СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ПРИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГЕ
METHOD OF TRAINS CONTROL WITH ELECTRIC TRACTION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для регулирования движения поездов на участках с электрической тягой.
Уровень техники
Известен способ регулирования движения поездов на перегоне, основанный на контроле состояний путевых участков посредством рельсовых цепей и передачи информации на подвижной состав, ток сигнальной частоты от путевого генератора со станции приема пропускают по первой кабельной линии поочередно ко всем рельсовым цепям, посредством второй кабельной линии также поочередно ко всем рельсовым цепям подключают путевой приемник, с выхода которого информация о состоянии всех блок-участках поочередно поступает на станционную ЭВМ, установленную на посту электрической централизации, посредством которой формируют и передают по цифровому радиоканалу на локомотивы информацию о количестве свободных блок-участках, и информацию о номере пути приема на локомотивы поездов, которые подходят к станции приема, благодаря чему на локомотивных навигаторах появляется информация для осуществления ведения поезда, если в память локомотивной ЭВМ введена информация о плане и профиле пути, путевом развитии станции, весе и длине поезда, параметрах локомотива, то с помощью этой информации осуществляется в автоматическом или ручном режиме поддержание оптимальной скорости движения поезда [Патент РФ 2652319 РФ, Способ регулирования движения поездов на перегоне. Авторы: Полевой Ю.И., Горелик А.В., Мухин Л.В. БИ №21, 25 апреля 2018 г.].
Недостатком способа является использование рельсовых цепей и радиостанций.
Известен способ регулирования движения поездов системой автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры, основанный на контроле состояний рельсовых линий, передаче на подвижной состав информации о количестве свободных впереди лежащих рельсовых линий и параметрах маршрута приема (пропуска), отличающийся тем, что напряжение сигнальной частоты от транспортного модуля непрерывно подается в первую линейную цепь для осуществления питания через согласующие устройства в попарно соединенные рельсовые линии в интервалы времени, отведенные для контроля этих линий, к другим концам которых так же через согласующие устройства, посредством второй и третьей линейных цепей подключаются путевые приемники на постах ЭЦ, в следующие временные интервалы контролируются другие пары рельсовых линий, временные интервалы задаются с помощью тактовых генераторов с кварцевой стабилизацией, делителей частоты и счетчиков тактов, синхронизация которых осуществляется сигналами цикловой синхронизации, которые передаются по четвертой линейной цепи, в качестве таких сигналов используются кратковременные интервалы между длительными интервалами подачи питания на линейные установки, сигналы цикловой синхронизации формируется в транспортабельном модуле сразу на два направления, подключение напряжения сигнальной частоты к первой линии происходит в транспортабельном модуле, там же формируется и синхроинтервал, подключение согласующих элементов к первой второй и третьей линейным цепям осуществляется в линейных установках посредством электронных ключей, которые управляются счетными схемами, в которые входят тактовые генераторы, делители частоты и счетчики, входы которых подсоединены к электронным ключам так, чтобы обеспечить поочередный контроль состояний всех рельсовых линий, на входы путевых приемником на постах ЭЦ поступают аналоговые сигналы, которые затем в двоичном коде передаются на ЭВМ поста ЭЦ для обработки по алгоритму работы адаптивной рельсовой цепи, фазы сигналов на входах путевых приемников в смежных промежутках времени отличаются на 180° для того, чтобы снизить влияние инерционности фильтров, этому же способствует сокращение длительности стробирующего импульса, передаваемого от ЭВМ на путевой приемник [Н.Г. Егоренков, В.А. Кононов. Устройства телеуправления диспетчерской централизации системы «ЛУЧ». - М.: Транспорт, 1998, - 304 с.], это улучшает условия приема сигнала путевыми приборами при неполной синхронизации работы счетчиков на посту ЭЦ и линейных установках, полученная информация о состоянии рельсовых линий обрабатывается программой ЭВМ и совместно с информацией о номере пути приема (сквозного или безостановочного пропуска) по радиоканалу передается на подвижной состав, находящийся в зоне управления ЭВМ постов ЭЦ, зоной управления является участок от середины одного перегона до середины другого с расширением его в обе стороны на расстояние тормозного пути, расстояние, соответствующее времени восприятия сигнала, подготовки к торможению, инерционности действия тормозов и др. параметров поезда и пути (при длине рельсовой цепи 0, 5 км этот интервал составляет примерно восемь рельсовых цепей), с подвижного состава на посты ЭЦ ближайших станций поступает информация о координате головы подвижного состава, на подвижном составе с учетом принятой информации по радиоканалам с постов ЭЦ, а так же информации, хранящейся в памяти подвижного состава о параметрах пути, путевого развития станций и поезда с помощью ЭВМ определяется допустимая и оптимальная скорость движения поезда для каждой точки пути и выводится на экран локомотивного навигатора в виде кривых скоростей с отметками мест контроля бдительности, подготовки к торможению, начала торможения и места остановки поезда, а также выводятся на экран рекомендуемые позиции органов управления, которые устанавливаются посредством механических устройств управления скоростью движения поезда, вся информация записывается в «черный ящик» для последующего анализа при сбое в регулировании скорости движения поезда, а так же для реализации функции самообучения, во время движения поезда машинист контролирует совпадение расчетной и фактической скорости движения. [Патент №2662313 РФ, Способ регулирования движения поездов системой автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры, Полевой Ю.И., Горелик А.В. Опубл. 25. 07. 2018. Бюл. №21, МПК B61L 23/16].
Недостатком способа являются использование радиостанций. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено техническое решение, является осуществление обмена информацией между постами ЭЦ и локомотивами на участках с электрической тягой с помощью контактной сети.
Способ регулирования движения поездов на участках с электрической тягой, основанный на передаче на посты ЭЦ информации о состоянии перегонных и станционных путевых участках, положении стрелок, а на локомотивы - информация о состоянии путевых перегонных и станционных участках, установленных маршрутах, отличающийся тем, что
на станционные ЭВМ передается дополнительно информация о местонахождении локомотивов и номерах поездов;
информация на локомотивы передается с поста ЭЦ, когда они находятся на станции или пути перегона и движутся в сторону станции;
информация на локомотивы передается с поста ЭЦ о номерах установленных маршрутах приема и отправления;
информация с локомотива о его местонахождении и номере поезда на пост ЭЦ станции приема передается при следовании поезда по перегону или станции в фиксированные интервалы времени;
для обмена информацией между локомотивами и постами ЭЦ предусматривается включение между контактными проводами перегонов, станций и рельсами выходов узлов подключения УП, входы которых через коммутационные блоки соединены с выходами генераторов Г и входами приемников П;
входы генераторов Г и выходы приемников П соединены со станционными ЭВМ, которые управляют работой генератора Г, формируя приказы телеуправления ТУ для локомотива, и воспринимают приказ телесигнализации ТС с локомотива;
для исключения влияния высокого напряжения контактной сети на работу станционных устройств обмена информацией между контактными проводами и узлами подключения УП включены фильтры-пробки Фпт на частоте тягового тока;
для исключения шунтирования сигнальных токов приборами тяговой подстанции между питающим фидером и контактным проводом включены фильтры-пробки Фпс на частоте сигнального тока;
для передачи сигналов ТУ предусмотрены частоты f1 и f2, для передачи сигналов ТС - f3 и f4;
генераторы Г и приемники П непрерывно подключены к станционной контактной сети, подключение генераторов Г и приемников П к перегонной контактной сети осуществляется при условии, что поезда по пути перегона движутся в сторону станции;
для обмена информацией между постами ЭЦ и локомотивами предусматривается включение между пантографами и рельсами выхода локомотивного узла подключения УПЛ, входы которого через коммутационный блок КБ соединены с выходом локомотивного генератора ГЛ и входом локомотивного приемника ПЛ;
вход локомотивного генератора ГЛ и выход локомотивного приемника ПЛ соединены с локомотивной ЭВМ, которая управляет работой локомотивного генератора ГЛ, формируя приказ ТС для поста ЭЦ, и воспринимает приказ ТУ с поста ЭЦ;
для исключения влияния высокого напряжения контактной сети на работу локомотивных устройств обмена информацией между пантографом и локомотивным узлом УПЛ включен фильтр-пробка Фпт на частоте тягового тока.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен схематический план участка; на фиг. 2 - схема подключения к контактной сети стационарных узлов обмена информацией; на фиг. 3 - схема фильтров и узлов подключения; на фиг. 4 - схема коммутационного блока; на фиг. 5 - схема подключения локомотивных узлов обмена информацией.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-5 и в тексте приведены следующие обозначения:
1 и 2 - планы станций Б и В;
3 и 4 - планы перегонов АБ и БВ;
5 - рельсы;
6 - тяговая подстанция ТП;
7 и 8 - посты ЭЦ станций Б и В;
9, 10, 11, 12 и 13 - фильтры-пробки Фпс для исключения сигнального тока, работающие в условиях влияния больших тяговых токов (1 кА);
14, 15, 16, 17 и 18 - фильтры-пробки Фпт для исключения тягового тока, работающие в условиях влияния больших напряжений (30 кВ);
19, 20, 21, 22 и 23 - узлы подключения к контактным проводам КП перегона АБ (УПБА), станции Б (УПБ), перегона БВ=ВБ (УПБВ или УПВБ, подключение осуществляется с одной или другой стороны), станции Б (УПБ) соответственно;
24, 25, 26, 27 и 28 - высоковольтные разъединители РВ;
29 - станционная ЭВМ ЭВМС;
30 - генератор Г (линейный);
31 - приемник П (линейный);
32 - коммутационный блок КБ (линейный);
33 - ФО отсасывающий фидер;
34 - соединительная линия между ТП 6, РВ 24;
35 - соединительная линия между Фпс 9 и РВ 25;
36 - соединительная линия между РВ 24, РВ 25 и РВ 26;
37 - соединительная линия между РВ 26, РВ 27 и Фпс 10;
38 - соединительная линия между РВ 27, РВ 28, Фпс 11 и Фпс 12;
39 - соединительная линия между РВ 28, Фпс 13;
40 - соединительная линия между Фпс 9 и Фпт 14;
41 - соединительная линия между Фпс 10 и Фпт 15;
42 - соединительная линия между Фпс 11, Фпт 16 и Фпс 12;
43 - соединительная линия между Фпс 12, Фпт 17;
44 - соединительная линия между Фпс 13 и Фпт 18;
45 - соединительная линия между ЭВМС 29 и Г 30;
46 - соединительная линия между ЭВМС 29 и П 31;
47 - соединительная линия между ЭВМС 29 и КБ 32;
48 - соединительная линия между Фпт 14 и УПБА 19;
49 - соединительная линия между Фпт 15 и УПБ 20;
50 - соединительная линия между Г 30 и КБ 32;
51 - соединительная линия между П 31 и КБ 32;
52 - соединительная линия между Фпт 16 и УПБВ 21;
53 - соединительная линия между Фпт 17 и УПБВ 22;
54 - соединительная линия между Фпт 18 и УПБ 23;
55 - соединительная линия между УПВ 20 и КБ 32;
56 - соединительная линия между УПБВ 21 и КБ 32;
57 - соединительная линия между УПВ 23 и постом ЭЦБ 8;
58 - соединительная линия УПБА 19 и КБ 32;
59 - соединительная линия между УПВБ 22 и постом ЭЦБ 8;
60, 61, 62, 63 и 64 - соединительные линии между рельсами 5 и УПБА 19, УПБ 20, УПБВ 21, УПВБ 22, УПВ 23 соответственно;
65, 66, 67 и 68 - трансформаторы T1, Т2, Т3 и Т4 соответственно;
69, 70, 71 и 72 - конденсаторы C1, С2, С3 и С4 соответственно;
73 и 74 - двухпроводная цепь (на фиг. 3) 58 (на фиг. 2, 3 и 4);
75 и 76 - двухпроводная цепь 55;
77 и 78 - двухпроводная цепь 56;
79 - фильтр ФА;
80 и 81 - реле ИНН и НЧЧ соответственно (ННН - реле направления нечетной горловины возбуждено при нечетном движении поезда, НЧЧ - реле направления четной горловины возбуждено при четном движении поезда);
82 и 83 - контакты реле ННН;
84 и 85 - контакты реле НЧЧ;
86 и 87 - двухпроводная цепь 50;
88 и 89 - двухпроводная цепь 51;
90 и 91 - двухпроводная цепь 47;
92 и 93 - двухпроводная цепь 58;
94 и 95 - двухпроводная цепь 55;
96 и 97 - двухпроводная цепь 56;
98 - пантограф;
99 - локомотивный фильтр-пробка исключения тягового тока Фптл;
100 - локомотивная ЭВМ ЭВМЛ;
101 - локомотивный генератор ГЛ;
102 - локомотивный приемник ПЛ;
103 - тяговые двигатели ТД (имеют большое сопротивление на частоте сигнального тока для связи локомотива с постом ЭЦ);
104 - локомотивное устройство подключения УПЛ;
105 - локомотивный блок коммутатора КБЛ содержит (только) разделительный фильтр;
106 - соединительная линия между пантографом 98, фильтром Фптл 99 и тяговыми двигателями ТД 103;
107 - соединительная линия между ЭВМЛ 100 и ГЛ 101;
108 - соединительная линия между ЭВМЛ 100 и ПЛ 102;
109 - соединительная линия между Фптл 99 и УПЛ 104;
110 - соединительная линия между ГЛ 101 и КБЛ 105;
111 - соединительная линия между ПЛ 102 и КБЛ 105;
112 - соединительная линия между УПЛ 104 и КБЛ 105;
113 - соединительная линия между ТД 103, УПЛ 104 и корпусом локомотива;
114, 115, 116 и 117 - локомотивные колесные пары;
ФП - питающий фидер (фиг. 2);
КП - контактный провод (фиг. 2).
Действие способа регулирования движения поездов осуществляется с использованием контактной сети для обмена информацией между постами ЭЦ и локомотивами поездов. На фиг. 1 представлен схематический план участка. Для реализации способа (фиг. 2) необходимы: фильтры-пробки сигнального тока Фпс (9-13), которые могут работать в условиях протекания значительных тяговых токах, фильтры-пробки тягового тока Фпт (14-18), которые могут работать в условиях значительных напряжений контактной сети; узлы подключения к проводам контактной сети (19-23) перегона АБ (УПБА 19), станции Б (УПБ 20), перегона БВ (УПБВ 21, УПВБ 22), станции В (УПВ 23) соответственно. Высоковольтные разъединители РВ (24-28), позволяют осуществить питание контактных проводов станций и перегонов от смежных тяговых подстанций (ТП 6 - одна из них).
Тяговый ток протекает от ТП 6 через РВ (24-28), (питающий фидер ФП), Фпс (9-13), контактные провода КП - соединительные линия (40-44), тяговые двигатели на локомотивах (на фиг. 1 не представлены, на фиг. 5 обозначен ТД 103), рельсы 5 (фиг. 5 и 2) и отсасывающий фидер ФО 33.
Принимаемые и передаваемые с поста ЭЦБ 7 (фиг. 2) сигналы дешифруются и шифруются ЭВМС 29, с участием соединительной линии СЛ 45 управляется генератор Г 30, а по СЛ 46 принимается информация с приемника П 31. По СЛ 47 передается информация в коммутационный блок КБ 32 о направлении движении на прилегающих перегонах. При нечетном направлении движения на перегоне с нечетной стороны возбуждается реле направления ННН 80 по СЛ 90 (фиг. 4), при четном направлении движения на перегоне с четной стороны возбуждается реле направления НЧЧ 81 по СЛ 91 с участием минусового М 82 полюса источника питания. Это позволяет подключить к фильтру ФА посредством соединительных линий СЛ 94 и 95 соединительные линии СЛ 92 и 93 (58), если на перегоне с нечетной стороны станции установлено нечетное движение, или/и посредством соединительных линий СЛ 94 и 95 соединительные линии СЛ 96 и 97 (56), если на перегоне с четной стороны станции установлено четное движение. Станционная контактная сеть посредством СЛ 94 и 95 (55) непрерывно подключена к фильтру ФА 79. СЛ 86 и 87 (50) соединяет с фильтром ФА 79 генератор Г 30, а СЛ 88 и 89 (51) - приемник П 31. СЛ 55 (фиг. 2) посредством узла подключения УПБ 20, СЛ 61, СЛ 49, фильтра Фпт 41 соединяет КБ 32 со станционной контактной сетью 41 и рельсами 5. СЛ 58 посредством узла подключения УПБА 19, СЛ 60, СЛ 48, фильтра Фпт 14 соединяет КБ 32 с перегонной контактной сетью 40 у нечетной горловины станции и рельсами 5. СЛ 56 посредством узла подключения УПБВ 21, СЛ 62, СЛ 52, фильтра Фпт 16 соединяет КБ 32 с перегонной контактной сетью 42 у четной горловины станции и рельсами 5.
Аналогично ЭЦВ 8 посредством УПВБ 22, Фпт 17, СЛ 63, СЛ 53, СЛ 63 соединяется с перегонной контактной сетью 43 у нечетной горловины станции и рельсами 5, а посредством узла подключения УПВ 23 СЛ 64, СЛ 54, фильтра Фпт 18 соединяет КБ 32 (в ЭЦВ 8) со станционной контактной сетью 44 и рельсами 5.
Для работы стационарных устройств (фиг. 2 и 3) необходимы фильтры Фпс (9-13), Фпт (14-18), и устройства подключения к контактным проводам УП (19-23), которые подвержены влиянию высоких напряжений и токов. Фильтры Фпс исключают пропуск сигнального тока (фильтр-пробка для сигнального тока), пропускают большой тяговый ток. Фильтры Фпт исключают пропуск тягового тока (фильтр-пробка для тягового тока), находятся под большим напряжением тягового тока. Схемы фильтров Фпс и Фпт аналогичны. Фильтры содержат трансформаторы Т1 65 и конденсаторы С1 69. Схемы устройств подключения УП (19, 20, 21,…) аналогичны, они содержат трансформаторы Т2 66, Т3 67, Т4 68, …, конденсаторы С2 70, С3 71, С4 72, ….
Коммутационные блоки КБ 32 обеспечивают непрерывное подключение генератора Г 45 и приемника П 46 (на всех станциях) к станционным контактным поводам 41, 44, …, кроме того они обеспечивают подключение генератора Г 45 и приемника П 46 (на всех перегонах), в том случае, если установлено направление движения в сторону станции (фиг. 3 и 4).
На фиг. 5 представлена схема подключения локомотивных узлов обмена информацией. Тяговый ток от контактного провода 40 через пантограф 98, соединительную линию СЛ 106 тяговые двигатели ТД 103, СЛ 113, колесные пары 114, 115, 116 и 117 стекает к рельсам 5. Сигнальный ток от контактного провода 40 через пантограф 98, соединительную линию СЛ 106, локомотивный фильтр Фтпл 99, СЛ 109, локомотивное устройство подключения УПЛ 104, СЛ 113, колесные пары 114, 115, 116 и 117 стекает к рельсам 5. УПЛ 104 по СЛ 112, коммутационный блок КБЛ 105 (содержит только разделительный фильтр, который на фиг. 5 не представлен) СЛ 110 и 111 соединен с ГЛ 101 и ПЛ 102. Сигнальные частоты (активная и пассивная) локомотивного генератора ГЛ 101 соответствуют частотам приемника П 46. Сигнальные частоты (активная и пассивная) локомотивного приемника ПЛ 102 соответствуют частотам генератора Г 45.
Принимаемые и передаваемые с поста ЭЦБ 7 (фиг. 2) сигналы дешифруются и шифруются ЭВМЛ 100, по соединительной линии СЛ 107 управляется генератор ГЛ 101, а по СЛ 108 принимается информация с приемника ПЛ 102. КБЛ 105 с помощью СЛ 110 и 111 соединяет ГЛ 101 и ПЛ 102 с СЛ 112.
На станционные ЭВМ передается информация о местонахождении локомотивов и номерах поездов;
информация на локомотивы передается с поста ЭЦ, когда они находятся на станции или пути перегона, если поезд движется в сторону станции;
информация на локомотивы передается с поста ЭЦ о состоянии путевых станционных участках, перегонных участках пути приема и пути отправления;
информация с локомотива о его местонахождении и номере поезда на пост ЭЦ станции приема передается при следовании поезда по перегону или станции в фиксированные интервалы времени.