Устройство для управления движением поезда
DEVICE FOR CONTROLLING THE MOVEMENT OF A TRAIN

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к локомотивным устройствам управления и обеспечения безопасности движения поездов, и может быть использовано на участках железных дорог с предельным заполнением их расчетной пропускной способности.
Известно комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное, содержащее включенные в открытую систему реального времени с модульной архитектурой и соединенные между собой кабелем системного CAN - интерфейса блоки электроники, индикации, коммутации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста, при этом блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя подключенные к системному CAN-интерфейсу два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, связанный со спутниковым приемником, оборудованным антенной спутниковой навигации, модуль цифрового радиоканала, связанный с радиомодемом, оборудованным радиоантенной, два модуля измерения параметров движения, связанных с колесными датчиками пути и скорости, два модуля внешних устройств, связанных с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, связанный с электропневматическим клапаном, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления, связанный с рукояткой бдительности, и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, связанный с датчиками давления тормозной магистрали (RU 2248899, B61L 25/04, 27.03.2005).
Недостатками этого устройства являются:
- отсутствие возможности получения информации от путевых генераторов системы автоматического торможения поезда (САУТ), для получения информации о маршруте приема и следования по станции, скоростях следования по маршруту и его длине, координате прицельной остановки, о действующих ограничениях скорости и занятости перегона с целью предотвращения проездов запрещающих сигналов;
- отсутствие контроля за своевременным и правильным вводом в локомотивное устройство безопасности данных о маршруте и номере пути движения поезда по станции, что может быть причиной сбоев в работе локомотивных устройств и, как следствие, необоснованных автостопных торможений поездов.
В качестве прототипа принято комплексное локомотивное устройство безопасности, содержащее включенные в закрытую систему реального времени с модульной архитектурой и соединенные между собой внутренним CAN интерфейсом блок электроники локомотивный, блок индикации локомотивный, блок коммутации и регистрации, блок регистрации, блок индикации скорости, блок индикации локомотивный помощника машиниста, блок согласования интерфейсов, шлюз, при этом блок электроники выполнен с возможностью приема и обработки сигналов от приемных катушек АЛСН и АЛС-ЕН, датчиков пути и скорости, антенны спутниковой навигационной системы, сигнала о положении ключа электропневматического клапана, сигналов от управляющих устройств локомотива, а также контроля и организации режима обмена информацией с другими устройствами с помощью внутреннего CAN интерфейса, организации режима обмена информацией с радиомодемом по цифровому интерфейсу и формирования сигнала управления электропневматическим клапаном, и включает в себя подключенные к внутреннему CAN интерфейсу двухканальный модуль центральной обработки, модуль электронной карты, модуль радиоканала, двухканальный модуль внешнего устройства и двухканальный модуль измерителя параметров движения, причем дополнительные входы/выходы модуля центральной обработки соединены с соответствующими входами/выходами системы безопасности, выход которой соединен с усилителем электропневматического клапана, связанного с электропневматическим клапаном, вход модуля спутниковой навигационной системы соединен с антенной спутниковой навигационной системы, а соответствующий выход соединен с модулем электронной карты, выход которой соединен с модулем радиоканала, входы/выходы которого соединены с радиомодемом, подключенным к дуплексному фильтру, соединенному с радиоантенной, входы блока внешних соединений соединены с датчиками пути и скорости, выходы которого соединены с соответствующими входами модуля коммутации и подключения, выходы которого подключены к входам двухканального модуля измерителя параметров движения, а двухканальный модуль внешнего устройства соединен с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, блок индикации локомотивный выполнен с возможностью подготовки и индикации информации, взаимодействия с машинистом посредством рукояток бдительности, ввода и отображения локомотивных и поездных характеристик, а также отображения сигналов светофоров и свободных блок-участков, текущего времени, времени движения по графику, фактической скорости, допустимой скорости, рекомендуемой скорости, целевой скорости, ускорения, режима работы, частоты канала АЛСН или индикатора работы канала АЛС-ЕН, отображения железнодорожных координат, названий впередилежащих объектов следования и расстояния до них, данных с датчиков давления в тормозной магистрали, датчиков давления тормозного цилиндра и датчиков давления уравнительного резервуара, кроме того, технологической информации, необходимой для диагностики системы, индикации режима записи на кассету регистрации, и включает в себя подключенные к внутреннему CAN интерфейсу плату управления дисплеем, соединенную с дисплеем TFT, плату управления модулем светофоров, соединенную с модулем индикации светофоров, модуль ввода, входы которого соединены с рукоятками бдительности и клавиатурой, блок коммутации и регистрации выполнен с возможностью обработки данных от локомотивных устройств, данных с датчика давления в тормозной магистрали, датчика давления тормозного цилиндра и датчика давления уравнительного резервуара, выполнения служебного и принудительного торможения, а также для включения питания устройства, и включает в себя подключенное к внутреннему CAN интерфейсу устройство формирования и регистрации, входы которого соединены с устройствами локомотива с аналоговыми выходами, датчиком давления в тормозной магистрали, датчиком давления тормозного цилиндра и датчиком давления уравнительного резервуара, вход/выход подключен к плате управления, соединенной с платой реле, выходы которой соединены с электропневматическим вентилем, песочницей локомотива, с тормозным и отпускным вентилями приставки крана машиниста, и блоком контроля несанкционированного отключения ключа электропневматического клапана, выход которого подключен к электропневматическому клапану, блок регистрации включает в себя подключенный к внутреннему CAN интерфейсу модуль регистрации, соединенный с кассетой регистрации, блок согласования интерфейсов включает в себя подключенный к внутреннему CAN интерфейсу модуль обработки сигналов, вход/выход которого соединен с модулем развязки, входы которого подключены к телемеханической системе контроля бодрствования машиниста, тревожным кнопкам, а входы/выходы - к системе автоматического управления торможением, шлюз включает в себя устройство управления, соответствующие входы/выходы которого соединены с преобразователем внутреннего CAN интерфейса, подключенного к внутреннему CAN интерфейсу, также с преобразователем внешнего CAN интерфейса, подключенного к внешнему CAN интерфейсу, и с преобразователем интерфейса локомотива, подключенного к интерфейсу локомотива (RU 2420418, B61L 25/00, 10.06.2011).
Недостатками этого устройства являются:
- использование общего для любых видов участков путей алгоритма выбора минимальной допустимой скорости при сравнении данных, сформированных локомотивным устройством безопасности, и данных, поступающих от системы автоматического торможения поезда, подключенной к внешнему CAN интерфейсу, в первую очередь, при движении по станционным  маршрутам с отклонением от основного пути следования, что может привести к необоснованному занижению допустимой скорости движения в случае рассинхронизации баз данных локомотивного устройства безопасности и системы автоматического торможения поезда, а также может стать причиной длительных задержек поездов, и, как следствие, повышения затрат на перевозки;
- отсутствие средств контроля за правильностью отображения информации машинисту о ближайшей цели и месте прицельного торможения, включая текущие ограничения скорости движения, при следовании поезда по маршрутам через боковые пути станций, что может считаться причиной сбоев в работе локомотивного устройства безопасности и, как следствие, неверного информирования машиниста о поездной ситуации, которое снижает общую безопасность движения поездов.
Технический результат изобретения заключается в снижения сбоев в работе локомотивного устройства безопасности и более качественного информирования локомотивной бригады о поездной обстановке за счет анализа данных с алгоритмами, устанавливающими приоритеты в выборе информации, используемой для формирования допустимой скорости движения.
Сущность заявленного изобретения заключается в непрерывном определении основного и единственного источника данных об ограничениях скорости и путевых объектах в зависимости от текущего уровня достоверности и надежности источников этой информации, которые определяются конкретной поездной обстановкой и наличием дополнительных данных от станционных устройств, в снижении степени психофизиологической нагрузки на машиниста за счет автоматизации ввода данных о номере пути следования поезда по командам от системы автоматического управления служебным торможением и повышения стабильности и достоверности показаний средств индикации.
Технический результат достигается тем, что в устройство для управления движением поезда, содержащее комплексное локомотивное устройство безопасности, в котором выход модуля центрального вычислителя через усилитель электропневматического клапана подключен к управляющему входу срывного клапана электропневматического клапана, модуль согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN соединен через внешний системный CAN интерфейс с системой автоматического управления служебным торможением поезда, а блок индикации соединен с внутренним CAN интерфейсом, согласно изобретению  введен блок анализа данных, включающий узел сравнения скоростей и узел выбора приоритета, вход/выход которого через внутренний CAN интерфейс соединен с выходом/входом модуля согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN, выход узла выбора приоритета подключен к внутреннему CAN интерфейсу, через который его дополнительный вход соединен с выходом  модуля центрального вычислителя, входы узла сравнения скоростей через внутренний CAN интерфейс соединены соответственно с выходом модуля центрального вычислителя и с выходом модуля согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN, выход узла сравнения скоростей через внутренний CAN интерфейс соединен с входом блока индикации, два других входа которого через внутренний CAN интерфейс соединены соответственно с выходом модуля центрального вычислителя и выходом модуля согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN.
На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для управления движением поезда.
Устройство для управления движением поезда содержит комплексное локомотивное устройство 1 безопасности, в котором выход модуля 2 центрального вычислителя через усилитель 3 электропневматического клапана (ЭПК) подключен к управляющему входу срывного клапана электропневматического клапана 4, модуль 5 согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN соединен через внешний системный CAN интерфейс 6 с системой 7 автоматического управления служебным торможением поезда, а блок 8 индикации соединен с внутренним CAN интерфейсом 9, блок 10 анализа данных включает узел 11 сравнения скоростей и узел 12 выбора приоритета, вход/выход которого через внутренний CAN интерфейс 9 соединен с выходом/входом модуля 5 согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN, выход узла 12 выбора приоритета подключен к внутреннему CAN интерфейсу 9, через который его дополнительный вход соединен с выходом  модуля 2 центрального вычислителя, входы узла 11 сравнения скоростей через внутренний CAN интерфейс 9 соединены соответственно с выходом модуля 2 центрального вычислителя и с выходом модуля 5 согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN, выход узла 11 сравнения скоростей через внутренний CAN интерфейс 9 соединен с входом блока 8 индикации, два других входа которого через внутренний CAN интерфейс 9 соединены соответственно с выходом модуля 2 центрального вычислителя и выходом модуля 5 согласования информационных потоков локомотивных сетей CAN.
Устройство для управления движением поезда работает следующим образом.
Устройство для управления движением поезда в выявляемых блоком 10 анализа данных случаях осуществляет передачу функции безопасности движения от комплексного локомотивного устройства 1 безопасности системе 7 автоматического управления служебным торможением поезда на станциях, оборудованных путевыми устройствами САУТ-ЦМ, САУТ-ЦМ-НСП, под которой понимается передача функции формирования и контроля допустимой скорости движения при движении с отклонением от текущего пути следования и автоматического переключения номера пути в комплексном локомотивном устройстве 1 безопасности на основании бортовой базы данных системы 7 автоматического управления служебным торможением поезда на станциях, оборудованных устройствами САУТ-ЦМ, САУТ-ЦМ-НСП.
Для принятия соответствующего решения о передаче функции безопасности движения в каждом цикле своей работы узел 12 выбора приоритета в составе блока 10 анализа данных принимает через модуль 5 согласования потоков от системы 7 управления служебным торможением поезда следующий набор информации:
- признак движения по базе данных (признак наличия данных о маршруте движения в САУТ);
- направление маршрута движения по станции (прямо/с отклонением);
- признак спецрежима для участка (признак преимущества базы данных САУТ над  электронной картой);
- уведомление об активации машинистом одной из кнопок управления САУТ.
На другой вход узла 12 выбора приоритета в составе блока 10 анализа данных для сравнения поступает следующая информация с модуля 2 центрального вычислителя:
- признак наличия системы 7 автоматического управления служебным торможением поезда в текущей конфигурации модуля 2 центрального вычислителя;
- признак наличия модуля электронной карты участка в текущей конфигурации модуля 2 центрального вычислителя;
- состояние признака экстраполяции данных комплексного локомотивного устройства 1 безопасности, определяющего возможность работы с данными электронной карты для текущего участка;
- текущий выбранный режим движения поезда (поездной, маневровый, РДТ, СМЕ, рабочий);
- признак наличия данных о скоростных ограничениях, поступивших из радиоканала;
- признак наличия кодов АЛС-ЕН для одной из активных таблиц;
- признак активации машинистом кнопки ВК при сигнале «Желтый с красным» АЛСН;
- признак нахождения в режиме сцепки поездов.
На основании получаемой информации узел 12 выбора приоритета в составе блока 10 анализа данных для текущего цикла работы принимает решение об установлении приоритета в выборе объектов одной из баз данных или в отсутствии ни у одной из систем приоритета в использовании объектов баз данных согласно блок-схеме, приведенной на фиг.2.
Данные об установленном приоритете узел 12 выбора приоритета в составе блока 10 анализа данных передает в модуль 2 центрального вычислителя комплексного локомотивного устройства 1 безопасности и систему 7 управления служебным торможением поезда в качестве исходной информации для отработки алгоритмов вычисления допустимой и программной скорости движения в этих устройствах.
Результат расчета допустимой скорости движения из модуля 2 центрального вычислителя поступает на один из входов узла 11 сравнения скоростей в составе блока 10 анализа данных, на другой вход которого поступают данные расчета программной скорости в системе 7 управления служебным торможением поезда. Одновременно данные о рассчитанной допустимой и программной скоростях поступают на вход блока 8 индикации.
Узел 11 сравнения скоростей в составе блока 10 анализа данных производит оценку и сопоставление данных о допустимой и программной скоростях и формирование по результатам сравнения дополнительных данных, в том числе о предельной скорости движения, которые поступают на вход блока 8 индикации.
Таким образом, предлагаемое изобретение предотвращает частые сбои в работе бортовой системы безопасности за счет своевременного и автоматического переключения номера пути следования поезда в электронной карте и за счет отказа от одновременной и несогласованной работы с двумя базами данных (электронная карта КЛУБ и база данных САУТ) в пользу выбора для каждого момента времени одной наиболее приоритетной из них для работы каждой системы безопасности.
Такой алгоритм согласуется с фактическим маршрутом движения поезда по станции и учитывает  ряд дополнительных условий и ограничений, которые имеют место в работе систем безопасности КЛУБ-У и САУТ.