ЛОКОМОТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ НЕОБОСНОВАННЫХ ЭКСТРЕННЫХ ТОРМОЖЕНИЙ
LOCOMOTIVE DEVICE PREVENTING UNREASONABLE EMERGENCY BRAKING

Изобретение относится к области управления движением поездов на железных дорогах и может быть использовано в системах повышения безопасности движения.
Экстренные торможения являются источником повышенного риска и нарушений безопасности движения. Опыт грузовых и пассажирских перевозок, подтверждаемый устойчивыми статистическими данными, показывает, что в большом числе случаев экстренные торможения приводят к заклиниванию колесных пар и травмированию пассажиров в пассажирских поездах, разрывам и выдавливанию вагонов в грузовых поездах, т.е. приводят к прямому нарушению безопасности движения. Экстренное торможение машинист должен применять при прямой угрозе безопасности движения, в том числе при угрозе столкновения с поездом или вагонами, при занятом переезде, при угрозе наезда на людей, а также оно должно применяться автоматически, когда служебное торможение применяется недостаточно эффективно или вообще не применяется в случаях не подтверждения машинистом бдительности, угрозе проезда запрещающего сигнала. В остальных случаях автоматика или машинист обязаны заблаговременно снижать скорость или останавливать поезд ступенчатым служебным торможением, не допускающим заклинивания колесных пар при исправно действующем тормозном оборудовании локомотива и вагонов.
В настоящее время большая часть экстренных торможений происходит, например, при сбоях в работе автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), когда происходит ложный сброс допустимого значения скорости, что является необоснованным и только снижает безопасность движения. Такие экстренные торможения необходимо по возможности предупреждать и требуемое снижение скорости осуществлять ступенчатым служебным торможением.
Известна система АЛСН (см. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия. / Гл. ред. Н.С.Конарев. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994 - с.18.), осуществляющая контроль скорости поезда и его торможение при превышении установленного допускаемого значения скорости, содержащая дешифратор кодовых сигналов в рельсах, измеритель фактической скорости, устройство контроля скорости и электропневматический клапан (ЭПК). Недостатком известной системы АЛСН являются ее ограниченные управляющие возможности - система воздействует только на ЭПК, действие которого вызывает экстренное торможение поезда; система не имеет узлов сопряжения со служебным ступенчатым торможением и не способна реагировать на сбои, нарушающие нормальную работу АЛСН и могущие приводить к необоснованным экстренным торможениям.
Известна также система автоматического управления торможением САУТ (см. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия. / Гл. ред. Н.С.Конарев. - М: Большая Российская энциклопедия, 1994 - с.19). Система содержит измеритель пройденного пути, измеритель фактической скорости, блок сравнения скоростей, формирователь (программный блок) задания допустимых значений скорости. Управляющие возможности системы расширены. В ней предусмотрено служебное торможение. Недостатком системы является необходимость использования дорогостоящего путевого оборудования, отсутствие автономности - в систему необходимо вводить показания устройств АЛСН, а также ее неспособность реагировать на сбои, нарушающие нормальную работу АЛСН и могущие приводить к необоснованным экстренным торможениям.
Наиболее близкой к заявляемому устройству является система автоматического регулирования скорости (АРС), описанная в «Железнодорожный транспорт: Энциклопедия». / Гл. ред. Н.С.Конарев. - М: Большая Российская энциклопедия, 1994 - С.20. Система содержит формирователь допустимых скоростей движения, измеритель фактической скорости и пройденного пути, блок сравнения скоростей. В системе предусмотрено автоматическое включение служебного торможения и контроля правильности выполнения этой команды, при невыполнении которой с помощью ЭПК включается экстренное торможение. Недостатком системы является ее неспособность реагировать на сбои, нарушающие нормальную работу АЛСН и могущие приводить к необоснованным экстренным торможениям.
Технический результат заключается в создании локомотивного устройства предупреждения необоснованных экстренных торможений, обладающего способностью исключать большую часть необоснованных экстренных торможений, повышенной надежностью и безопасностью и не требующего для своей работы дополнительного путевого оборудования.
Технический результат достигается тем, что в локомотивное устройство предупреждения необоснованных экстренных торможений, содержащее измеритель фактической скорости подвижного состава и проходимого им пути, связанный с блоком сравнения фактической и допустимой скоростей, локомотивный дешифратор автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, связанный с формирователем допустимых значений скорости, а также блок управления экстренным торможением, связанный с электропневматическим клапаном, дополнительно введены связанный с локомотивным дешифратором индикатор смены показаний локомотивного светофора с Желтого сигнала на Красно-Желтый, селектор разности фактической и допустимой скоростей, сбрасываемый счетчик пройденного пути, два логических элемента И, два логических элемента ИЛИ, блок управления служебным торможением, блок контроля включения служебного торможения, выход которого соединен с одним из входов блока управления экстренным торможением, а также блок индикации машиниста, соединенный со вторым логическим элементом И, причем сбрасываемый счетчик пройденного пути соединен с индикатором смены показаний локомотивного светофора с Желтого сигнала на Красно-Желтый и со вторым выходом измерителя фактической скорости подвижного состава и проходимого им пути, формирователь допустимых значений скорости соединен со вторым входом блока сравнения фактической и допустимой скоростей, с выходом которого соединен селектор разности фактической и допустимой скоростей, первый выход селектора разности фактической и допустимой скоростей соединен с первым входом первого логического элемента ИЛИ, второй выход селектора разности фактической и допустимой скоростей соединен с первым входом блока управления служебным торможением, третий выход селектора разности фактической и допустимой скоростей соединен с первым входом второго логического элемента ИЛИ, а четвертый выход селектора разности фактической и допустимой скоростей соединен с первыми входами логических элементов И, а также с одним из входов блока контроля включения служебного торможения, другой вход которого соединен с выходом блока управления служебным торможением, вторые входы логических элементов И соединены с выходом локомотивного дешифратора, по которому передается Красный сигнал на локомотивный светофор, а третьи входы логических элементов И соединены соответственно с двумя выходами сбрасываемого счетчика пройденного пути, выход первого логического элемента И соединен со вторым входом блока управления экстренным торможением и вторым входом второго логического элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом блока управления служебным торможением, выход второго логического элемента И дополнительно соединен со вторым входом первого логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом блока управления служебным торможением.
На чертеже представлена структурная схема локомотивного устройства предупреждения необоснованных экстренных торможений.
ф
ф
доп
доп.
доп
Устройство содержит измеритель 1 фактической скорости подвижного состава и проходимого пути. В упомянутом измерителе 1 фактической скорости подвижного состава и проходимого им пути поступающие в него данные с приемника GPS или другого источника информации о движении подвижного состава преобразуются в скорость локомотива (V) и значение пройденного локомотивом пути (S). Один из выходов измерителя 1 фактической скорости подвижного состава и проходимого пути соединен с блоком 2 сравнения фактической и допустимой скоростей. Локомотивный дешифратор 3 сигналов АЛСН соединен с формирователем 4 допустимых значений скорости (V) и индикатором 5 смены показаний локомотивного светофора с Желтого (предупреждающего) сигнала на Красно-Желтый (предупреждающе-запрещающий) сигнал. В дешифратор 3 сигналов АЛСН поступают сигналы от путевых устройств АЛСН, соответствующие поездной ситуации на впереди расположенных блок-участках пути. В дешифраторе 3 АЛСН принятые сигналы преобразуются в текущие показания локомотивного светофора, которые поступают на формирователь 4 допустимых значений скорости V В формирователе 4 допустимых значений скорости V в зависимости от поступившего показания локомотивного светофора из набора значений допустимой скорости выбирается допустимое на данный момент времени и это значение передается в блок 2 сравнения фактической и допустимой скоростей. Последний соединен с селектором 6 разности фактической и допустимой скоростей. В зависимости от значений разности фактической и допустимой скоростей сигналы от селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей поступают в другие элементы локомотивного устройства предупреждения необоснованных экстренных торможений.
Индикатор 5 смены показаний локомотивного светофора с Желтого (предупреждающего) сигнала на Красно-Желтый (предупреждающе-запрещающий) сигнал соединен со сбрасываемым счетчиком 7 пройденного пути. Последний соединен также со вторым выходом измерителя 1 фактической скорости подвижного состава и проходимого им пути.
Первый и третий выходы селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей соединены с первыми входами первого 8 и второго 9 логических элементов ИЛИ соответственно. Второй выход селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей соединен с первым входом 10 блока управления служебным торможением (БУСТ), а четвертый выход селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей соединен с одним из входов блока 11 контроля включения служебного торможения (БКВСТ) и с первыми входами логических элементов «И» 12 и 13.
Выход локомотивного дешифратора 3 сигналов АЛСН, по которому передается Красный (запрещающий) сигнал на локомотивный светофор, соединен со вторыми входами логических элементов «И» 12 и 13, третьи входы которых соединены с выходами сбрасываемого счетчика 7 пройденного пути.
Выход первого логического элемента И 12 соединен с вторыми входами блока 14 управления экстренным торможением (БУЭТ) и второго 9 логического элемента ИЛИ.
Выход второго 9 логического элемента ИЛИ соединен со вторым входом блока 10 управления служебным торможением. Выход блока 10 управления служебным торможением соединен со вторым входом блока 11 контроля включения служебного торможения. Блок 11 контроля включения служебного торможения соединен с первым входом блока 14 управления экстренным торможением. Упомянутый блок 14 управления экстренным торможением соединен с электропневматическим клапаном 16 (ЭПК) системы управления тормозами локомотива.
Выход второго логического элемента И 13 соединен со вторым входом первого 8 логического элемента ИЛИ и с блоком 15 индикации машиниста (БИМ).
Выход первого 8 логического элемента ИЛИ соединен с третьим входом блока 10 управления служебным торможением.
Устройство работает следующим образом.
доп
ф
доп
ф
доп
В процессе движения подвижного состава по железнодорожному участку измеритель 1 фактической скорости подвижного состава и проходимого им пути, локомотивный дешифратор 3 сигналов АЛСН и формирователь 4 допустимых значений скорости V определяют и передают на входы блока 2 сравнения фактической и допустимой скоростей подвижного состава два значения скорости - фактическую V и допустимую V для текущего значения кодового сигнала АЛСН. В блоке 2 сравнения фактической и допустимой скоростей вычисляют разность этих скоростей (ΔV=V-V), и соответствующее значение разности скоростей передается в селектор 6 разности фактической и допустимой скоростей.
Если фактическая скорость не превышает допустимого значения, т.е. если ΔV≤0, то рассматриваемое устройство не оказывает на тормозную систему подвижного состава никакого воздействия. С третьего выхода селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей на первый вход второго 9 логического элемента ИЛИ поступает сигнал, в соответствии с которым блокируется блок 10 управления служебным торможением. Поскольку в блок 11 контроля включения служебного торможения не поступают сигналы от блока 10 управления служебным торможением и отсутствует сигнал 0<ΔV≤10 км/ч с выхода 4 селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей, он не выдает сигнал на блок 14 включения экстренного торможения, так как необходимость в экстренном торможении отсутствует.
При штатной смене показаний локомотивного дешифратора 3 сигналов АЛСН на более запрещающие или в случае сбоя преобразования указанным дешифратором 3 сигналов от путевых устройств АЛСН и выдачи им сигнала, соответствующего индикатору локомотивного светофора «БЕЛЫЙ», допустимое значение скорости должно скачкообразно уменьшиться. В этом случае снижение фактической скорости до допустимого значения осуществляется служебным торможением в соответствии с сигналами селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей, подаваемым на его первый и второй выходы. Если значение разности скоростей относительно невелико и составляет от 10 до 30 км/ч, то включается первая ступень служебного торможения, а именно от выхода 2 селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей сигнал подается на первый вход первого 10 блока управления служебным торможением. Если рассогласование скоростей равно или превышает 30 км/ч, то с выхода 1 селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей подается сигнал на первый вход первого 8 логического элемента ИЛИ. От первого 8 логического элемента ИЛИ сигнал поступает на третий вход блока 10 управления служебным торможением (управление второй ступенью служебного торможения). Одновременно с этим (поскольку разница скоростей больше нуля) поступает второй сигнал с четвертого выхода селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей на первый вход блока 11 контроля включения служебного торможения. При наличии при этом сигнала от блока 10 управления служебным торможением на входе блока 11 контроля включения служебного торможения последний активизирует свой выход и блокирует включение экстренного торможения.
Если разность между фактической и допустимой скоростями не превышает 10 км/ч, то сигнал с выхода 4 селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей поступает на входы блока 11 контроля включения служебного торможения и обоих 12, 13 логических элементов И. В этом случае при отсутствии препятствий на пути следования подвижного состава его движение продолжается, как обычно, регулирование скорости не осуществляется. В случае наличия впереди на пути следования подвижного состава препятствия от локомотивного дешифратора 3 сигналов АЛСН на локомотивный светофор и на индикатор 5 смены показаний локомотивного светофора с Желтого (предупреждающего) сигнала на Красно-Желтый (предупреждающе-запрещающий) поступает сигнал, соответствующий Красно-Желтому показанию локомотивного светофора. Указанный индикатор 5 подает сигнал на второй вход сбрасываемого счетчика 7 пройденного пути, в соответствии с которым показания последнего обнуляются и начинается отсчет пройденного пути по опасному блок-участку железнодорожного пути. Если в этом случае происходит сбой в расшифровке показаний информации от путевых устройств АЛСН, то на вторые входы логических элементов И 12, 13 с локомотивного дешифратора 3 сигналов АЛСН поступает сигнал Красный, запрещающий движение. Если пройденный путь по этому блок-участку не превышает 400 м (все значения приведены для примера из расчета самого короткого блок-участка и могут быть изменены), то сигнал со второго выхода сбрасываемого счетчика 7 пройденного пути поступает на третий вход второго 13 логического элемента И и активизирует его, так как на все его три входа поступают сигналы. От этого элемента сигнал поступает в блок индикации 15 машиниста, предупреждая его об опасности, и на второй вход первого 8 логического элемента ИЛИ. От первого 8 логического элемента ИЛИ сигнал поступает на третий вход блока 10 управления служебным торможением, активизируя его. На блок 11 контроля включения служебного торможения поступает сигнал от четвертого выхода селектора 6 разности фактической и допустимой скоростей. Таким образом, осуществляется более глубокое служебное торможение и его контроль.
Если значение пройденного пути по опасному блок-участку превышает 400 м, то подается команда на экстренное торможение. В этом случае сигнал от сбрасываемого счетчика 7 пройденного пути поступает на третий вход первого 12 логического элемента И. Таким образом, на все входы первого 12 логического элемента И поступают сигналы, он активизируется, и сигнал с его выхода поступает на второй вход блока 14 управления экстренным торможением, а от него на электропневматический клапан 16, в результате чего происходит включение экстренного торможения.
Введение в предлагаемое устройство селектора разности фактической и допустимой скоростей, индикатора смены показаний локомотивного светофора с Желтого (предупреждающего) сигнала на Красно-Желтый (предупреждающе-запрещающий) сигнал, сбрасываемого счетчика пройденного пути, двух логических элементов И, двух логических элементов ИЛИ, блока управления служебным торможением, блока контроля включения служебного торможения и блока индикации машиниста позволяет исключить большую часть необоснованных экстренных торможений, повысить надежность и безопасность работы устройства.