Устройство сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки с защитой от возникновения ложной свободности путевого участка

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и телемеханике, в частности к устройствам сигнальных установок числовой кодовой автоблокировки переменного тока с защитой от ложной свободности путевого участка.
Уровень техники
Известно устройство сигнальной установки системы числовой кодовой автоблокировки переменного тока (Казаков А.А., Казаков Е.А. Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы: Учебник для техникумов ж.-д. трансп.- 7-е изд., перераб. и доп. - М, Транспорт, 1980. - 360 с.), содержащая амплитудный детектор, релейно-конденсаторный дешифратор числового кода типа ДА, блок сигнальных реле, схему выбора сигнального показания путевого светофора, схему выбора кодовой комбинации, кодовый путевой трансмиттер, амплитудный модулятор. Вход амплитудного детектора соединен с выходом первой рельсовой линии ограждаемого блок-участка. Выход амплитудного детектора последовательно соединен через релейно-конденсаторный дешифратор числового кода типа ДА с блоком сигнальных реле. Первый выход блока сигнальных реле соединен с первым входом схемы выбора кодовой комбинации, а второй выход блока сигнальных реле соединен со входом схемы выбора сигнального показания путевого светофора. Выходы кодового путевого трансмиттера соединены с соответствующими входами схемы выбора кодовой комбинации. Выход схемы выбора кодовой комбинации соединен последовательно через амплитудный модулятор со входом второй рельсовой линии.
Основной проблемой существующих и эксплуатируемых систем числовой кодовой автоблокировки переменного тока, выполненных на релейной элементной базе, является возможность ошибочного изменения монтажа между блоками их сигнальных установок при выполнении технического обслуживания и ремонта. Такое изменение может приводить к возникновению опасного отказа системы регулирования движения поездов - ложной свободности путевого участка: сигнальное показание ограждающего путевого светофора и сигнал автоматической локомотивной сигнализации, транслируемый в рельсовую линию, являются более разрешающими и не соответствуют фактическому состоянию ограждаемого и последующих блок-участков. Последнее приводит к снижению уровня безопасности движения поездов и возникновению опасных внештатных состояний технологического процесса. Пример опасных изменений монтажа сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки и возникших последствий описан в информационном письме по случаю транспортного происшествия, допущенного 03.08.2021 на перегоне Алеур - Бушулей Забайкальской железной дороги - филиала ОАО «РЖД», (https://uugzdn.tu.rostransnadzor.gov.ru/новости/novostiural/document/70920).
В известном устройстве отсутствуют меры для обнаружения опасных изменений монтажа, исключению их влияния на уровень безопасности движения поездов. С учетом этого возможно столкновение поездов, которое приведет к существенному снижению провозной способности железнодорожной линии.
Известен ряд технических решений, направленных на обнаружение опасных изменений монтажа путевого оборудования систем регулирования движения поездов. Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство обнаружения вмешательства в работу сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки (RU 209817 U1, B61L 3/12, 23.03.2022). Устройство содержит блок питания, выполнено в едином корпусе и дополнительно содержит декодер принимаемых сигналов, декодер формируемых сигналов, блок задержки, первый и второй блоки сравнения, блок контроля, выключатель сигнальной установки, радиопередатчик, а также размещенные на внешней стороне корпуса блок сопряжения с импульсным реле, блок сопряжения с трансмиттерным реле, блок сопряжения с сигнальными реле сигнальной установки, сигнализатор и интерфейс асинхронный. При этом блок сопряжения с импульсным реле последовательно соединен своим выходом через декодер принимаемых сигналов и блок задержки с первым входом первого блока сравнения, а блок сопряжения с трансмиттерным реле соединен своим выходом через декодер формируемых сигналов со вторым входом первого блока сравнения и первым входом второго блока сравнения. Выход блока сопряжения с сигнальными реле сигнальной установки соединен со вторым входом второго блока сравнения. Выход первого блока сравнения соединен с первым входом блока контроля, а выход второго блока сравнения соединен со вторым входом блока контроля. При этом первый выход блока контроля соединен со входом выключателя сигнальной установки, второй его выход - со входом сигнализатора, третий его выход - со входом радиопередатчика, а четвертый его выход - со входом интерфейса асинхронного.
Оно взято за прототип.
Известное устройство обнаружения вмешательства в работу сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки имеет ряд недостатков, среди которых следует особенно выделить снижение эффективности системы регулирования движения поездов и провозной способности железнодорожной линии за счет принудительного выключения сигнальной установки и переноса запрещающего показания путевого светофора и соответствующего типа кодовой комбинации автоматической локомотивной сигнализации на последующую сигнальную установку.
Раскрытие полезной модели
Технический результат, на достижение которого направлена данная полезная модель, заключается в повышении провозной способности участка железнодорожной линии с обеспечением нормативного уровня безопасности движения поездов при обнаружении ложной свободности путевого участка.
Технический результат достигается тем, что устройство сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки с защитой от возникновения ложной свободности путевого участка, содержащее соединенные между собой детектор амплитудный, дешифратор числового кода, блок хранения типа кодовых комбинаций, блок кодирующий и блок выбора сигнального показания, дополнительно содержит блок контроля приема кодовых комбинаций, вход которого соединен со вторым выходом детектора амплитудного. Первый выход блока контроля приема кодовых комбинаций соединен со вторым входом блока кодирующего, а второй его выход соединен со вторым входом блока выбора сигнального показания. При этом блок кодирующий и блок выбора сигнального показания выполнены в едином неразборном корпусе.
Блок контроля приема кодовых комбинаций выполнен в виде реле первого класса с замедлением на отпускание не менее максимально допустимой длительности паузы кодовой комбинации числового кода и временем замедления на срабатывание не более минимально допускаемой длительности импульса кодовой комбинации числового кода.
Блок контроля приема кодовых комбинаций выполнен микропроцессорным и таким образом, что при наличии кодовой комбинации на выходе детектора амплитудного формирует на своих выходах модулированные сигналы, а при отсутствии кодовой комбинации на выходе детектора амплитудного модулированные сигналы отсутствуют.
Краткое описание чертежей
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, на котором показана структурная схема устройства сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки с защитой от возникновения ложной свободности путевого участка, содержащего детектор 2 амплитудный, соединенный: своим входом с линией 1 рельсовой ограждаемой, первым своим выходом через дешифратор 3 числового кода со входом блока 4 хранения типа кодовых комбинаций, вторым своим выходом с блоком 9 контроля приема кодовых комбинаций. Первый выход блока 4 хранения типа кодовых комбинаций соединен с первым входом блока 5 кодирующего, а второй выход соединен с первым входом блока 7 выбора сигнального показания. Первый выход блока 9 контроля приема кодовых комбинаций соединен со вторым входом блока 5 кодирующего, а второй выход соединен со вторым входом блока 7 выбора сигнального показания. Выход блока 5 кодирующего соединен со входом линии 6 рельсовой собственной (предшествующей ограждаемой), а выход блока 7 выбора сигнального показания соединен со входом светофора 8 путевого.
Описание полезной модели
Устройство сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки с защитой от возникновения ложной свободности путевого собирается в заводских условиях и устанавливается однократно на перегоне. Устройство работает следующим образом.
При отсутствии изменений монтажа и неисправностей при свободном состоянии ограждаемого путевого участка сигналы числового кода поступают из линии 1 рельсовой ограждаемой на вход детектора 2 амплитудного, представляющего собой импульсное реле. Детектор 2 амплитудный передает последовательность видеоимпульсов на вход дешифратора 3 числового кода, осуществляющего подсчет числа импульсов в кодовой комбинации и определение на основе данной информации типа кодовой комбинации. Дешифратор 3 числового кода представляет собой типовой релейно-конденсаторный дешифратор числового кода типа ДА или аналогичный ему микропроцессорный вариант. Результаты обработки кодовой комбинации передаются в блок 4 хранения типа кодовых комбинаций. Блок 4 хранения типа кодовых комбинаций может быть выполнен в виде регистра, хранящего признак типа кодовой комбинации, или сигнальных реле первого класса надежности, замедление на отпускание которых превышает максимально допускаемый период следования кодовых комбинаций. Информация о типе кодовой комбинации передается далее на первый вход блока 5 кодирующего и первый вход блока 7 выбора сигнальных показаний.
Для парирования возникновения опасных отказов, связанных с ошибочными действиями обслуживающего и ремонтного персонала при устранении отказов сигнальной установки (ложная занятость путевого участка, аналогично случаю транспортного происшествия допущенного 03.08.2021 на перегоне Алеур - Бушулей Забайкальской железной дороги -филиала ОАО «РЖД») и приводящих к постоянному хранению в блоке 4 хранения разрешающего типа кодовой комбинации при фактически занятом ограждаемом путевом участке, дополнительно введен блок 9 контроля приема кодовых комбинаций, соединенный: своим входом со вторым выходом со вторым выходом детектора 2 амплитудного, первым своим выходом со вторым входом блока 5 кодирующего и вторым своим выходом со вторым входом блока 7 выбора сигнального показания.
Блок 9 контроля приема кодовых комбинаций может выполняться в виде реле первого класса с замедлением на отпускание не менее максимально допустимой длительности паузы кодовой комбинации числового кода и временем замедления на срабатывание не более минимально допускаемой длительности импульса кодовой комбинации числового кода. Выполнение блока 9 в виде реле первого класса позволит обеспечить заданный уровень безопасности за счет низкой вероятности возникновения опасного отказа самого реле. Выполнение реле блока 9 с замедлением на отпускание не менее максимально допустимой длительности паузы кодовой комбинации числового кода позволит обеспечить высокий уровень сигнала на его выходе при наличии на выходах детектора 2 амплитудного кодовых комбинаций числового кода в течение не менее одного периода следования кодовых комбинаций. При этом максимальное значение замедления реле на отпускание может быть ограничено с учетом инерционности системы интервального регулирования движения поездов на уровне не более двух наибольших периодов следования кодовых комбинаций для защиты от действия импульсных помех, имеющих случайный (непериодический) характер. Выполнение реле блока 9 с временем замедления на срабатывание не более минимально допускаемой длительности импульса кодовой комбинации числового кода позволит исключить влияния помех с малой длительностью импульса на работу как блока 9, так и сигнальной установки в целом.
Также блок 9 контроля приема кодовых комбинаций может выполняться микропроцессорным и таким образом, что при наличии кодовой комбинации на выходе детектора 2 амплитудного формирует на своих выходах модулированные сигналы, а при отсутствии кодовой комбинации на выходе детектора 2 амплитудного модулированные сигналы отсутствуют. Отсутствие модуляции как признак отсутствия кодовой комбинации на выходе детектора 2 амплитудного позволяет исключить возможность ремонтному и обслуживающему персоналу осуществлять действия, направленные на искажение информации, поступающей на вторые входы блока 5 кодирующего и блока 7 выбора сигнального показания: отключение блока 9 контроля приема кодовых комбинаций или попытка подать постоянный высокий уровень напряжения не приведут к опасному отказу - возникновению ложной свободности путевого участка. В то же время добиться необходимой модуляции сигнала в условиях децентрализованного размещения оборудования на перегоне - сложная задача, которая потребует длительного времени на поиск соответствующего оборудования, подбор типа модуляции и ее параметров (частоты несущего сигнала, скважности импульсов и т.п.). За счет этого при микропроцессорной реализации блока 5 кодирующего достигается защита от действий обслуживающего и ремонтного персонала, направленных на создание условий для возникновения ложной свободности путевого участка.
Если на вторых входах блока 5 кодирующего и блока 7 выбора сигнального показания присутствуют сигналы с заданными параметрами, соответствующими присутствию сигнала числового кода на выходе детектора амплитудного, то блоки 5 и 7 могут формировать сигналы, соответствующие типу кодовой комбинации (более разрешающие), хранящемуся в блоке 4 хранения типа кодовых комбинаций. Если на вторых входах блока 5 кодирующего и блока 7 выбора сигнального показания такие сигналы отсутствуют, то они могут формировать только: блок 7 - запрещающее сигнальное показание для светофора 8 путевого; блок 5 кодирующий - сигнал автоматической локомотивной сигнализации в линию 6 рельсовую собственную, соответствующий запрещающему показанию светофора 8 путевого. Тем самым исключается возможность возникновения опасного отказа - ложной свободности путевого участка - из-за действий обслуживающего и ремонтного персонала.
При нормальной работе (без изменений в монтаже между блоками сигнальной установки) в отсутствие кодовых комбинаций на входе детектора 2 амплитудного с учетом инерционности системы регулирования движения поездов, определяемой блоком 4 хранения типа кодовых комбинаций (обычно замедление на отпускание сигнальных реле принимается равным 5 - 6 с), формирует сигнал отсутствия кодовых комбинаций на входе дешифратора 3 числового кода. С учетом этого блоком 7 выбора сигнального показания с учетом результата работы блока 9 контроля приема кодовых комбинаций формируется запрещающее показание светофора 8 путевого, а блоком 5 кодирующим с учетом результата работы блока 9 контроля приема кодовых комбинаций - соответствующий сигнал автоматической локомотивной сигнализации - желтый с красным (КЖ). Таким образом работа устройства сигнальной установки в отсутствии изменений монтажа между ее блоками аналогична работе известной сигнальной установки системы числовой кодовой автоблокировки переменного тока (Казаков А.А., Казаков Е.А. Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы: Учебник для техникумов ж.-д. трансп.- 7-е изд., перераб. и доп. - М, Транспорт, 1980. - 360 с.).
Для защиты от несанкционированных действий со стороны обслуживающего персонала, направленных на изменение монтажа внутри блоков сигнальной установки, оказывающих существенное влияние на работу последней, блок кодирующий и блок выбора сигнального показания выполнены в едином неразборном корпусе.
Заявляемое устройство сигнальной установки числовой кодовой автоблокировки с защитой от возникновения ложной свободности путевого участка позволяет обеспечить повышение провозной способности участка железнодорожной линии с обеспечением достаточного уровня безопасности движения поездов при обнаружении ложной свободности путевого участка за счет того, что запрещающее показание путевого светофора (и соответствующий ему сигнал автоматической локомотивной сигнализации) не переносятся к следующей (против направления движения поезда) сигнальной установке, как это было в прототипе, а сохраняется на неисправной сигнальной установке, монтаж которой был изменен вследствие ошибочных действий ремонтного и обслуживающего персонала.