СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ПЕРЕГОНЕ
TRAIN TRAFFIC CONTROL METHOD ON A HAUL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Уровень техники
Известен способ регулирования движения поездов и маневровых составов с помощью ЭВМ без опасных отказов, основанный на использовании троированной ЭВМ, на вход которой поступает информация о контролируемых объектах, а управление объектами осуществляется с использованием мажоритарной логики (три из трех или два из трех), в памяти ЭВМ содержится информация о путевом развитии станции, плене и профиле пути, циклически вводится информация о состоянии напольных перегонных и станционных устройств, о параметрах поездов и местах их нахождения, вводятся команды от поездного диспетчера, сменного помощника начальника станции, машиниста-составителя, полученная информация обрабатывается, формируются команды на управление стрелками, а также команды, передаваемые по радиоканалу на локомотивы о поддержании оптимальной скорости движения поездов в каждой точке пути (кривая скорости), фактической скорости, позиции крана машиниста и локомотивного контроллера, которые приводят в требуемое положение электромеханические устройства, передается информация о точках контроля бдительности машиниста, подготовки к торможению, начала торможения, прицельного торможения [Патент 2 673 315 (РФ). Способ регулирования движения поездов и маневровых составов с помощью ЭВМ без опасных отказов / Полевой Ю.И., Горелик А.В. - Опубл. Бюл. 23.11.2018, №33, МПК В61С 17/12].
Недостатком способа является необходимость использования перегонных рельсовых цепей для контроля свободности путевых участков и целостности рельсовых нитей.
Известен способ регулирования движения поездов, основанный на использовании локомотивной ЭВМ - ЭВМЛ, на вход которой с участием радиоканала циклически поступает информация о состоянии перегонных и станционных путевых участках, об установленных маршрутах;
на ЭВМЛ также поступает информация о фактической скорости поезда, позиции крана машиниста и позиции локомотивного контроллера, которые приводятся в требуемое положение с помощью блока управления движением поезда БУДП (электромеханическое устройство);
в памяти ЭВМЛ хранится информация о параметрах поезда, схематических планах станций, профиле пути, марках стрелочных крестовин;
дополнительно используются следующие устройства:
на постах диспетчерской централизации ДЦ размещены ЭВМ - ЭВМК, которые контролируют движение поездов диспетчерских кругов, вносят коррективы в движение поездов, определяют время входа поездов на станции и выхода с них;
на локомотивах размещены устройства контроля движения поездов (фактической скорости, позиций органов управления и др.), целостности рельсовых нитей мобильного контрольного участка между локомотивными секциями, местонахождении локомотива, радиосвязи с постами ЭЦ ограничивающих перегон;
контроль целостности рельсовых нитей мобильного участка осуществляется и в хвостовой части поезда за счет подключения мобильного генератора к шунтам (колесные пары двух последних вагонов), ограничивающих контрольный участок, путем сравнения текущего тока генератора с интегрированным (усредненным) значением тока, измеренным в течение нескольких секунд (5 с);
при превышении интегрированного значения тока над текущим значением вырабатывается сигнал для кратковременного прекращения передачи информации о координате местонахождения хвостового вагона, что указывает на место повреждения рельса;
с хвостовой части поезда передается информация на локомотив о местонахождении последнего вагона и месте повреждения рельсовой нити, а также о величине давления в тормозной магистрали;
с локомотива на ближайшие станции передается информация о номере поезда, местонахождении локомотива и последнего вагона, целостности рельс за хвостом поезда;
со станций на локомотивы по радиосвязи передается информация о состоянии путевых участков, находящихся в зоне контроля станционных устройств (станционные путевые участки, перегонные путевые участки от станции до середины перегона), положении маршрутных стрелок, времени входа и выхода поездов со станции;
с учетом принимаемой и хранящейся в памяти ЭВМЛ информация (о параметрах поезда и пути) ЭВМЛ рассчитывает допустимую и оптимальную скорости движения, и посредством БУДП регулирует скорость движения;
полученная на станциях с локомотивов информация полностью характеризует состояние перегонных путевых участков, а именно их свободность/занятость, целостность/неисправность рельсовых нитей.
[Патент 2 712 364 (РФ). Способ регулирования движения поездов на перегоне без напольных устройств железнодорожной автоматики / Полевой Ю.И., Горелик А.В. - Опубл. Бюл. 28.01.2020, №4, МПК B61L 23/04].
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено техническое решение, является осуществление регулирования движения поездов без напольных устройств автоматики и телемеханики на перегонах.
Способ регулирования движения поездов на перегоне, основанный на использовании локомотивных ЭВМ - ЭВМЛ, на входы которых по радиоканалу циклически поступает информация с постов ЭЦ смежных с перегоном станций о состоянии перегонных путевых участков, установленных маршрутах, а с постов ДЦ (через посты ЭЦ) - о времени приема и отправления поездов со станций;
с локомотивных бортовых систем на ЭВМЛ поступает информация о местонахождении поезда, позициях крана машиниста и локомотивного контроллера, которым управляет устройство регулирования и контроля скорости УРКС (электромеханическое устройство);
в памяти ЭВМЛ хранится информация о параметрах поезда, схематических планах станций, профиле пути, марках стрелочных крестовин;
на локомотивах установлены мобильные устройства контроля целостности рельсовых нитей МУКЛ для контроля исправности рельсовой линии РЛ между локомотивными секциями, приемники ГЛОНАС ПГЛ для определения местонахождения локомотива, локомотивные радиостанции РСЛ для обмена информацией с постами ЭЦ станций ограничивающих перегон;
МУКЛ при обнаружении неисправности позволяют минимизировать негативные последствия движения поезда по поврежденному участку пути (движение на выбеге);
с учетом принимаемой и хранящейся в памяти информации ЭВМЛ рассчитывает допустимую и оптимальную скорость движения поезда и посредством УРКС поддерживают эту скорость;
вся информация с локомотивов о движении поездов передается по радиосвязи на посты ЭЦ станций, ограничивающих перегон, между которыми организован (оптоволоконный) канал связи по обмену информацией о движении поездов, отличающийся тем, что
к хвостовому вагону ХВ поезда подсоединяют прицепную тележку ПТ, на которой также предусмотрено мобильное устройство контроля целостности рельсовых нитей МУКТ, с помощью которого определяется состояние участка рельсовой линии между последней колесной парой ХВ поезда и колесной парой ПТ;
на ПТ размещены: приемник ГЛОНАСС ПГЛТ, радиостанция РСТ, ЭВМ ЭВМТ, с участием которых формируют и передают информацию на посты ЭЦ, станций ограничивающие перегоны, о состоянии рельсовых нитей РН за ХВ поезда и о местонахождении ПТ;
РСЛ и РСТ кроме выполнения основных функций, служат и ретрансляторами для осуществления связи между поездами на перегоне и станционными радиостанциями РСА и РСБ на постах ЭЦ прилегающих к перегону станций А и Б;
МУКТ имеет путевой приемник ПП и путевой генератор ПГ тональной частоты, выход ПГ через ПП соединен с колесами ПТ, которые изолированы между собой, цепь тока создается РН на участке между колесами ПТ и последней колесной парой ХВ поезда, которая также является составной частью этой цепи;
при исправных рельсовых нитях через ПП протекает ток, величина которого выше порогового значения, при этом фиксируется исправность РН;
ПП воздействует на ЭВМТ, инициируя передачу информации на посты ЭЦ об исправности РН;
при исправных РН с интервалом 5 с РСТ на РСА и РСБ передает информацию о местонахождении ПТ, которая дополняется сигналом о исправности РН, при обнаружении неисправности дополнительный сигнал прекращается до вступления поезда на станцию приема;
при прерывании радиосигнала с ПТ и последующем его появлении, если не была обнаружена неисправности РН, на посты ЭЦ передается сигнал о местонахождении ПТ с дополнительным сигналом;
все поездные маршруты на станциях обозначаются порядковыми номерами, информация о которых хранится в памяти ЭВМЛ, передача на локомотив номера маршрута позволяет определить конфигурацию маршрута и направление движения;
информация о местонахождении локомотива на пост ЭЦ передается в виде расстояния от локомотива до станции приема, информация о местонахождении ПТ - в виде расстояния от ПТ до станции отправления, что позволяет осуществлять дополнительный контроль достоверности принимаемой информации;
основной контроль достоверности циклически принимаемой информации основан на сравнении этой информации принятой в смежных циклах опроса.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображены планы станций и перегона с поездами; на фиг. 2 - структурная схема соединения приборов на локомотиве и прицепной тележке; на фиг. 3 - структурная схема соединения приборов контроля целостности рельсовых нитей; на фиг. 4 - структурная схема соединения приборов, размещенных на прицепной тележки; на фиг. 5 - схема радиосвязи локомотивов с постами ЭЦ при исправных рельсовых нитях; 6 - структурная схема радиосвязи локомотивов с постами ЭЦ при неисправных рельсовых нитях.
Описание изобретения
Условные обозначения, представленные на фиг. 1-6:
1 и 2 - посты ЭЦ станций А и Б (ЭЦА и ЭЦБ):
3 и 4 - ЭВМ станций А и Б (ЭВМА и ЭВМБ);
5 и 6 - радиостанции с антеннами ж. д. станций А и Б (РСА и РСБ);
7, 8 и 9 - третий, второй и первый поезда (П3, П2 и П1);
10, 11 и 12 локомотивы третьего, второго и первого поездов (Л3, Л2 и Л1);
13, 14 и 15 - вагоны третьего, второго и первого поездов (В3, В2 и В1);
16, 17 и 18 - прицепные тележки третьего, второго и первого поездов (ПТ3, ПТ2 и ПТ1);
19 и 20 -двухсторонние стрелки-указатели радиосвязей между радиостанцией РСА, локомотивной радиостанцией третьего локомотива и радиостанцией прицепной тележки третьего поезда (СЭАЛ3, СЭАТ3);
21 и 22 - двухсторонних стрелки-указатели радиосвязей между радиостанцией РСБ, локомотивной радиостанцией первого локомотива и радиостанцией прицепной тележки первого поезда (СЭБЛ1, СЭБТ1);
23, 34 и 25 - двухсторонних стрелки-указатели радиосвязей между радиостанциями тележек и локомотивов третьего, второго и первого поездов (СЛ3Т3, СЛ2Т2 и СЛ1Л1);
26 и 27 - двухсторонние стрелки-указатели радиосвязей между радиостанцией третьего локомотива и тележки второго поезда, между радиостанцией второго локомотива и тележки первого поезда (СЛ3Т2 и СЛ2Т1);
28 - приемник ГЛНАСС на тележке ПГЛТ;
29 - радиостанция на тележке РСТ;
30 - ЭВМ на тележке ЭВМТ;
31 - мобильное контрольное устройство на тележке МКУТ;
32 - соединение между РСТ и ЭВМТ;
33 - соединение между ПГЛТ и ЭВМТ;
34 - соединение между ЭВМТ и МКУТ;
35 - радиостанция на локомотиве РСЛ;
36 - приемник ГЛНАСС на локомотиве ПГЛЛ;
37 - ЭВМ на локомотиве ЭВМЛ;
38 - устройство регулирования и контроля скорости УРКС;
39 - мобильное контрольное устройство на локомотиве МКУЛ;
40 - соединение между РСЛ и ЭВМЛ;
41 - соединение между ПГЛЛ и ЭВМЛ;
42 - соединение между ЭВМЛ и МКУЛ;
43 - соединение между ЭВМЛ и УРКС;
44 - автосцепка между В2 и ПТ2 AT;
45 - автосцепка между В2 и Л2 АЛ;
46 - колесная пара тележки КТ:
47 - изолятор на тяге прицепной тележки ИТ;
48 - тяга прицепной тележки Т;
49 - сцепка (составная часть автосцепки, автосцепка состоит из двух элементов) прицепной тележки СТ;
50 - сцепка хвостового вагона СХ;
51 - колесная пара хвостового вагона ЮС;
52 - подшипник у колеса на первом рельсе ПД1;
53 - изолятор на оси колесной пары прицепной тележки ИЗО;
54 - осевой энергогенератор ЭГО;
55 - подшипник у колеса на втором рельсе ПД2;
56 - путевой генератор прицепной тележки ПГ;
57 - путевой приемник прицепной тележки ПП;
58 - выпрямитель прицепной тележки ВТ;
59 - аккумулятор прицепной тележки Акк;
60 - дужка в цепи термоэлемента прицепной тележки ДТЭ;
61 - термоэлемент прицепной тележки ТЭ для обогрева в холодное время года;
62 - соединение между ПД1 и ПГ;
63 - соединение между ПГ и ПП;
64 - соединение между ПП и ЭВМТ;
65 - соединение между ПП и ПД2;
66 - первое соединение между ЭГО и ВТ;
67 - второе соединение между ЭГО и ВТ;
68 - плюсовой полюс источника питания П;
69 - минусовой полюс источника питания М;
В тексте и на фиг.использованы следующие сокращения:
IP - ток рельса (генератора, приемника);
ГЛОНАСС - глобальная навигационная система слежения;
ДЦ - пост диспетчерской централизации;
Л - локомотив;
МКУЛ - мобильное контрольное устройство целостности рельс на локомотиве;
МУКТ - мобильное устройство контроля целостности рельс на тележке;
ПГЛЛ - приемник глобальной навигационной системы слежения на локомотиве;
ПГЛТ - приемник глобальной навигационной системы слежения на прицепной тележке;
ПТ - прицепная тележка;
РЛ - рельсовая линия;
РН - рельсовая нить;
РСЛ - локомотивная радиостанция;
РСТ - радиостанция на тележке;
УРКС - устройство регулирования (электромеханическое устройство) и контроля скорости;
ХВ - хвостовой вагон;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
ЭВМЛ - электронно-вычислительная машина на локомотиве;
ЭВМТ - электронно-вычислительная машина на прицепной тележке;
ЭЦ - пост электрической централизации.
Действие способа основано на определении местонахождения головы и хвоста каждого поезда, находящегося в зоне регулирования движения поездов (участки пути между серединами перегонов прилегающих к станциям перегонов и самими станциями), с помощью ГЛОНАСС, контроле исправного состояния рельс за хвостом каждого поезда с помощью мобильных устройств, передаче полученной информации на посты ЭЦ станций приема и отправления; передаче информации с постов ЭЦ на локомотивы о состоянии путевых участков перегонов и об установленных маршрутах на станциях. С постов диспетчерской централизации ДЦ на посты ЭЦ, а затем и локомотивы передается информация о времени приема и отправления поездов.
На фиг. 1 изображены планы станций А и Б с постами ЭЦ ЭЦА 1 и ЭЦБ 2, поезда П3 7, П2 8 и П1 9. На посту ЭЦА 1 размещена ЭВМ ЭВМА 3 и радиостанция РСА 5, на посту ЭЦБ 2 - ЭВМ ЭВМБ 4 и радиостанция РСБ 6. Между РСА 5 и радиостанцией на локомотиве Л3 10, а также между РСА 5 радиостанцией на тележке ПТ3 16 и радиостанцией прицепной тележки ПТ3 16 показаны связи СЭАЛ3 19 и СЭАТ3 20. Между РСБ 6 и радиостанцией на локомотиве Л1 12, а также между РСБ 6 радиостанцией на тележке ПТ1 показаны связи СЭАЛ1 22 и СЭАТ1 21.
Между радиостанцией прицепной тележки ПТ3 16 и локомотивной радиостанцией ЛЗ показана связь СТ3Л3 23, между радиостанцией прицепной тележки ПТ2 17 и локомотивной радиостанцией Л2 показана связь СТ2Л2 26, между радиостанцией прицепной тележки ПТ1 18 и локомотивной радиостанцией Л1 показана связь СТ1Л1 25. Между локомотивной радиостанцией Л3 и радиостанцией прицепной тележки ПТ2 показана связь СЛ3Т2 26, между локомотивной радиостанцией Л2 и радиостанцией прицепной тележки ПТ1 показана связь СЛ2Т1 27.
С радиостанций локомотивов, находящихся на перегоне, на радиостанции постов ЭЦ передается информация о местонахождении локомотивов Л и исправности/неисправности рельсовых нитей РН рельсовых цепей РЦ между локомотивными секциями, в обратном направлении - информация о местонахождении прицепных тележек ПТ, исправности/неисправности рельсовых нитей РН за хвостами поездов, установленных маршрутах на станции приема. С радиостанций на ПТ, поездов находящихся на перегоне, передается информация на посты ЭЦ о местонахождении ПТ и исправности/неисправности РН РЦ между ПТ и хвостовым вагоном ХВ (за хвостом поезда), в обратном направлении - такая же информация как и на Л для резервного использования информации при нарушении связи между Л и постом ЭЦ.
С радиостанций на ПТ впереди идущих поездов на радиостанции локомотивов позади идущих поездов передается информация о местонахождении Л и ПТ, а также о исправности/неисправности путевых участков за хвостом поезда.
С локомотивных радиостанций, находящихся на станции, на радиостанции постов ЭЦ передается информация о местонахождении Л, в обратном направлении - об установленных маршрутах отправления, координате ПТ последнего поезда вышедшего на перегон и исправности/неисправности путевых участков за хвостом этого поезда.
На фиг. 2 представлена структурная схема соединения приборов на Л и ПТ. Работа локомотивных устройств соответствует тому, как это осуществляется в прототипе [Патент 2 712 364 (РФ)]. На Л 10 предусмотрена локомотивная радиостанция РСЛ 35 для обмена информацией со станционными радиостанциями РСА 5, РСБ 6 и радиостанцией на ПТ 16 РСТ 29, локомотивный приемник ГЛОНАСС ПГЛЛ 36 для определения местонахождения локомотива, устройство регулирования и контроля скорости УРКС 38 для регулирования и контроля скорости, мобильное контрольное устройство на локомотиве МКУЛ 39 для контроля целостности РН РЛ между секциями Л 10, локомотивная ЭВМ ЭВМЛ 37 для контроля и управления локомотивными устройствами.
С бортовых локомотивных систем на ЭВМЛ 37 поступает информация о местонахождении поезда, позиции крана машиниста и локомотивного контроллера, которым управляет устройство регулирования и контроля скорости УРКС 38 (электромеханическое устройство). В памяти ЭВМЛ 37 хранится информация о параметрах поезда, схематических планах станций, профиле пути, марках стрелочных крестовин. МУКЛ 39 при обнаружении неисправности РН позволяют минимизировать негативные последствия движения поезда по поврежденному участку пути (движение на выбеге). С учетом принимаемой и хранящейся в памяти информации ЭВМЛ 37 рассчитывает допустимую и оптимальную скорость движения поезда и посредством УРКС 38 поддерживают эту скорость.
К хвостовому вагону ХВ (В 13 фиг. 2) поезда подсоединяют прицепную тележку ПТ 16, на которой также предусмотрено мобильные устройства контроля целостности рельсовых нитей МКУТ 31, с помощью которого контролируют состояние участка рельсовой линии между последней колесной парой ХВ поезда (В 13 фиг. 3) КХ 51 и колесной парой ПТ 16 КТ 46;
На ПТ 16 (фиг. 2) предусмотрела радиостанция РСТ 29 для обмена информацией со станционными радиостанциями РСА 5 и РСБ 6 (фиг. 1) и радиостанцией РСЛ 35 (на фиг. 2) на локомотиве, приемник ГЛОНАСС ПГЛТ 28 для определения местонахождения ПТ 16 и места неисправности РН. ЭВМ ЭВМТ 30 служит для контроля и управления устройствами на ПТ 16, формирования и передачи информации о состоянии рельсовых нитей РН за ХВ (В2 13) поезда на посты ЭЦ.
РСЛ и РСТ, кроме выполнения основных функций, служат и ретрансляторами для осуществления связи между локомотивами и ПТ других поездов и станционными радиостанциями РСА и РСБ на постах ЭЦ прилегающих к перегону станций.
На фиг. 3 приведена структурная схема соединения приборов контроля целостности рельсовых нитей - мобильное устройство контроля на прицепной тележке МУКТ 31. Оно имеет путевой генератор ПГ 56 и путевой приемник ПП 57 тональной частоты. Выход ПГ 56 через ПП 57 соединен с колесами ПТ 16 (колесная пара КТ 46), которые изолированы друг от друга. Цепь тока IP создается РН на участке между колесами ПТ 16 (КТ 46) и последней колесной парой ХВ поезда (КХ 51), которая также является составной частью этой цепи.
Важным отличием предложенной схемы контроля от известных технических решений является то, что используется только один контрольный контур для создания цепи тока IP (между колесами ПТ 16 и последней колесной парой ХВ поезда) и один контролируемый параметр (IP).
На фиг. 4 изображена структурная схема соединения приборов прицепной тележки ПТ2 16. При исправных рельсовых нитях через ПП 57 протекает ток IP, величина которого выше порогового значения, при этом фиксируется исправность РН. ПП 57 воздействует на ЭВМТ 30, инициируя передачу информации на посты ЭЦ 1 и 2 об исправности РН. При этом с интервалом 5 с РСТ 29 на РСА 5 и РСБ 6 (фиг. 1) передает информацию о местонахождении ПТ2 16 (фиг. 4), которая дополняется сигналом об исправности. При обнаружении неисправности дополнительный сигнал прекращается до вступления поезда на станцию приема. При прерывании радиосигнала с ПТ2 16 и последующем его возобновлении, если не была обнаружена неисправности РН, на посты ЭЦА 1 и ЭЦБ 2 передается информация о местонахождении ПТ 16 с дополнительным сигналом.
На фиг. 4 изображен осевой энергогенератор ЭГО 54, который с помощью связей 66 и 67 через выпрямитель на тележке ВТ 58 заряжает аккумулятор Акк. 57 для осуществления непрерывного питания приборов ПТ 16 и подогрева приборов (приборы в термостате) в холодное время года с помощью термоэлемента ТЭ 61 с участием душки термоэлемента ДТЭ 60, предназначенную для отключения подогрева.
На фиг. 5 и 6 изображены структурные схемы радиосвязей Л3 10 и ПТ3 16 с постами ЭЦА 1 и ЭЦБ2 при исправных и неисправных РН на перегоне соответственно. Если РН исправны (фиг. 5), то информация передается с дополнительном сигналом об исправности, если не исправны, то после обнаружения неисправности дополнительный сигнал снимается (фиг. 6).
Информация о местонахождении локомотива на посты ЭЦ передается в виде расстояния от локомотива до станции приема, информация о местонахождении прицепной тележке передаются в виде расстояния до станции отправления, что позволяет осуществить дополнительный контроль достоверности принимаемой информации. Основной контроль достоверности циклически принимаемой информации основан на сравнении информации принимаемой в смежных циклах опроса.
Все поездные маршруты на станциях пронумерованы порядковыми номерами, информация о которых хранится в памяти ЭВМЛ. Передача на локомотив номера маршрута позволяет определить конфигурацию маршрута и направление движения.