Комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда
INFORMATION SUPPORT OF SYSTEM FOR AUTOMATIC BRAKING CONTROL OF A TRAIN

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в поезде, оборудованном типовой автоматической локомотивной сигнализацией непрерывного действия (АЛСН) и системой автоматического управления торможением (САУТ), для регистрации на съемный носитель параметров движения поезда и информационного обеспечения локомотивной аппаратуры системы автоматического управления торможением поезда.
Известно устройство локомотивной индикации по полезной модели России №106202, B61L 3/00, содержащее модуль управления, модуль светодиодной индикации, блок ввода информации, подключенный к преобразователю команд, дисплей и блок преобразования сигналов. Модуль управления состоит из вычислителя с подключенным к нему видеоконтроллером.
Однако ограниченное количество светодиодных индикаторов не обеспечивает индикацию всех необходимых параметров.
Кроме того, отсутствие интерфейса RS-485, использующегося для обмена данными блоков в аппаратуре комплекса информационного обеспечения САУТ (КИО САУТ), не позволяет осуществлять:
- аппаратный контроль и санкционирование доступа к внутренним данным, ответственным за безопасность движения поезда;
- проведение диагностики систем САУТ и КИО САУТ, что исключает возможность применения известного устройства в этих системах.
Все это сужает функциональные возможности данного устройства.
Известен пульт машиниста, включающий пять панелей (Статья «Автоматизированная многофункциональная система управления» Олег Котов, с. 35-36, www.cta.ru/cms/f/326792.pdf). На первой панели находятся органы управления вспомогательным оборудованием. На второй панели расположен цветной жидкокристаллический дисплей, который решает задачи автоведения и отображает информацию о параметрах движения, расчетной и реальной траекториях движения состава. На центральной третьей панели установлены указатель скорости, светофор автоматической сигнализации (АЛСН) и лампы контроля бдительности машиниста. Справа от центральной панели расположен дисплей АПК «Пилот» 4, аналогичный по конструкции дисплею автоведения, служащий для отображения на основном кадре информации о состоянии дизель-генераторной установки, выдачи аварийных и диагностических сообщений. Предусмотрено большое число дополнительных кадров для индикации и диагностики измеряемых параметров. Панель пять включает в себя приборы контроля автоматических тормозов состава и локомотива.
Недостатком являются большие габариты конструкции и высокая стоимость. Кроме того, в использующихся дисплеях отсутствуют модули интерфейса RS-485, как и в выше описанном аналоге с его недостатками, поэтому они не могут быть включены в процесс обмена с локомотивной аппаратурой САУТ и КИО САУТ, что сужает функциональные возможности пульта машиниста.
И наконец, этот пульт машиниста предназначен для установки на тепловозы, а они не оборудованы аппаратурой САУТ.
Известен также комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда КИО САУТ-ЦМ/485, Евразия Вести X11 2015 (www.eav,ru/publ1.php), разработанный и изготовленный Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение «САУТ», принятый за прототип по наибольшему количеству существенных признаков и содержащий съемный носитель информации со своим блоком связи, блок согласования с портами ввода-вывода, пульт машиниста (ПМ), связанные по интерфейсу RS-485 с системой автоматического управления торможением поезда. ПМ содержит модуль питания и модуль индикации, состоящий из светодиодных индикаторов с тремя индикаторными кнопками. ПМ связан с динамиком речевых сообщений.
ПМ позволяет вводить в индикацию следующие параметры: расстояние до точки прицельной остановки, фактическая скорость и допустимая скорость движения поезда, положение тумблера автоматической локомотивной сигнализации «АЛС-САУТ», запрещение отпуска, величина тормозного коэффициента, текущее время и дата, коды ошибок, отсутствие питания на катушке ЭПК, а также выводит на динамик небольшое количество речевых сообщений.
2
Однако это неполное количество необходимых параметров, из-за ограниченного количества светодиодных индикаторов в ПМ, поэтому невозможно ввести следующие параметры: автоматическую корректировку времени, дату, местоположение и направление движения поезда, наличие соединения со спутником, наличие включения телемеханической системы контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) и ключа электропневматического клапана автостопа (ЭПК), величины давления в тормозной магистрали, тормозном цилиндре, уравнительном резервуаре (в МПа или кгс/см), название станций, перегонов, номеров светофоров, ж.д. координаты, наличие связи со съемным носителем, требования нажатия рукоятки бдительности, что сужает функциональные возможности, снижая безопасность работы, надежность и эффективность управления движением поезда.
Кроме того, отсутствие монитора не позволяет отображать всю информацию на экране, что снижает оперативность ее восприятия машинистом, безопасность работы, надежность и эффективность управления движением поезда.
Имеющиеся три индикаторные кнопки на ПМ позволяют только физически переключать схему работы индикаторов и их невозможно использовать многофункционально (для ввода команд). Законченный набор функций, закрепленных за индикаторными кнопками ввода информации, ограничивает функциональные возможности устройства.
Также ограничено количество речевых сообщений ввиду недостаточной величины памяти (512 Кб), на которую записан звуковой файл, и без возможности сжатия информации. В настоящее время вся память заполнена, и добавить какие-либо речевые сообщения нельзя.
Таким образом, недостаточность сигнальных показаний сужает функциональные возможности комплекса, снижает оперативность в принятии решений машинистом, а также снижает надежность и эффективность управления движением поезда и безопасность работы.
Задачей изобретения является создание КИО САУТ (для САУТ-ЦМ/485) с системой индикации, отображающей для машиниста максимально необходимое количество информации, обеспечивающей принятие оптимальных решений при управлении поездом.
Техническим результатом является повышение надежности и эффективности управления движением поезда и безопасности работы путем расширения функциональных возможностей локомотивной аппаратуры комплекса информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда.
Комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда, содержит съемный носитель информации со своим блоком связи, блок согласования с портами ввода-вывода и пульт машиниста, связанные по интерфейсу RS-485 с системой автоматического управления торможением поезда, пульт машиниста содержит модуль питания и систему индикации.
В отличие от прототипа пульт машиниста дополнительно включает модуль сопроцессора на основе процессорного модуля для обеспечения реализации внешних интерфейсов, связанный с модулем регистрации для приема сигналов антенны спутниковой навигации, пульт машиниста через дополнительный интерфейс CAN взаимосвязан с блоком связи со съемным носителем информации, а система индикации выполнена в виде дисплея с клавиатурой.
Наличие сопроцессора обеспечивает реализацию различных внешних интерфейсов: RS-485 - для связи с САУТ ЦМ/485, RS-232 - для связи с внешними устройствами (например, с PC МОСТ) и программирования, CAN - для связи со съемным носителем информации, которые позволяют расширить функциональные возможности устройства.
Связь сопроцессора с приемной антенной GPS/Глонасс обеспечивает прием сигналов спутников GPS, что позволяет ввести в систему индикации дополнительные параметры по сравнению с прототипом: наличие соединения со спутником, автоматическую корректировку времени, дату, местоположение и направление движения поезда, расширяя функциональные возможности устройства.
Взаимосвязь пульта машиниста через дополнительный интерфейс CAN с блоком связи со съемным носителем информации позволяет ввести в систему индикации дополнительный по сравнению с прототипом параметр: наличие связи со съемным носителем.
Наличие сопроцессора с использованием процессорного модуля и операционной системы обеспечивает многофункциональное использование клавиш клавиатуры, что позволяет по сравнению с прототипом вводить максимально необходимое количество информации для машиниста, расширяя функциональные возможности устройства, повышая оперативность в принятии решений машинистом, надежность и эффективность управления движением поезда и безопасность работы.
Наличие дисплея вместо индикаторов позволяет наглядно отображать всю информацию на экране, что повышает оперативность ее восприятия машинистом, надежность, эффективность, и безопасность работы.
2
Таким образом, пульт машиниста позволяет вводить в систему индикации кроме параметров, указанных в прототипе, дополнительно следующие параметры движения поезда: автоматическую корректировку времени, дату, местоположение и направление движения поезда, наличие соединения со спутником связи, наличие включения телемеханической системы контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) и ключа электропневматического клапана автостопа (ЭПК), величины давления в тормозной магистрали, тормозном цилиндре, уравнительном резервуаре (в МПа или кгс/см), название станций, перегонов, номеров светофоров, ж.д. координаты, наличие связи со съемным носителем, требования нажатия рукоятки бдительности.
В пульте машиниста для звукового файла выделена большая область памяти по сравнению с прототипом, не менее 100 Мб за счет элементарной базы с увеличенной областью памяти и с возможностью сжатия записанного файла.
Все это расширяет функциональные возможности комплекса, позволяя наглядно и оптимально контролировать основные параметры движения поезда, что повышает оперативность в принятии решений машинистом, надежность и эффективность управления движением поезда и безопасность работы.
Таким образом, все заявляемые признаки являются существенными и решают поставленную задачу.
Комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда представлен на чертежах.
Фиг. 1 Структурная блок-схема КИО САУТ.
Фиг. 2 Структурная блок-схема пульта машиниста.
Комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда для САУТ-ЦМ/485, поз. 1, взаимосвязанный с последним по интерфейсу RS-485, поз. 2, содержит приемную антенну спутниковой навигации 3 (GPS/Глонасс), связанную с пультом машиниста 4, блок связи со съемным носителем информации 5, взаимосвязанный со съемным носителем информации 6 и блок согласования с портами ввода-вывода 7. Пульт машиниста 4 взаимосвязан с блоком связи со съемным носителем информации 5 через дополнительный интерфейс 8 (CAN), фиг. 1.
Пульт машиниста 4, блок связи со съемным носителем информации 5 и блок согласования с портами ввода-вывода 7 взаимосвязаны по интерфейсу 2 с системой автоматического управления торможением поезда 1.
Пульт машиниста 4 содержит модуль питания 9, связанный с модулем процессора 10 и модулем сопроцессора 11 (например, однокристальным микроконтроллером STM32F205RCT6), который связан с модулем ввода 12 (например, матричной клавиатурой). Модуль 10 (например, мезонинный процессорный модуль MINI 100 или ЦПМС) взаимосвязан с модулем вывода 13 (например, жидкокристаллическим дисплеем LVDS) и модулем усилителя звука 14, который в свою очередь связан с динамиком (не показан). Модуль 11 взаимосвязан с модулем приемника антенны GPS/Глонасс 15. Модуль интерфейса (CAN) 16 и модуль интерфейса (RS-485) 17 каждый взаимосвязан с модулем процессора 10 и связан с модулем питания 9. Модуль интерфейса (RS-232) 18 взаимосвязан с модулем сопроцессора 11 и связан с модулем питания 9, который также связан с модулем 15. Модуль процессора 10 взаимосвязан с модулем сопроцессора 11, фиг. 2.
Пульт машиниста 4 вместе с антенной спутниковой навигации 3 обеспечивает прием и обработку навигационных данных от спутников GPS/Глонасс и автоматическую коррекцию текущего времени.
Пульт машиниста 4 также обеспечивает индикацию основных параметров движения поезда и диагностической информации о работе САУТ-ЦМ/485 и КИО-САУТ, а также ввод дополнительной информации о поезде, используемой в алгоритмах САУТ-ЦМ/485.
Устройство работает следующим образом. Дополнительные сигналы, регистрируемые в КИО-САУТ, такие как «Ключ ЭПК», «КОН», «ТСКБМ», «Свисток», «Тифон», «ВК», «Компрессор» через блок 7 передаются в линию связи (RS-485) 2 и оттуда вместе с другими регистрируемыми в САУТ-ЦМ/485 1 сигналами, поступают через блок 5 в модуль памяти съемного носителя информации 6.
Сигналы, которые необходимы для визуального информирования машиниста, из линии связи (RS-485) 2 поступают через модуль интерфейса (RS-485) 17 в модуль процессора 10 и оттуда передаются на модуль вывода (дисплей) 13.
При программировании блоков КИО-САУТ или САУТ-ЦМ/485, подключенных к линии связи (RS-485) 2, файл рабочей программы со съемного носителя информации 6 через блок 5 и линию связи CAN 8 передается в модуль интерфейса (CAN) 16 пульта машиниста 4, затем в модуль процессора 10 и далее, через модуль интерфейса (RS-485) 17 - в линию связи (RS-485) 2 и в соответствующий блок локомотивной аппаратуры КИО-САУТ или САУТ-ЦМ/485.
Вывод на динамик (не показан) звуковых сообщений осуществляется из звуковой базы, хранящейся в модуле процессора 10 через модуль усилителя звука 14.
Переход в окно просмотра диагностической информации на дисплее 13 пульта машиниста 4, а также ввод управляющих команд в режиме диагностики системы КИО-САУТ производится с помощью клавиш модуля ввода 12.
Текущее местоположение движения поезда, определяется с помощью передачи сигналов с антенны GPS/Глонасс 3 через модуль приемника GPS/Глонасс 15, модуль сопроцессора 11, модуль процессора 10 на дисплей 13. Обмен данными со станционной аппаратурой осуществляется с помощью модуля интерфейса 18.
Таким образом, модуль сопроцессора 11 (с процессорным модулем 10) обеспечивает:
- обработку аналоговых и дискретных входных сигналов;
- обработку данных, поступающих по интерфейсным линиям;
- выполнение вычислительных алгоритмов;
- передачу данных по интерфейсным линиям;
- формирование аналоговых и дискретных выходных сигналов.