СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ПРИ ДИСПЕТЧЕРСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
SYSTEM OF TRAIN SPACING CONTROL IN CENTRALISED DISPATCHER CONTROL

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.
Известна система для интервального регулирования движения, в том числе и при диспетчерской централизации, в которой безопасные скорость и интервал между попутно следующими поездами автоматически поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами автоблокировки с рельсовыми цепями (Кравцов Ю.А. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики», М.: Транспорт, 1996, с.255, рис.8.1, с.136, рис.5.7, 5.8, с.141 рис.5.10).
Недостатком известного технического решения является то, что задача обнаружения опасных повреждений рельсов не решается полностью. Например, такие опасные дефекты рельсов как внутренние поперечные трещины в центральных и боковых частях головки рельса, приводящие к хрупкому разрушению рельса под поездом, не приводят к существенному возрастанию сопротивления протеканию сигнального тока и фиксации повреждения рельса путевым приемником рельсовой цепи.
В связи с ростом скорости и веса поездов, количество не обнаруживаемых электрическими рельсовыми цепями опасных дефектов, а также скорость развития этих дефектов возрастают. Требуемая частая периодичность проверки специализированными подвижными единицами, оборудованными средствами дефектоскопии, вступает в противоречие с возможностями выделения времени в графике движения.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации, в которой безопасные скорость и интервал между попутно следующими поездами, оборудованными устройствами контроля целости состава, автоматически поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами, получающими исходную информацию о координатах своего и соседних поездов на участке управления от собственных бортовых устройств спутниковой навигации и из диспетчерского центра управления по цифровому каналу радиосвязи. При этом интервальное регулирование осуществляется координатным способом с использованием виртуальных блок-участков (Ходжаев У. журнал «Автоматика, Связь, Информатика» №8, 2006 г., статья Система ITCS, рис.1).
Известное техническое решение позволяет достичь высокой пропускной способности при небольших капитальных и эксплуатационных затратах, в особенности на однопутных железных дорогах.
Недостатком известной системы интервального регулирования движения поездов является отсутствие непрерывного контроля излома рельсов, что ограничивает возможность ее применения с точки зрения требований безопасности движения.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение безопасности движения без снижения пропускной способности диспетчерского участка.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей за счет диагностирования рельсового пути без дополнительных задержек движения поездов.
Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации, содержащей аппаратуру блок-участков, соединенную с постовыми устройствами ЭЦ станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления, который через линию магистральной связи соединен с постовыми устройствами ЭЦ, а через стационарный радиомодем посредством радиоканала цифровой связи соединен с первыми бортовыми радиомодемами, установленными на локомотивах поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом локомотиве первый бортовой радиомодем подключен к бортовому устройству управления локомотивом, которое своим первым портом соединено с портом локомотивного блока контроля целости состава поезда и с первым бортовым приемником спутниковой навигации, в последнем вагоне каждого из поездов размещен вагонный блок контроля целости состава поезда, первый порт которого соединен с первым портом микропроцессорного блока центрального управления аппаратурой последнего вагона, вход питания которого соединен с выходом автономного источника питания, первый вход блока контроля целости состава поезда соединен с выходом второго бортового приемника спутниковой навигации, второй порт соединен с портом второго радиомодема, связанного с радиоканалом цифровой связи, а первый выход через дополнительный клапан торможения соединен с тормозной магистралью поезда, согласно изобретению выходы локомотивного и вагонного блоков контроля целости состава поезда соответственно через первый и второй электропневматические преобразователи соединены с тормозной магистралью поезда, которая соединена с входами этих блоков соответственно через первый и второй пневмоэлектрические преобразователи, причем в последнем вагоне каждого из поездов размещен блок сопряжения, первый порт которого соединен с третьим портом вагонного блока контроля целости состава поезда, второй порт соединен с портом блока электронной регистрации, третий порт соединен с портом блока ультразвукового контроля рельсов, а четвертый порт соединен со вторым портом микропроцессорного блока центрального управления аппаратурой последнего вагона.
На чертеже представлена структурная схема системы интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации.
Система интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации содержит аппаратуру 1 блок-участков, соединенную с постовыми устройствами 2 электрической централизации (ЭЦ) станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления 3, который через линию магистральной связи 4 соединен с постовыми устройствами 2 ЭЦ, а через стационарный радиомодем 5 посредством радиоканала 6 цифровой связи соединен с первыми бортовыми радиомодемами 7, установленными на локомотивах поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом локомотиве 9 первый бортовой радиомодем 7 подключен к бортовому устройству 8 управления локомотивом, которое своим первым портом соединено с портом локомотивного блока 11 контроля целости состава поезда 10 и с первым бортовым приемником 12 спутниковой навигации, в последнем вагоне 13 каждого из поездов 10 размещен вагонный блок 14 контроля целости состава поезда 10, первый порт которого соединен с первым портом микропроцессорного блока 15 центрального управления аппаратурой последнего вагона 13, вход питания которого соединен с выходом автономного источника питания 16 (цепи питания остальных блоков аналогичны и не показаны на фиг.1), первый вход блока 14 соединен с выходом второго бортового приемника 17 спутниковой навигации, второй порт соединен с портом второго радиомодема 18, связанного с радиоканалом 6 цифровой связи, а первый выход через дополнительный клапан торможения 19 соединен с тормозной магистралью 20 поезда 10. Выходы локомотивного 11 и вагонного 14 блоков контроля целости состава поезда 10 соответственно через первый 21 и второй 22 электропневматические преобразователи соединены с тормозной магистралью 20 поезда 10, которая соответственно через первый 23 и второй 24 пневмоэлектрические преобразователи соединена с их входами, в последнем вагоне 13 каждого из поездов 10 размещен блок сопряжения 25, первый порт которого соединен с третьим портом вагонного блока 14 контроля целости состава поезда 10, второй порт соединен с портом блока 26 электронной регистрации, третий порт соединен с портом блока 27 ультразвукового контроля рельсов, а четвертый порт соединен со вторым портом микропроцессорного блока 15 центрального управления аппаратурой последнего вагона 13.
Система интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации функционирует следующим образом.
Основные функции системы включают определение местоположения поездов, реализацию принудительного ограничения скорости, управление устройствами переездной сигнализации и другими напольными системами, а также передачу команд и сообщений.
Высокий уровень безопасности обеспечивается путем постоянного контроля движения локомотива, предупреждения машиниста об изменении условий и выполнения при необходимости принудительной автоматической остановки поезда 10, в том числе из диспетчерского центра 3 управления. Возможность ввода временных скоростных ограничений на любом участке с немедленной передачей указанной информации локомотивам 9 в зоне контроля, а также их принудительное соблюдение обеспечивают более высокий уровень безопасности.
При нормальной работе системы безопасные скорости и интервалы между попутно следующими поездами поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления 8 совместно с аппаратурой 1 блок-участков. Аппаратура 1 блок-участков для непрерывного контроля крупных нарушений целостности рельсов может иметь в своем составе электрические рельсовые цепи, а для повышения пропускной способности, имеет средства для организации движения по системе виртуальных подвижных блок-участков с координатным регулированием движения поездов. Наличие рельсовых цепей позволяет получать дополнительные гарантированные данные о местоположении поездов с точностью до двух (или более) длин смежных рельсовых цепей, что может быть использовано для резервирования и повышения безопасности координатного способа интервального регулирования. Кроме этого для корректировки вычислений координат на пути могут располагаться пассивные или активные приемо-ответчики, взаимодействующие с бортовыми устройствами 8 управления локомотивами 9 поездов 10.
На каждом из поездов 10 информация о координатах локомотивов 9 предоставляется первым бортовым приемником 12 спутниковой навигации, а информация о координатах последнего вагона 13 состава поезда 10 предоставляется вторым бортовым приемником 17 спутниковой навигации.
От первого бортового приемника 12 спутниковой навигации информация о координатах своего локомотива 9 поступает в бортовое устройство 8 управления локомотивом 9 непосредственно, а от второго бортового приемника 17 спутниковой навигации информация о координатах последнего вагона 13 поступает в бортовое устройство 8 по радиоканалу 6 цифровой связи через первый бортовой радиомодем 7. Оба радиомодема 7 и 18 по радиоканалу 6 цифровой связи также обмениваются данными со стационарным радиомодемом 5, обеспечивая обмен информацией между диспетчерским центром управления 3 и поездом 10. Например, при отрыве вагонов от состава блок 14 контроля целости состава поезда 10 через радиомодем 18 сигнализирует бортовому устройству управления 8 о неисправности, который через радиомодем 7 по радиоканалу 6 цифровой связи немедленно извещает об этом диспетчерский центр 3 управления. В этом случае осуществляется торможение и остановка поезда.
Блок 25 сопряжения осуществляет формирование по уровню и передачу сигналов между микропроцессорным блоком 15 центрального управления аппаратурой последнего вагона 13, вагонным блоком 14 контроля целости состава поезда 10, а также блоком 26 электронной регистрации и блоком 27 ультразвукового контроля рельсов. Микропроцессорный блок 15 центрального управления аппаратурой последнего вагона непрерывно осуществляет диагностику автономного источника питания, который для надежности резервирован и снабжен буфферной аккумуляторной батареей (не показаны). Благодаря надежному автономному источнику питания 16 последний вагон 13 поезда при отрыве от состава сохраняет связь по радиоканалу 6 цифровой связи и способен передавать свои координаты в диспетчерский центр управления 3 и бортовому устройству управления 8 локомотива 9 своего поезда 10, что способствует оперативному устранению аварийной ситуации.
Дополнительный клапан торможения 19 тоже связан через радиоканал 6 цифровой связи с бортовым устройством 8 управления локомотива 9. Когда машинист из кабины локомотива 9 приводит в действие тормозную систему, начинается параллельное торможение головной и хвостовой частей поезда 10. Это дает возможность сократить тормозной путь и повышает качество управления автотормозами, что способствует безопасности движения поездов и сокращению допустимых интервалов разграничения поездов. Для достижения требуемого уровня безотказности управление дополнительным клапаном торможения 19 резервировано передачей пневматических кодовых управляющих и диагностических сигналов по тормозной магистрали 20 поезда 10.
Для этого, а также для надежного контроля целости состава и исправности автономного источника питания 16 по тормозной магистрали 20 с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний, формируемыми первым 21 и вторым 22 электропневматическими преобразователями передается с подтверждением приема наиболее важная информация, дублирующая такую же информацию, передаваемую через радиоканал 6 цифровой связи. Первый 23 и второй 24 пневмоэлектрические преобразователи осуществляют обратное преобразование сигналов, передаваемых по тормозной магистрали 20 с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний, в электрические сигналы для последующей обработки в электронных устройствах. Непрерывный обмен информацией между локомотивным 11 и вагонным 14 блоками контроля целости состава поезда 10 позволяет немедленно зафиксировать обрыв состава поезда 10 даже при ненадежной работе радиосредств в зонах неуверенного радиоприема. При нормальной работе радиоканала 6 цифровой связи и первого 12, и второго 17 бортовых приемников спутниковой навигации обрыв поезда также фиксируется по увеличению расстояния между приемниками спутниковой навигации сверх максимальной длины поезда 10.
Блок 27 ультразвукового контроля рельсов работает в режиме реального времени, обеспечивая обнаружение опасных дефектов и не предъявляя требований по снижению скорости движения поезда. Требуемые достоверность контроля и быстродействие обработки эхо-сигналов достигаются количеством параллельно работающих каналов и использованием специализированных процессоров цифровой обработки сигналов (см. например, статью BAE SYSTEMS and South Africa's Parsec in pursuit of safer trains, опубл 2008-06-26). Подобные каналы цифровой обработки сигналов входят в состав локомотивного 11 и вагонного 14 блоков контроля целости состава поезда 10 (на чертеже не показаны) и используются для цифровой обработки сигналов, передаваемых по тормозной магистрали 20, что позволяет обеспечить возможность распознавания полезных сигналов, при малых соотношениях сигнал-шум, что особенно важно для длинно-составных поездов.
Параметры, характеризующие исправность рельсового пути позади поезда, регистрируются в электронной энергонезависимой памяти блока 26 электронной регистрации для последующей детальной обработки в диагностических центрах железной дороги. В диспетчерский центр 3 управления по цифровому каналу радиосвязи 6 передаются данные о координатах и характере обнаруженных опасных дефектов рельсового пути для выработки диспетчерским центром 3 управления индивидуальных для каждого из поездов 10, следующих за данным поездом, управляющих команд по безопасной скорости движения, в пределах координат расположения обнаруженных дефектов пути, в соответствии с прогнозируемой для этих поездов динамической нагрузкой, которую они могут создать на поврежденные элементы рельсового пути и в соответствии с допустимой скоростью развития обнаруженных дефектов. Прогнозируемые скорости развития дефектов элементов рельсового пути учитываются при корректировке графиков движения поездов и графиков проведения путевых ремонтно-профилактических работ, что способствует эффективному поддержанию пути в исправном состоянии и достижению максимальных скоростных режимов движения поездов.
Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение безопасности движения поездов и повышение пропускной способности за счет улучшения текущего диагностирования рельсового пути без дополнительных задержек движения поездов.