СИСТЕМА АВТОБЛОКИРОВКИ МОНОРЕЛЬСОВОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и может быть использована для регулирования движения поездов в монорельсовой транспортной системе для обеспечения безопасности движения электроподвижного состава (ЭПС).
Большинство систем обеспечения безопасности движения поездов разрабатывались, проектировались и строились в 1960-1980-х годах на базе релейно-контактной и дискретной полупроводниковой техники.
Релейным и блочным системам железнодорожной автоматики и телемеханики присущи такие недостатки, как высокие материалоемкость и уровень эксплуатационных расходов, большие затраты на строительство при изменении маршрутизации, путевого развития и невозможность оперативной реконфигурации при изменении интенсивности движения, отсутствие встроенных систем диагностики, протоколирования и архивирования, интерфейсов с современными каналами связи, делающие дальнейшее внедрение таких систем малоэффективным
Известны устройства интервального регулирования, содержащие рельсовые цепи (SU. №831653, SU №1071498)
Недостатками устройств является использование малонадежных рельсовых цепей и достаточно большое количество аппаратуры, рассредоточенной вдоль железнодорожной линии.
Указанные технические решения не охватывают в частности монорельсовые транспортные системы. В монорельсовой транспортной системе отсутствуют рельсы, поэтому невозможно осуществить рельсовую цепь для контроля свободности от поездов участка пути монорельсовой железной дороги. Вследствие этого недостаточно полно обеспечивается безопасность движения.
Известно устройство для контроля участка пути монорельсовой железной дороги, включающее установленные на границах блок-участков поездной детектор, реагирующий на присутствие металлических масс поезда и фиксирующий факт занятия поездом блок-участка (a.c. SU №190401, оп. 1966 г.).
Однако, в данном устройстве осуществляют контроль одного блок-участка, информация о свободности/занятости последующих блок-участков не передается на поезд. Это снижает безопасность движения электроподвижного состава (ЭПС).
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой системе, принятой за прототип, является система автоблокировки, разработанная и выпускаемая НПЦ «Промэлектроника», Екатеринбург (И.Г.Тильк и др., Системы счета осей на станции и перегоне, ж. «Железнодорожный транспорт», www.rambler.ru. zeldortrans-jornal.narod.ru), включающая средство съема информации в виде датчиков, установленных на границах блок-участков, связанное со средством обработки информации, выполненным в виде микропроцессорной аппаратуры, схему передачи информации на систему управления ЭПС о свободности/занятости впередилежащих блок-участков, при этом передача информации на СУ ЭПС возможна как по рельсовым цепям, так и по радиоканалу.
При использовании указанной системы просматриваются следующие недостатки:
- она избыточна и дорогостояща;
- область ее применения не охватывает монорельсовые транспортные системы;
- использование рельсовых цепей невозможно на монорельсовых транспортных системах,
- использование рельсовых цепей снижает помехозащищенность передачи сигнала на СУ ЭПС,
- использование радиоканала для городов, где предназначено использование монорельсовой железной дороги, затруднительно в силу организационных причин и низкой помехоустойчивости.
Задачей, на решение которой направлено данная полезная модель, является создание системы автоблокировки для монорельсовых транспортных систем с обеспечением безопасности движения электроподвижного состава (ЭПС) в автоматическом режиме движения. Поставленная задача решается следующим образом В системе автоблокировки транспортной системы, состоящей из нескольких блок-участков, включающей средства съема информации установленные вдоль трассы на каждом блок-участке, реагирующие на факт прохождения электроподвижного состава (ЭПС), определяющие направление движения ЭПС, связанные со средством обработки информации (СОИ), выполненным в виде микропроцессорной аппаратуры, и схему передачи информации (СПИ) от средства обработки информации (СОИ) на систему управления электроподвижного состава (СУ ЭПС), согласно полезной модели в виде транспортной системы используют монорельсовую транспортную систему, содержащую, установленную на вертикальных опорах ходовую балку, средство обработки информации (СОИ) выполнено в виде, по меньшей мере, двух полукомплектов микропроцессорной аппаратуры, связанных с устройством контроля, каждый из которых включает соединенные между собой контроллер и станционный генератор, и соединено с системой центрального диспетчерского управления (СЦДУ) через устройство связи и устройство сетевой инфраструктуры информационного обмена и оперативной технологической связи (СИИО и ОТС), а также связано с предыдущим и последующим по ходу движения ЭПС средствами обработки информации, при этом ЭПС снабжен, по меньшей мере, одним приемником автоматической сигнализации непрерывного типа (АСН), получающим информацию от схемы передачи информации (СПИ), которая включает
шлейф - низкочастотную линию связи (НЧЛС), содержащий прямую, излучающую ветку и обратную ветку.
Средства съема информации выполнены в виде электронных датчиков, например бесконтактных.
Средства съема информации могут быть установлены на границах или внутри блок-участков транспортной системы.
Система передачи информации передает на СУ ЭПС сведения, обеспечивающие безопасность движения, например, о свободности/занятости впередилежащего блок-участка, или запрет/разрешение на движение ЭПС или об ограничении скорости движения ЭПС.
Средства съема информации (ССИ) могут быть связаны со средством обработки информации цифровым интерфейсом передачи данных или аналоговым сигналом, например «токовая петля» или релейным сигналом.
Средство обработки информации (СОИ) связано с СЦДУ через устройство связи и устройство сетевой инфраструктуры информационного обмена и оперативной технологической связи (СИИО и ОТС) цифровым интерфейсом передачи данных,
Средство обработки информации (СОИ) связано с предыдущим и последующим по ходу движения ЭПС средствами обработки информации цифровым интерфейсом передачи данных.
Обратная ветка шлейфа НЧЛС схемы передачи информации от средства обработки информации (СОИ) на СУ ЭПС установлена, предпочтительно, на ходовой балке монорельса.
В качестве обратной ветки шлейфа НЧЛС схемы передачи информации от средства обработки информации (СОИ) на СУ ЭПС используют электрическую связь, выполненную с возможностью исключения влияния ее излучения на приемник АСН.
Обратная ветка шлейфа НЧЛС выполнена экранируемой.
Приемник АСН выполнен в виде антенны, воспринимающей излучение от НЧЛС.
В качестве примера конкретного выполнения приведена Московская монорельсовая транспортная система
На фиг.1 представлена блок-схема системы автоблокировки для монорельсовой транспортной системы
На фиг.2 - схема распределения датчиков системы автоблокировки, обслуживающей въезд и выезд из депо монорельсовой транспортной системы.
На фиг.3 - схема распределения датчиков системы автоблокировки, обслуживающей разворот и тупик монорельсовой транспортной системы.
Монорельсовая транспортная система содержит установленную на вертикальных опорах ходовую балку и состоит из нескольких блок-участков (n, n+1 и т.д.), включающих платформу и перегон. Система автоблокировки (САБ) для монорельсовой транспортной системы, включает средство съема информации 1, например, в виде, по меньшей мере, двух бесконтактных электронных датчиков 1.1 и 1.2, реагирующих на факт прохождения электроподвижного состава (ЭПС) и определяющих направление движения ЭПС, которые установлены на ходовой балке 2 вдоль трассы на границах блок-участков монорельсовой транспортной системы и связаны цифровым интерфейсом RS-485 передачи данных со средством обработки информации 3. Датчики, кроме того, регистрируют время, прошедшее с момента проследования ЭПС, факт нахождения ЭПС над датчиком. В зависимости от типа, используемого средства съема информации 1 оно может быть связано со средством обработки информации аналоговым сигналом передачи данных, например «токовая петля» или релейным сигналом передачи данных.
Система автоблокировки также включает схему передачи информации 4 от средства обработки информации 3 на систему управления электроподвижного состава (СУ ЭПС) 5, источник
бесперебойного питания (ИБП) (на чертеже не показан). Схема передачи информации 4 передает на СУ ЭПС сведения, обеспечивающие безопасность движения, например, о свободности/занятости впередилежащего блок-участка, или запрет/разрешение на движение ЭПС или об ограничении скорости движения ЭПС.
Средство обработки информации (СОИ) 3 выполнено в виде, по меньшей мере, двух полукомплектов микропроцессорной аппаратуры, связанных с устройством контроля 8. Каждый полукомплект включает соединенные между собой контроллер 6 (6.1, 6.2) и станционный генератор 7 (7.1, 7.2). Средство обработки информации 3 связанно интерфейсом RS-485 с системой центрального диспетчерского управления (СЦДУ) 9 через устройство связи 10 и устройство 11 сетевой инфраструктуры информационного обмена и оперативной технологической связи (СИИО и ОТС). При этом вход устройства связи 10 соединен с выходом устройства контроля 8, а выход устройства связи 10 соединен с входом СИИО и ОТС 11, выход которого соединен с входом СУ ЭПС 5. Кроме того, средство обработки информации 3 связано цифровым интерфейсом передачи данных RS-485 с предыдущим и последующим по ходу движения ЭПС средствами обработки информации. Каждое средство обработки информации 3 установлено в станционном шкафу на каждой станции.
Схема передачи информации 4 от средства обработки информации 3 на СУ ЭПС 5 выполнена в виде шлейфа - низкочастотной линии связи НЧЛС, содержащей прямую 12 и обратную ветки. В качестве обратной ветки используют ходовую балку 2 монорельсовой транспортной системы. В качестве прямой ветки используют излучающий кабель.
Схема передачи информации 4 также включает в себя усилитель 14 с блоком конденсаторов 15, развязывающий трансформатор 16.
На электроподвижном составе (ЭПС) установлен приемник автоматической сигнализации непрерывного типа (АСН) 17 для усиления
сигнала и развязки СОИ от шлейфа и ходовой балки. АСН 17 воспринимает электромагнитное излучение от низкочастотной линии связи (НЧЛС) 12, декодирует его и по интерфейсу RS-485, по запросу бортового контроллера (на чертеже не показан) отдает информацию в СУ ЭПС 5.
Путевые датчики 1.1 и 1.2 выполнены в виде электронных бесконтактных датчиков, например, индуктивных бесконтактных датчиков: 1.1 - начало блок-участка n, 1.2 - конец блок-участка n и начало блок-участка n+1. Данное количество датчиков характерно для автоблокировки на участке пути без стрелок. Общее количество датчиков на всей трассе зависит от количества блок-участков, а количество блок-участков зависит от максимального количества поездов и интервалов движения между ними.
Контроллеры 6.1, 6.2 выполняют следующие функции:
- прием информации о факте прохождения ЭПС над определенным путевым датчиком 1.1, 1.2 САБ по цифровому интерфейсу RS-485,
- формирование информации, например, о свободности/занятости станции, блок-участков и передача ее в станционный генератор (СГ) 7,
- проведение диагностики датчиков 1.1,1.2, и станционных генераторов (СГ) по цифровому интерфейсу RS-485,
- обмен информацией с предыдущим и последующим средствами обработки информации по цифровому интерфейсу,
- выдача информации системе центрального диспетчерского управления 9 (СЦДУ) через сетевую инфраструктуру информационного обмена и оперативной технологической связи (СИИО и ОТС) 11.
Станционные генераторы (СГ) 7 предназначены для:
- приема информации от контроллера 6, например, о свободности/занятости станции, блок-участков, расположенных в зоне ответственности данного и последующего СОИ 3,
- формирования в шлейф НЧЛС 12 кодовых посылок, содержащих информацию о свободности/занятости станции, блок-участков для передачи ее в СУ ЭПС 5.
Усилитель 14 предназначен для усиления информационных импульсов, поступающих из СГ 7
Блок конденсаторов 15 предназначен для отсечки постоянной составляющей тока через развязывающий трансформатор 16 в момент запуска системы автоблокировки (когда информационные импульсы не сформированы).
Развязывающий трансформатор 16 состоит из двух каналов, каждый из которых предназначен для гальванической развязки и согласования выхода усилителя 14 и НЧЛС 12. Состоит из двух независимых друг от друга трансформаторов, каждый из которых может выполнять роль как выходного трансформатора усилителя 14, так и понижающего трансформатора, обеспечивающего требуемый уровень тока для конкретной НЧЛС, поскольку трансформатор имеет многосекционированную вторичную обмотку. С помощью развязывающего трансформатора 16 ток в шлейфе 12 устанавливается в пределах от 2 до 2,5А.
Источник бесперебойного питания (на чертеже не показан) например, «Скат-2400И7» предназначен для питания станционного шкафа и путевых датчиков 1 САБ. В его состав входит трансформаторный источник питания с качественным широтно-импульсным стабилизатором выходного напряжения предназначенный для обеспечения бесперебойной работы САБ. Система автоблокировки работает следующим образом.
Электроподвижный состав (ЭПС) полностью заходит на блок-участок n, включающий платформу и перегон.
На первом и хвостовом вагоне ЭПС установлено, например, определенное количество кронштейнов для взаимодействия с
электронными бесконтактными датчиками 1.1, 1.2. В качестве элемента ЭПС, взаимодействующего с датчиками можно использовать также оси вагона. От путевого датчика 1.1., взаимодействующего с последним кронштейном хвостового вагона на контроллеры 6.1 и 6.2 передается считанное количество импульсов.
Контроллеры 6.1 и 6.2. системы автоблокировки на основе данных датчика 1.1. формируют информационный байт и передают информацию в станционные генераторы 7.1, 7.2. При этом имеет место строгое позиционирование рязрядов в зависимости от расположения датчиков: «1» в определенном разряде говорит о свободности данного блок-участка, «0» - о занятости;
Структура информационного байта n-ого комплекта САБ монорельсовой транспортной системы следующая:
7-й (старший) бит - свободность (занятость) платформы №n;
6-й бит - свободность/занятость перегона, следующего за платформой №n;
5-й бит - свободность/занятость платформы №n+1;
4-й бит - свободность/занятость перегона, следующего за платформой №n+1;
3-й бит - №пути («0» - 1-й путь, «1» - 2-й путь), биты 2...0 показывают местоположение контроллера САБ, в зоне ответственности которого находится ЭПС, но в САБ, обслуживающий въезд и выезд из депо нулевой (младший) бит показывает свободность/занятость блок участка, ограниченного выездом из депо и стрелочным переводом СП3. В САБ, обслуживающим разворот и тупик нулевой (младший) бит показывает свободность/занятость тупика.
В таблице 1 представлены используемые информационные байты, передаваемые на ЭПС в зависимости от расположения САБ (бит 2...0) и номера пути (бит 3) на примере Московской монорельсовой транспортной системы.
Таблица 1
Станция
Номер пути
Информационный байт
Примечание
Эйзенштейна
1
ХХХХ0111
2
ХХХХ1111
Выезд из депо свободен
ХХХХ1110
Выезд из депо занят
ВВЦ
1
ХХХХ0101
2
ХХХХ1101
Академика
1
ХХХХ0100
Королева
2
XXXX1100
ТТЦ
1
XXXX0011
2
XXXX1011
Милашенкова
1
XXXX0010
2
XXXX1010
Тимирязевская
1
XXXX0001
Тупик свободен
ХХХХ0000
Тупик занят
2
XXXX1001
Контроллеры 6 обрабатывают и сравнивают результат, и если он идентичен, то пересылают информацию в станционный генератор (СГ). В противном случае производится сброс.
Станционный генератор (СГ) 7 формирует (кодирует) помехозащищенную посылку информации о свободности/занятости станции, блок-участков (n и n+1) с двукратной фазовой манипуляцией с присвоенной частотой 175 Гц.
Должно быть строгое позиционирование разрядов в зависимости от расположения путевых датчиков.
Формирование информационных выходных сигналов осуществляется в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2
Относительный сдвиг фазы, град.
Значение бита в первом информационном канале
Значение бита во втором информационном канале
От 315 до 44
0
0
От 45 до 134
1
0
От 135 до 224
1
1
От 225 до 314
0
1
Формирование 8-разрядных кодов осуществляется путем сдвига их содержимого влево с заполнением младшего разряда битами последней сформированной посылки. Дополнение производится кодами Бауэра, приведенными в таблице 3 в шестнадцатиричном формате.
Таблица 3
01
1F
2C
32
4A
54
67
79
86
98
AB
B5
CD
D3
E0
FE
При этом старшие тетрады являются информационными и используются при декодировании, а младшие - дополнения до кодов, которые служат для проверки достоверности информации.
От станционного генератора 7 информационные импульсы подаются через усилитель 14 и развязывающий трансформатор 16 в НЧЛС 12.
На электроподвижном составе (ЭПС) приемник автоматической сигнализации непрерывного типа (АСН) 17 воспринимает электромагнитное излучение от низкочастотной линии связи (НЧЛС) 12, декодирует его и по кодовой линии RS-485 по запросу бортового контроллера (на чертеже не показан) СУ ЭПС 5 отдает ему информационный байт, который несет информацию о состоянии свободности/занятости блок-участка зоны ответственности проходимого ЭПСом.
Вся информация о свободности и занятости блок-участков передается в СУ ЭПС 5, которая принимает решение о возможности движения ЭПС. Для выдачи информации о работоспособности путевых датчиков САБ, состояния датчиков, информационного байта, СЦДУ 9 делает запрос СОИ 3 и получает данные.
В качестве примера приведена система автоблокировки для монорельсовой транспортной системы, работающей в г.Москва, которая включает в себя 12 блок-участков, каждый из которых включает одну платформу и один последующий перегон.
Комплекты САБ (фиг.1), установленные на блок - участках с номерами 1-5, 7-11 (трасса без стрелок) включают в себя каждый, установленные в станционном шкафу два контроллера 6, два станционных генератора (СГ) 7 связанные с устройством контроля 8, а также содержит устройство связи 10 с СИИО и ОТС 11 и с системой диспетчерского управления СЦДУ 9, усилитель 14, ИБП, развязывающий трансформатор 16, расположенные в аппаратной СДУ на станциях, и два путевых датчика 1 (1.1, 1,2), расположенных на балке.
Первый датчик 1.1 является входным на станцию и фиксирует занятость станции, при одновременном освобождении предыдущего блок-участка и расположен за 45 м от середины платформы.
Второй датчик 1.2 является выходным со станции и фиксирует занятость перегона, при одновременном освобождении станции.
САБ, обслуживающий въезд и выезд из депо - блок-участок 6 (фиг.2), включает в себя установленные в станционном шкафу два контроллера 6, два станционных генератора (СГ) 7, устройство контроля 8, а также включает устройство связи 10 с СИИО и ОТС 11 и с системой диспетчерского управления СЦДУ 9, усилитель 14, источник бесперебойного питания (ИБП), развязывающий трансформатор 16, расположенные в аппаратной СЦДУ на станции «Сергея Эйзенштейна» и пять путевых датчиков.
Датчик 1.1 устанавливается в 45 м от середины платформы. Датчик 1.2 - в 2 м от края платформы по ходу движения. Датчик 1.3 устанавливается на выходе с трассы. Датчик 1.4 устанавливается на въезде на трассу. Датчик 1.5 устанавливается на выходе из депо. Датчик 1.1 (n+1) перенесен со стандартного места расположения на 2 м от стрелочного перевода СП 3 в сторону платформы n+1.
В результате данной расстановки датчиков получены следующие дополнительные возможности:
- САБ имеет контроль выхода ЭПС в депо, соответственно, автоматически разблокирует блок-участок, ограниченный датчиками 1.2 и 1.3 без вмешательства диспетчера,
- так как выезд из депо оснащен НЧЛС, то существует возможность проведения полной проверки СУ ЭПС перед выходом ЭПС на трассу,
Система автоблокировки, обслуживающая разворот и тупик - блок-участок 12 (фиг.3) включает в себя установленные в станционном шкафу, два контроллера 6, два станционных генератора (СГ) 7, устройство контроля 8, а также устройство связи 10 с СИИО и ОТС 11 и с СЦДУ 9, а также усилитель 14, ИБП, развязывающий трансформатор 16, расположенные в аппаратной СЦДУ на станции «Тимирязевская» и четыре путевых датчика 1 (1.1, 1.2, 1.3, 1.4).
С целью повышения надежности работы САБ использовано два датчика положения (1.3, 1.4), расположенных рядом друг относительно друга. Это дает возможность определять направление движения состава (в тупик/из тупика) по очередности срабатывания датчиков.
При перезапуске системы, ЭПС в тупике не должен теряться. Датчики установлены таким образом, что ЭПС одним из кронштейнов остановится над датчиком 1.4, проехав датчик 1.3. Датчик 1.4 будет фиксировать нахождение ЭПС в тупике.
При выходе ЭПС из тупика на перегон САБ распознает направление движения состава и блокирует блок-участок, ограниченный датчиком 1.1 и 1.3.
Датчик 1.1 установлен на стандартной ординате на входе блок-участка №12. Датчик 1.2 установлен на расстоянии 3 м за стрелочным переводом СП 1, на разворотном кругу.
Датчик 1.3 располагается на расстоянии 3 м от конца тупика.
Датчик 1.4 располагается на расстоянии 5 м от конца тупика
Вследствие вышеприведенной расстановки аппаратуры САБ
- САБ распознает ЭПС в тупике постоянно,
- автоматически определяет направление движения состава (в тупик/из тупика);
Заявляемое изобретение позволило решить поставленную задачу - создана система автоблокировки для монорельсовой транспортной системы с оптимальными технико-экономическими показателями для обеспечения безопасности движения электроподвижного состава (ЭПС) в автоматическом режиме движения.