств распределения СВ, принимаемых от ГНСС []. Однако, показатели таких ССВ зависят как от электромагнитной обстановки, так и от нестабильности задержек распространения сигнала в сетях 1Р, что обусловливает трудности обеспечения в совокупности показателей точности, доступности и информационной безопасности СВ. Поскольку повышение требований к эффективности и безопасности перевозочного процесса диктует необходимость внедрения соответствующих технологий [6], вопрос обеспечения указанных показателей СВ является актуальным. Возможности ВОЛП для синхронизации времени. Альтернативным способом передачи СВ является использование ВОЛП и первичных цифровых сетей электросвязи. Об этом свидетельствуют многочисленные публикации последних лет [, , 5] и др. ТСС, представляющей собой цепочки последовательно синхронизируемых ведомых генераторов. Генераторное оборудование, применяемое в системах ТСС, имеет высокие характеристики точности и стабильности [1, 2, 3], не уступающие характеристикам эталонных источников, которые используются в специализированных ССВ и метрологии. Сигналы ТСС доступны на любом узле сети связи и могут быть использованы для формирования ШВ [0]. В распоряжении ОАО «РЖД» имеются первичные цифровые сети электросвязи с ВОЛЛ и достаточно совершенной системой ТСС [4]. Канальные ресурсы этих сетей могут использоваться для целей распространения СВ, а сигналы системы ТСС - для формирования ШВ. Учитывая вышеизложенное, представляет интерес рассмотреть использование ВОЛП для целей создания ССВ, синхронизирующей функционирование АСУТП на стационарных объектах транспортной инфраструктуры. ССВ достигается путем синхронизации двух ШВ (ведущей и ведомой). ШВ (синхронизация времени) состоит из сравнения их показаний и последующей коррекции ведомой ТІІВ. Сравнение ШВ осуществляется путем одно- или двунаправленной передачи СВ от одной ШВ к другой, последующей обработки значений времени, переданных в составе СВ, и определении разности показаний шкал.