Программно-технический комплекс: автоматизированная система управления функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью (АСУ ФЖБ) автодорожных тоннелей

Автодорожные путепроводы тоннельного типа являются уникальными строительными сооружениями. Они относятся к числу наиболее сложных и потенциально опасных инженерных сооружений города. Обеспечение их безопасности сложная задача.

Специалистами ООО «СИГМА-ИС» создана методика моделирования и анализа полного набора угроз, а также степени рисков безопасности автодорожных тоннелей. Сущность методики заключается в применении системного подхода как на этапе проектирования и строительства, так и в ходе эксплуатации инженерных сооружений. На основе данной методики разработана концепция безопасности транспортного тоннеля, включающая определение рациональной структуры и состава АСУ ФЖБ.

Концепция создания АСУ ФЖБ автодорожных тоннелей предлагается в качестве типового решения.

Реализация концепции была впервые применена при создании системы комплексной безопасности Кутузовской транспортной развязки. ООО «СИГМА-ИС» и ГУП «Гормост» г. Москвы разработана и внедрена рациональная структура системы комплексной безопасности тоннеля, объединяющая все инженерно-технические подсистемы. В качестве технической базы для построения системы комплексной безопасности тоннеля использовались аппаратные и программные средства интегрированной системы безопасности (ИСБ), разработанное и производимое ООО «СИГМА-ИС».

Применение единых типовых решений, заложенных в концепции, были также использованы для построения систем комплексной безопасности Гагаринской транспортной развязки и комплекса тоннелей Лефортова, что обеспечило снижение затрат на их реализацию и эксплуатационные расходы.

1. Цели создания и задачи АСУ ФЖБ

При выборе и обосновании проектных решений учитывался отечественный опыт строительства сооружений сходного целевого назначения, а также известный опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений подобного типа, а также опыт аварий и катастроф, случавшихся в сооружениях подобного типа за рубежом.

Особое внимание было уделено поиску рационального решения вопросов программно-аппаратного и информационного сопряжения АСУ ФЖБ с подсистемой автоматизированного управления движения автотранспорта в тоннеле.

Основной целью создания АСУ ФЖБ является обеспечение безопасности объекта, в том числе:

Система предназначена для решения следующих задач:

3. Обобщенная оценка и классификация комплекса задач АСУ ФЖБ

Со структурной точки зрения автотранспортный путепровод тоннельного типа следует рассматривать как сложную организационно-иерархическую систему. Определяющим фактором при решении вопросов построения автоматизированной системы управления функционированием такой системы (выбор структуры системы, построение алгоритма ее функционирования, определение состава комплекса технических средств и т.д.) является ее целевое назначение. Именно поэтому, рассматривая комплекс задач по управлению функционированием путепровода, была особо выделена группа задач, связанных с обеспечением движения автотранспорта.

Все основные задачи разделены на три группы:

Необходимо отметить ряд общих существенных признаков, свойственных всем представленным задачам. Задачи имеют определенный приоритет, выполняются в большинстве случаев в определенной последовательности и во взаимосвязи (по определенным алгоритмам). Состав, содержание, алгоритм и приоритет выполнения задач в значительной степени определяются реальной обстановкой, складывающейся в процессе функционирования путепровода.

При комплексном выполнении задач определяющим фактором является целенаправленная деятельность лица, принимающего решения (диспетчера).

Для решения задач используется разнообразные и достаточно сложные технические устройства и оборудование автоматики и телемеханики.

По содержанию задачи относятся к организациям, представляющим различные ведомства (ГОРМОСТ, ГИБДД, УГПС, МВД, МГС, МГТ и т.д.).

Кроме уже описанной классификации, выделены задачи, решаемые в двух основных режимах функционирования объекта:

Существенно отметить, что значительная часть задач решается непрерывно (в любых ситуациях), хотя конкретное содержание таких задач в существенной степени определяется реальной обстановкой.

Так, в штатной ситуации основными являются задачи по управлению и контролю над движением автотранспорта, по контролю над противопожарной обстановкой и параметрами газовоздушной среды в тоннеле, по диагностике, проверке и ремонту оборудования и аппаратуры, по недопущению несанкционированного проникновения посторонних лиц в тоннельные сооружения и притоннельные технологические и служебные помещения путепровода.

В нештатной ситуации, например, при возникновении пожара в тоннеле вследствие столкновения автотранспорта, на первый план выдвигаются следующие задачи:

Такая, достаточно сложная взаимозависимость приоритетов, состава и содержания решаемых задач с реальными условиями обстановки, предъявляет достаточно жесткие требования к структуре, алгоритму функционирования автоматизированной системы и комплексу технических средств, размещаемых на автоматизированном рабочем месте диспетчера путепровода. Вместе с тем, учитывая реальную возможность выхода из строя (нарушения функционирования) отдельных исполнительных устройств, принципиально следует избегать реализации жесткой схемы стандартных типовых решений, обеспечивая диспетчеру путепровода возможность оперативного принятия рационального решения в любых условиях обстановки.

Таким образом, задачи АСУ ФЖБ можно разбить на три основные группы:

I группа задач, как отражающая основное целевое предназначение путепровода – задачами функционирования объекта (задачами управления движением);

II группа задач – задачи жизнеобеспечения объекта;

III группа задач – задачи обеспечения безопасности объекта.

4. Анализ и классификация типовых чрезвычайных ситуаций.

Под чрезвычайной ситуацией (ЧС) в общем случае понимается появление (возможности появления) событий или процессов, возникновение, развитие и последствия которых могут привести к снижению либо предотвращению возможности обеспечения непрерывной и устойчивой реализации основного функционального предназначения путепровода.

Существенно, что моментом возникновения такой ситуации с точки зрения режима работы центрального диспетчерского пункта (ЦДП) является факт получения диспетчером соответствующей информации (тревожной информации), а не момент реального возникновения ЧС.

Такой подход принципиально предопределяет особые требования к системам и техническим средствам, предназначенным для сбора, обработки информации об обстановке и доведения ее до диспетчера (это, в частности, система теленаблюдения за обстановкой в тоннеле, система связи, система пожарной сигнализации, система охранной сигнализации и контроля и управления доступом, и т.п.). Очевидно, что до тех пор, пока тревожная информация не дойдет до диспетчера, ЧС не определена и ни о какой целенаправленной деятельности не может быть и речи.

Для классификации чрезвычайных ситуаций необходимо выбрать критерии, по которым проводится классификация. В принципе, выбор критериев классификации ЧС может быть произволен, однако целесообразно связать его с вопросами построения алгоритмов работы диспетчера ЦДП при возникновении ЧС. Можно выделить следующие наиболее общие критерии классификации ЧС.

По степени опасности и размеру возможного ущерба:

По предпосылкам возникновения:

По временным параметрам:

Такая классификация ЧС послужила формальной основой для выделения категорий (групп) типовых ЧС и выработки основных принципов разработки типовых алгоритмов работы диспетчера ЦДП при возникновении реальных ЧС в процессе функционирования путепровода.

Алгоритм проведения анализа для построения модели объекта - автодорожного туннеля, показан на рисунке 1.

Рисунок 1 Анализ и классификация задач для построения АСУ ФЖБ

5. Основные принципы построения АСУ ФЖБ

В соответствии с обоснованным выше комплексом задач по управлению технологическими процессами функционирования объекта, рассматриваемую систему в рамках настоящего изложения допустимо далее условно именовать автоматизированной системой управления функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью (АСУ ФЖБ) объекта. Предлагается следующая классификация основных принципов построения АСУ ФЖБ: системотехнические и информационные, в том числе:

Системотехнические:

Информационные:

6. Выбор и обоснование состава основных функциональных подсистем АСУ ТП объекта

На рисунке 2 представлен состав основных функциональных подсистем АСУ ФЖБ объекта с указанием соответствующих организационных систем и служб вышестоящего уровня, а также специализированных технологических систем и комплексов исполнительных устройств. Представленные на рисунке 1 данные анализа и классификации задач положены в основу разработки базовой структурно-функциональной схемы комплекса (рисунок 2).


Рисунок 2 Состав основных функциональных подсистем АСУ путепровода тоннельного типа

Комплекс предусматривает три основных автоматизированных рабочих места (АРМ), ориентированных на основные функциональные подсистемы комплекса. Такой вариант при условии организации сетевого режима работы соответствующих ПЭВМ позволяет в наиболее полной мере реализовать основные системотехнические и информационные принципы, положенные в основу построения системы.

Целесообразно на начальном этапе практической реализации и эксплуатации АСУ ФЖБ путепровода дублировать управленческие функции системы типовыми техническими средствами автоматики и телемеханики. Это вполне реально при реализации сокращенной схемы оснащения ЦДП. Впоследствии, по мере отработки практических вопросов использования системы и уточнения основных алгоритмов функционирования ЦДП, появится возможность обоснования реально требуемой структуры ЦДП и соответствующего состава КТС, что послужит основанием для уточнения организационно-штатной структуры ЦДП объекта. По мере накопления опыта практического использования АСУ ТП дублирование управленческих функций системы типовыми техническими средствами автоматики и телемеханики постепенно приобретет характер функционального резервирования, а непосредственная реализация функций управления объектом будет реализовываться с ПЭВМ из состава комплекса технических средств АРМ ЦДП

В рамках предложенной классификации целесообразно выделить следующие основные функциональные подсистемы комплекса (рисунок 2):

Комплекс подсистем управления движением (АСУ безопасностью дорожного движения – категория F), в том числе:

Комплекс подсистем жизнеобеспечения путепровода (АСУ жизнеобеспечения транспортной развязки – категория L), в том числе:

Комплекс подсистем обеспечения безопасности (АСУ обеспечения комплексной безопасности – категория S), в том числе:

Автоматизированные рабочие места (АРМ) подсистем всех категорий, в том числе и резервируемые, оснащены соответствующим комплексом технических средств, в состав которых входят следующие компоненты:

Подсистема спецоповещения о ЧС, в том числе:

Информационная подсистема в составе базы данных (распределенной для группы АРМ), сервера, а также программных и технических средств поддержки функционирования локальной вычислительной сети (ЛВС). 

Подсистема исполнительных элементов (ИУ), поддерживаемая средствами управления и диагностики состояния ИУ.

Например, для подсистем:

Подсистема сбора и преобразования информации от ИУ, а также передачи соответствующей информации в базу данных системы. 

Кроме того, в составе АСУ ФЖБ имеются:

На рисунках 3 и 4 приведены иллюстративные материалы по реализации рассмотренных принципов построения АСУ ФЖБ в Кутузовском туннельном путепроводе г. Москвы.

Рисунок 3 Структура АСУ ФЖБ автодорожного тоннеля на основе ИСБ «Рубеж»

 

Рисунок 4 Фрагмент конструкции и структура АСУ ФЖБ автодорожного тоннеля

Дата печати: 22 Dec 2024 04:03:04