ЛОКОМОТИВНОЕ УСТРОЙСТВО БЕЗОПАСНОСТИ
LOCOMOTIVE SAFETY DEVICE

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в локомотивных устройствах безопасности.
Известно локомотивное устройство безопасности, содержащее на локомотиве модуль центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности (локомотивный дешифратор), соединенный с ЭПК и модулями индикации и регистрации (Леонов А.А. Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации. М., Транспорт, 1982, с.256). Устройство имеет недостаточный уровень обеспечения безопасности движения и позволяет машинисту, в нарушение требований ПТЭ и инструкций по движению поездов, проехать границу занятого блок-участка без предварительной остановки локомотива и со скоростью до 60 км/час, что крайне опасно.
Согласно действующим инструкциям (кроме особых случаев для грузовых поездов на затяжных подъемах) после остановки поезда перед проходным светофором с красным огнем, а также с непонятным показанием или погасшим огнем, если машинист видит или знает, что впереди лежащий блок-участок занят поездом, ему запрещается продолжать движение до тех пор, пока блок-участок не освободится. Если машинист не знает о нахождении на впереди лежащем блок-участке поезда, он должен после остановки отпустить автотормоза и, если за это время на светофоре не появится разрешающего огня, вести поезд до следующего светофора со скоростью не более 20 км/ч с особой бдительностью и готовностью немедленно остановиться, если встретится препятствие для дальнейшего движения. Если поезд проследует границу занятого блок-участка со скоростью более 20 км/час, то действует абсолютный контроль скорости, обеспечивающий автоматическое экстренное торможение с использованием ЭПК (см. ЦРБ-756 Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации, п.16.27, а также п.4.1.6 Инструкции ЦТ-ЦШ-889 о порядке пользования автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного типа (АЛСН) и устройствами контроля бдительности машиниста).
Известно устройство, содержащее на локомотиве отдельный осевой датчик, блок автоматики, блок регистрации, блок индикации, кнопки машиниста и помощника машиниста (А.А. Посмитуха, Локомотивные приборы безопасности и контроль за их работой, М., Транспорт 1992, с.11-14). Это устройство автоматически ограничивает скорость движения поезда до 20 км/час по мере приближения к границе занятого блок-участка, но позволяет машинисту, в нарушение требований упомянутых инструкций по движению поездов, проехать границу занятого блок-участка, без предварительной остановки локомотива, при условии, что помощник машиниста удерживает постоянно нажатой специальную кнопку Sn. (см. п.4.4.2 Инструкции ЦТ-ЦШ-889 о порядке пользования автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного типа (АЛСН) и устройствами контроля бдительности машиниста).
В качестве прототипа выбрано локомотивное устройство безопасности, содержащее модуль управления, соединенный своим первым портом с системным интерфейсом, а вторым портом - с первым портом модуля кодирования и индикации, выход которого соединен с локомотивным табло индикации, а вход соединен с выходом модуля ввода данных машинистом. Оно также содержит модуль кодирования и регистрации, первый порт которого соединен с портом кассеты регистрации, а второй порт соединен с третьим портом модуля управления, и модуль центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности, соединенный своим портом с системным интерфейсом (RU 2265539, B61L 3/12, опубл. 10.12.05). Это устройство реализовано на современной элементной базе и используется в составе Комплексного локомотивного устройства безопасности КЛУБ-У (см. Учебное пособие Унифицированное комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У) под ред. В.И.Зорина и В.И.Астрахана, с.34-37, 66-71).
Данное устройство тоже ограничивает скорость движения поезда до 20 км/час, по мере приближения к границе занятого блок-участка, и тоже позволяет машинисту, воздействуя на модуль ввода данных, в нарушение требований упомянутых инструкций по движению поездов, проехать границу занятого блок-участка без предварительной остановки локомотива.
Заявленное устройство направлено на устранение указанных недостатков.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет дополнительного контроля условий движения поезда.
Дополнительный контроль условий движения поезда позволяет исключить опасные столкновения подвижных единиц, из-за проезда границы занятого блок-участка, вследствие несанкционированных и ошибочных действий локомотивной бригады и диспетчера, и тем самым повысить безопасность движения.
Технический результат достигается тем, что в локомотивное устройство безопасности, содержащее модуль центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности, соединенный своим портом с системным интерфейсом, к которому своим первым портом подключен модуль управления, второй и третий порты которого соединены соответственно с первым портом модуля кодирования и индикации и со вторым портом модуля кодирования и регистрации, первый порт которого соединен с портом кассеты регистрации, выход модуля кодирования и индикации соединен с локомотивным табло индикации, а его вход подключен к выходу модуля ввода данных машинистом, согласно изобретению введен модуль разрешения проезда границы занятого участка пути, порт которого подключен к четвертому порту модуля управления.
Использование предложенного устройства позволяет снизить возможность столкновения подвижных составов, из-за ошибочных действий машиниста и диспетчера, при проезде поездом границы занятого участка пути.
При проведении патентных исследований не обнаружено источников информации, опровергающих новизну и изобретательский уровень предлагаемого устройства.
Структурная схема заявляемого локомотивного устройства безопасности приведена на чертеже.
Локомотивное устройство безопасности содержит модуль 1 управления, соединенный своим первым портом с системным интерфейсом 2, а вторым портом соединенный с первым портом модуля 3 кодирования и индикации, выход которого соединен с локомотивным табло 4 индикации, а вход соединен с выходом модуля 5 ввода данных машинистом. Устройство также содержит модуль 6 кодирования и регистрации, первый порт которого соединен с портом кассеты 7 регистрации, а второй порт соединен с третьим портом модуля 1 управления. Модуль 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности соединен своим портом с системным интерфейсом 2. Дополнительно устройство содержит модуль 9 разрешения проезда границы занятого участка пути, порт которого подключен к четвертому порту модуля 1 управления.
Работа устройства происходит следующим образом.
В устройстве все основные модули взаимодействуют друг с другом посредством межмодульного системного интерфейса 2 (например, интерфейса типа CAN), причем в отношении упомянутого интерфейса модули равноправны и независимы. Модуль 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности является основным модулем, реализующим технологический алгоритм системы и осуществляющим взаимодействия с каналами поступления первичной информации от датчиков и локомотивных приемников (не показаны). Выход модуля 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности связан с цепью управления электропневматическим клапаном тормозной системы подвижного состава (не показана).
Программное обеспечение системы представляет собой совокупность независимых программных модулей, которые обмениваются информацией через системный интерфейс 2. Например, программа модуля 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности реализует такие логические функции системы, как контроль различных модулей системы, включение или выключение их из конфигурации по результатам контроля, контроль входных и выходных данных, формируемых в двух каналах обработки, и последующую выдачу этих данных на элемент безопасности (не показан), управление клапаном экстренного торможения (не показан) по результатам выполнения технологических подпрограмм, формирование параметров, необходимых для осуществления прицельного торможения перед препятствием, и выдачу их на исполнительные устройства локомотива (не показаны) и.т.д. В частности, программа модуля 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности взаимодействует с модулем 3 кодирования и индикации для отображения визуальной информации для машиниста на локомотивном табло 4 индикации и с модулем 6 кодирования и регистрации для сохранения важных параметров и событий в работе системы управления поездом в энергонезависимой памяти кассеты 7 регистрации.
На модуль 3 кодирования и индикации с определенной периодичностью передаются такие параметры, как фактическая скорость движения, целевая скорость, допустимая скорость, фактическое направление движения, номер пути, показание светофора, количество свободных блок-участков, вид ближайшей цели, признак адресной команды принудительной остановки, признак нажатия тревожной кнопки, уровень бодрствования машиниста, номер поезда, длина состава, режим работы локомотива, категория поезда, тип локомотива и т.д.
На модуль 6 кодирования и регистрации поступает, например, информация о результатах самодиагностики модулей системы, параметрах движения поезда, сигнальных показаниях на локомотивном табло 4 индикации, действиях машиниста по управлению поездом, в частности, по подтверждению бдительности и т.д.
Координацию взаимодействия, между модулем 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности и модулями кодирования и индикации 3 и кодирования и регистрации 6, осуществляет модуль 1 управления, который управляет обменом командами управления и данными через межмодульный системный интерфейс 2 и через свои порты.
Чтобы использовать данные, формируемые различными модулями системы, модуль 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности должен оценить достоверность принимаемой информации. С этой целью он производит анализ результатов самотестирования модулей системы и контроль периодичности поступающих от модулей сообщений. Кроме того, для двухканальных модулей (всех модулей, отвечающих за безопасную обработку информации) производится сравнение данных, содержащихся в сообщениях от двух каналов, причем принципы сравнения отличаются для разных модулей. В случае успешных результатов тестирования, а также сравнения данных (если такое сравнение необходимо для данного модуля) исправный модуль включается в конфигурацию системы.
До проезда границы и движения по занятому блок-участку, модуль 1 управления (например, когда остаются последние 400 метров до границы занятого блок-участка) через системный интерфейс 2 получает от модуля 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности команду на включение подпрограммы для формирования сигнала разрешения проезда границы. Модуль 1 управления начинает выделять из потока данные, которые проходят через него на модуль 6 кодирования и регистрации, для записи на кассету 7 регистрации, данные о случаях полной остановки поезда и регистрируемых действиях машиниста во время последующего начала движения поезда. Модуль 1 управления передает эти данные в модуль 9 разрешения проезда границы занятого участка пути. Модуль 9 разрешения проезда границы занятого участка пути анализирует полученные данные и формирует сигнал разрешения, только при выполнении ряда условий. Эти условия состоят в том, что:
1) на протяжении последнего ограниченного по длине отрезка пути, (например, 400 метров), перед границей занятого блок участка, происходила полная, зарегистрированная, остановка поезда с отпуском автотормоза;
2) возобновление движения, после этой остановки, происходило с выполнением машинистом предусмотренной последовательности действий, подтверждающих его бдительность.
Примеры различных последовательностей действий для подтверждения бдительности известны. Например, в способе отправления поезда при запрещающем сигнале по патенту RU 2190548 контролируемая последовательность действий заключается в нажатии одной функциональной кнопки до совершения действия, предшествующего началу движения поезда. При отсутствии нажатия упомянутой кнопки, в случае совершения действия, предшествующего началу движения, происходит блокирование тягового режима.
Если модуль 9 разрешения проезда границы занятого участка пути вырабатывает сигнал разрешения проезда границы занятого участка пути, то этот сигнал поступает в модуль 1 управления, который передает его в модуль 3 кодирования и индикации, для отображения машинисту на локомотивном табло 4 индикации. Этот сигнал также передается модулю 6 кодирования и регистрации, для записи на кассету 7 регистрации, а после индикации и регистрации упомянутый сигнал разрешения через системный интерфейс 2 поступает в модуль 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности, где используется для автоматического контроля режима ведения поезда. Скорость пересечения границы занятого блок-участка ограничена до 20 км/час за счет алгоритма заложенного в работу модуля 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности. Если модуль 9 разрешения проезда границы занятого участка пути не вырабатывает сигнал разрешения, то после пересечения границы занятого участка пути модуль 8 центрального обработчика информации локомотивной системы безопасности отключает электропневматический клапан тормозной системы подвижного состава и экстренно останавливает поезд, с полным запретом дальнейшего движения, до получения сигнала об освобождении путевого участка перед поездом. Если сигнал разрешения движения по занятому блок-участку имеется, машинист ведет поезд в соответствии с упомянутыми инструкциями. На чертеже стрелками показаны возможные направления потоков информации во время работы устройства. Запись и считывание противоположных по направлению распространения потоков информации производится по одним и тем же физическим линиям, соединяющим модули в режиме разделения по времени.
Предлагаемое устройство повышает безопасность движения поезда за счет того, что проезд границы занятого блок-участка и продолжение движения по нему со скоростью не более 20 км/час согласно требованиям инструкции по движению возможен только с предварительной остановкой и объективной проверкой бдительности машиниста автоматической системой поезда на последнем, ограниченном по длине, отрезке движения поезда перед занятым блок-участком.