СПОСОБ ОРГАНИЗАЦИИ ВИЗУАЛЬНОЙ СПРАВОЧНО-ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ МАШИНИСТА ПОЕЗДА
MANAGEMENT OF TRAIN ENGINEMAN VISUAL INFO SUPPORT

Изобретение относится к локомотивным системам управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава на любых участках сети железных дорог.
Известен ряд устройств, выполняющих задачи обеспечения безопасного ведения поезда. Новые системы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), такие как европейская система управления движением поездов ETCS или немецкая система управления движением поездов на базе радиосвязи FFB с самого начала включают в себя ориентированный на дисплейную технику интерфейс пользователя для визуальной справочно-информационной поддержки машиниста (ж. «Железные дороги мира», №3, 2002, http://www.css-rzd.ru/zdm/03-2002/02054-1.htm).
Для правильной интерпретации отображаемой информации и минимизации ошибок машиниста учитываются некоторые базовые положения, в частности:
- в общем случае всю информацию отображают в визуальной форме с привлечением в необходимых случаях звуковых сигналов;
- состояния, зависимые от конкретной ситуации, могут отображаться символами или выделяемыми цветом полями, но при этом также необходим вывод коротких текстовых сообщений;
- машинисту должны выдаваться по возможности однозначные вспомогательные сообщения;
- при отображении информации использовать преимущественно привычные для машиниста символы.
Устройство для автоматического управления торможением поезда (САУТ) (RU 2283786, МПК: В60Т 8/172 (2006.01), B61L 3/12 (2006.01) позволяет осуществлять автоматический выбор и корректировку алгоритма управления служебным торможением поезда, в частности, расчет и реализацию тормозной траектории с определением фактического тормозного коэффициента для обеспечения заданной величины снижения скорости на заданном участке тормозного пути или прицельной остановки у запрещающего сигнала с учетом фактических условий движения, массы поезда, скорости движения и профиля пути.
С помощью системы управления движением пассажирского электровоза (УСАВП) (RU 2273567 С1, МПК: B60L 15/40 (2006.01), B61L 3/20 (2006.01) осуществляют расчет энергооптимального режима движения поезда по пути следования, выработку сигналов на управление тягой локомотива и торможением поезда для обеспечения реализации установленной скорости движения исходя из условий выполнения расписания при минимизации энергозатрат на тяговые нужды, установленной скорости подъезда к участкам ограничения скорости, светофорам, требующим снижения скорости, а также остановку поезда, осуществляя служебное торможение перед светофором с запрещающим сигналом. Кроме того, в УСАВП реализована автоматическая цифровая регистрация параметров работы локомотива и движения поезда на съемном энергонезависимом носителе информации, обеспечивающая возможность послерейсовой обработки записи и анализа режимов ведения поезда как машинистом, так и системой автоведения.
Комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У (RU 2248899 С1, МПК7: B61L 25/04 - прототип) для обеспечения безопасности и управления движением поезда при динамической визуализации функционально - ориентированной информации поддержки машиниста на интерфейсе АЛС реализует следующие основные функции:
- отображение сигналов АЛСН и АЛС-ЕН, параметров движения поезда (координат, скорости), текущего времени, информации о значениях целевой и допустимой скорости движения;
- световую сигнализацию «Внимание»;
- звуковую сигнализацию при изменении информации на блоке БИЛ-УВ (кроме координаты, времени и фактической скорости), давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также при нажатии на кнопки клавиатуры, нажатии и отпускании рукояток бдительности;
- ввод и отображение локомотивных и поездных характеристик;
- индикацию режима работы, готовности кассеты регистрации, а также информации ввода и тестирования;
- запись оперативной информации о движении поезда, локомотивных и поездных характеристик на кассете регистрации КР.
С помощью указанных устройств решение задачи обеспечения безопасности и управления движением поезда осуществляется интегрально: КЛУБ производит экстренное торможение поезда при проезде им запрещающего сигнала, САУТ - прицельную остановку поезда перед запрещающим сигналом с использованием режимов служебного торможения. Существенное внимание уделяется контролю бодрствования и бдительности машиниста. На полях интегрированного интерфейса систем, встроенного в лицевую панель пульта управления локомотивом, отображают функционально-ориентированную информацию поддержки машиниста.
Одним из решений по обеспечению рационального режима ведения поезда является создание условий для безошибочных управляющих действий машиниста локомотива на основе визуальной справочно-информационной поддержки, что может быть достигнуто не только путем индикации функциональных данных локомотивных и напольных блоков в текущий момент времени, что осуществляется в существующих локомотивных системах управления и обеспечения безопасности движения и является их недостатком.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является повышение уровня безопасности ведения поезда на любых участках сети железных дорог, в том числе при движении на станции, на основе визуальной справочно-информационной поддержки машиниста.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе повышения уровня безопасности ведения поезда, включающем динамическую визуализацию функционально-ориентированной информации поддержки машиниста на интерфейсе системы управления локомотивом на основе показаний автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), в том числе визуализацию общей поездной справочной информации, например, о профиле пути, данных о параметрах движения, о состоянии локомотивной аппаратуры, сигналов светофора и длины блок-участков, данных непрерывного контроля состояния тормозной системы и регулярного контроля бдительности машиниста, в отличие от прототипа на поле справочной информации интерфейса отображают дополнительные данные о поездной ситуации, влияющие на режим движения, в частности, значения продольного, поперечного и вертикального ускорений и данные о состоянии тормозной системы поезда с визуализацией соответствующего текстового указания для управляющих действий машиниста. Сведения о профиле пути отображают с помощью условных обозначений значимых путевых объектов, например, светофоров, участков с ограничением скорости, мостов, туннелей и станций, причем обрывоопасные участи пути, а также путь со сложными участками в кривых и недостаточной видимостью отображают в графическом виде в условном цвете. Кроме того, непрерывно производят прогнозный расчет скорости движения исходя из текущих фактических значений ускорений, параметров состава и особенностей профиля и плана пути, условными цветами отображают кривые изменения допускаемой и фактической скоростей с визуализацией текстовых указаний о возможных управляющих действиях машиниста. В момент пробы действия тормозов на установленных участках пути и при последующих торможениях поезда с учетом действий машиниста по управлению тормозами поезда производят прогнозный расчет ожидаемой кривой скорости в пути, при этом на интерфейсе системы управления локомотивом наряду с отображением графика текущей фактической скорости движения отображают график изменения скорости по прогнозному расчету с визуализацией данных о давлении в тормозной системе в процессе торможения и текстового указания и рекомендаций машинисту по выбору и изменению величины ступени торможения. При въезде на станцию на интерфейсе, кроме карты станции, дополнительно визуализируют информацию, характеризующую маршрут следования поезда.
Решение указанной задачи достигается также тем, что:
- при прохождении подвижным составом участков пути с опасными кривыми на интерфейсе системы управления локомотивом визуализируют текстовое указание машинисту о контрольном осмотре после торможения и отпуска тормозов в составе поезда;
- при отображении на поле справочной информации интерфейса значений продольного, поперечного и вертикального ускорений, диагностируемых в пути по данным акселерометра, визуализируют текстовое сообщение машинисту при достижении недопустимых значений этих ускорений;
- отображаемые на поле справочной информации интерфейса данные о состоянии тормозной системы поезда, включают, в частности, данные о значении давления в тормозной магистрали, тормозных цилиндрах, главном резервуаре и их динамическом изменении при торможении с визуализацией сообщения о достижения недопустимых значений контролируемых данных, в том числе об изменении плотности тормозной магистрали, измеренной до этого при полной пробе тормозов, и ее целостности;
- при въезде поезда на станцию изображение профиля пути на перегоне автоматически в увеличенном масштабе сменяют изображением участка путевой схемы станции с указанием возможных маршрутов следования поезда, стрелок, путевых светофоров и платформ, а затем отображают номер и координату начала пути приема, ограничение скорости на нем, условную длину пути в вагонах и длину в метрах и выделяют условной линией путь приема поезда на станции.
Заявляемый способ решает задачу повышения уровня безопасности ведения поезда на основе интеллектуальной поддержки машиниста, обеспечивая отображение на интерфейсе системы управления локомотивом необходимую динамическую графическую и цифровую информацию, визуализацию текстовых предупреждений и рекомендаций по управляющим действиям в каждом конкретном случае, предотвращая возможные неверные действия машиниста в критических ситуациях, а именно:
- информацию о давлении в тормозной системе поезда при отображении сопровождают конкретными рекомендациями по действиям в каждом конкретном случае, представляем ее динамическое изменение на графиках, тем самым предотвращая возможные неверные действия машиниста в критических ситуациях;
- расширен ряд диагностируемых параметров, например, контроль значений продольных ускорений, характеризующих плавность ведения поезда машинистом, а также поперечных и вертикальных ускорений(толчков), что может быть следствием грубых отступлений в содержании пути или подвижного состава, и может повлечь сход с рельсов. О недопустимых значениях ускорений в каждом конкретном случае машиниста предупреждают с помощью текстового сообщения на поле интерфейса;
- по результатам полной пробы действия тормозов с конкретными текстовыми рекомендациями по усилению ступени торможения, ограничению скорости и требования контрольной пробы действия тормозов с фиксацией в системе всех действий машиниста и всех нормативных диагностируемых параметров по результатам проверки тормозов;
- при непрерывном диагностировании тормозной системы локомотива в пути следования на основе прогнозных расчетов обеспечивают текстовое предупреждение машиниста о возможных отклонениях системы торможения от установленных норм;
- параметры профиля пути расширяют путем визуального указания участков в плане с опасными кривыми, требующими прохождения с определенной скоростью и повышенной бдительностью, а также текстовыми указаниями по возможному визуальному контролю состава на таких участках;
- прогнозирование скорости исходя из текущих величин ускорений с представлением в графическом виде прогнозных расчетов и текстовыми рекомендациями по возможным действиям машиниста в сложившейся поездной ситуации;
- отображение по запросу машиниста необходимой справочной информации в соответствии с параметрами поезда, введенными в справочную базу локомотивной системы.
Заявляемый способ обеспечивает в каждый текущий момент времени отображение на интерфейсе локомотивной системы управления дополнительной информации по переходным режимам ведения поезда, например, информации о предельных продольных, поперечных и вертикальных ускорениях на переломном профиле, а также информации о состоянии тормозной системы поезда с визуализацией соответствующего текстового указания для управляющих действий машиниста. Дополнительная информация значительно уменьшает вероятность ошибок в управляющих действиях машиниста. Кроме того, адекватность управляющих действий машиниста в соответствии с четкими рекомендациями на основе непрерывных прогнозных расчетов по фактическим и нормативным поездным параметрам является основой для решения задачи повышения уровня безопасности движения железнодорожного подвижного состава, что является актуальным в связи с ростом поездо-потоков по всем основным международным и внутренним направлениям и увеличением полигона железнодорожного сообщения.
Примеры реализации заявляемого способа представлены на чертежах.
На фиг.1 представлен пример визуализации информации при движении поезда по переломному профилю на перегоне;
на фиг.2 - при выполнении торможения;
на фиг.3 - при въезде на станцию.
Рабочее поле интерфейса АЛС в кабине машиниста поезда содержит ряд окон 1-8 для отображения функционально-ориентированной графической и текстовой информации, поступающей от общесистемного высокоскоростного CAN-интерфейса (CAN-250), для быстрой и надежной интерпретации получаемой информации и реагировании на нее машинистом.
В частности, в окне 1 отображают следующую информацию:
- текущее время в формате: «часы:минуты:секунды»;
- дата, в формате: «число, месяц, год»;
- режим ведения локомотива (литера П или М) соответствующая поездному или маневровому режиму ведения локомотива;
- индикатор наличия/отсутствия картриджа в составе системы;
- индикатор «АБ/ПАБ» автоматической/полуавтоматической блокировки;
- треугольник ПСС, который в неактивном состоянии выделяют серым цветом, а в активном состоянии - мигающим красным;
- стрелка направления движения локомотива;
- источник торможения, «Т» говорит о том, что происходит торможение, далее - источник торможения (машинист или система);
- индикатор исправной работы всей системы в целом.
В окне 2 отображают ситуационную и предупреждающую информацию, сообщения о состоянии тормозов, их параметрах, рекомендации системы по управлению тормозами, необходимости проведения соответствующих действий по проверке тормозов, разрыве или сверхнормативной утечки в магистрали, предупреждения разрывов поезда, предупреждения возможности проезда запрещающего сигнала светофора, информация о недопустимых поперечных и продольных ускорениях, предупреждения о приближении к значимым для ведения поезда объектам на пути (переезды, обрывные места, опасные участки, туннели и прочее). При приемке локомотива перед поездкой в поле окна 2 отображают результаты диагностики тормозов и все нормативные и диагностические параметры. При пробе действия тормозов отображают текстовые рекомендации по усилению ступени торможения, ограничению скорости или требования проведения контрольной пробы тормозов с последующей оценкой эффективности при каждом торможении. В пути следования отображают результаты диагностики тормозов и случаи отклонения параметров от значений установленных нормативных величин по плотности и целостности тормозной магистрали, а также случаи выявления недопустимых продольных, поперечных и вертикальных ускорений в пути следования. В случае переполнения окна 2 сообщениями, данные размещают в других окнах, например, в окне 4 и 5.
В окне 3 размещают условное изображение скоростемера в виде полуокружности со шкалой скоростей. Над основной шкалой 9 графически отображают условным цветом значение максимально допустимой скорости на данном участке пути. Стрелка 10 указывает текущую скорость поезда, кроме того, показания стрелки дублируют в цифровом виде. Справа от стрелки в цифровом виде красным цветом индуцируется значение ограничения скорости движения поезда на данном участке, дублируя значение, зафиксированное в графическом виде.
В окне 4 отображают текстовые требования к действиям машиниста локомотива в соответствии с поездной обстановкой, отображаемой в окне 2.
В окне 5 отображают информацию о расстоянии до ближайшего объекта на пути следования поезда (светофора, моста, туннеля, станции и другое).
В окне 6 в масштабе условно отображают поезд 14 с указанием его условной длины в вагонах и текущей координаты головы поезда, а также отображают шкалу скоростей, в соответствии с которой в верхней части поля интерфейса отображают значения ограничения скорости движения поезда с указанием в центре номинала значения ограничения скорости на соответствующих участках следования поезда. Значение ограничения скорости движения поезда отображают также графически в виде кривой 11. В момент, когда значение реальной скорости движения поезда превышает значение ее ограничения, срабатывает служебное или экстренное торможение поезда. Графически в виде кривой 12 иного цвета отображают динамику изменения фактической скорости движения поезда, пунктирной линией 13 - автоматически прогнозируемую скорость движения поезда с учетом реальных параметров поезда и текущих ускорений.
На перегоне (фиг.1) на условном изображении профиля впереди лежащего участка длиной от 5 до 10 км в масштабе условно отображают поезд 14 и значения уклонов и радиусов наиболее опасных кривых пути в цифровом и графическом виде 16. Обрывоопасные участи пути, участки с крутыми кривыми и недостаточной видимостью выделяют цветом. На шкале 15 отображают железнодорожные координаты и условные обозначения путевых объектов, значимых для ведения поезда (светофоры, начало и окончания опасных участков, мосты, туннели, станции и прочее), в соответствии с информацией базы данных - электронной картой.
В окнах 7 и 8 (фиг.2) при пробе действия тормозов в пути, а также при торможении поезда отображают в виде графиков 17 текущее состояние тормозной системы поезда (давление в тормозных цилиндрах и давление в тормозной и напорной магистрали) и изменение давления во времени в соответствии с действиями машиниста или системы. Параллельно в окне 4 отображают текстовые указания и рекомендации машинисту по использованию той или иной ступени торможения в зависимости от состояния системы, а также отображают результаты пробы действия тормозов и состояния системы после торможения. По окончанию торможения окна исчезают.
При въезде поезда на станцию (фиг.3), изображение профиля пути на поле интерфейса автоматически меняют на изображение участка путевой схемы станции с возможными маршрутами проследования поезда, стрелками и путевыми светофорами. Под изображением поезда указывают путь, ограничение скорости на нем, условную длину пути в вагонах и длину в метрах. Путь приема выделяют сплошной линией 18. В любом из свободных окнах размещают информация об технических особенностях станции.
Вся диагностическая, рекомендательная и справочная информация, отображенная на поле интерфейса в течение следования поезда по данному пути, может быть вызвана машинистом для просмотра в любой момент из базы данных. Одновременно возможно расширение функционально-ориентированной информации, вносимой в базу данных.
Таким образом, реализация способа, характеризующегося заявляемой совокупностью признаков, изложенных в формуле изобретения, обеспечит возможность успешного решения одной из актуальных задач по созданию системы обеспечения безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта, что законодательно определено как обеспечение состояния защищенности процесса движения железнодорожного подвижного состава и самого железнодорожного подвижного состава, при котором отсутствует недопустимый риск возникновения транспортных происшествий и их последствий, влекущих за собой причинение вреда жизни или здоровью граждан, вреда окружающей среде, имуществу физических или юридических лиц.