Способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков, светофоров и обнаружением вмешательства в логику работы
METHOD FOR INTERVAL REGULATION OF TRAIN TRAFFIC, USING BLOCK SECTIONS, TRAFFIC LIGHTS, AND DETECTION OF INTERFERENCE IN OPERATION LOGIC

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для интервального регулирования движения поездов на участках железных дорог, оборудованных автоматической блокировкой с рельсовыми цепями, в которых сигналы для каналов «путь-путь» и «путь-локомотив» одинаковы во всех режимах работы.
Уровень техники
Существующие технические средства интервального регулирования движения поездов на перегонах, выполненные преимущественно с использованием релейной элементной базы, допускают вмешательство в свою работу путем изменения монтажа отдельных составных частей. Такое изменение монтажа может приводить:
- к искажению сигналов на входе сигнальной установки системы интервального регулирования движения поездов (логика работы системы остается неизменной, однако формируемые ею сигналы не будут учитывать текущей поездной обстановки);
- к искажению сигналов, формируемых сигнальной установкой системы интервального регулирования движения поездов (сигналы на входе системы соответствуют поездной обстановке, при этом сигналы, содержащие приказы разрешения на движение, допустимые и/или целевые скорости не соответствуют поездной обстановке).
Результатом вмешательства как в первом, так и во втором случае является снижение уровня безопасности движения поездов и, как следствие, столкновение железнодорожного подвижного состава. Пример искажения сигналов, формируемых сигнальной установкой системы интервального регулирования движения поездов, подробно описан в Информационном письме по случаю транспортного происшествия допущенного 03.08.2021 на перегоне Алеур - Бушулей Забайкальской железной дороги - филиала ОАО «РЖД», (https://uugzdn.tu.rostransnadzor.gov.ru/новости/novostiural/document/70920).
В связи с вышеизложенным особое внимание должно уделяться системам интервального регулирования на базе автоматической блокировки с рельсовыми цепями, в которых сигналы контроля рельсовой линии одинаковы для каналов «путь-путь» и «путь-локомотив» во всех режимах работы, например известной числовой кодовой автоблокировке ЧКАБ (Казаков А.А., Казаков Е.А. Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - 7-е изд., перераб. и доп. - М., Транспорт, 1980. - 360 с.). Это связано с тем, что такие системы являются децентрализованными, в них отсутствует дополнительный канал связи между отдельными сигнальными установками, а, значит, отсутствует возможность валидации целостности алгоритма работы системы интервального регулирования движения поездов и отсутствуют механизмы обнаружения искажений сигналов, формируемых сигнальной установкой, и предупреждения дежурно-диспетчерского персонала железных дорог и локомотивных бригад.
В различных источниках описываются способы, связанные с решением задачи повышения достоверности данных, формируемых системами интервального регулирования движения поездов, путем контроля правильности алгоритма их работы.
Так известен способ интервального регулирования движения поездов на перегоне с автоблокировкой (RU 2491198 C1, B61L 3/12, B61L 25/00, 27.08.2013). Способ включает в себя проверку аппаратурой контроля рельсовых цепей свободности путевых участков на основе правильности последовательности занятия и освобождения одним и тем же поездом всех рельсовых цепей путевого участка и передачу на локомотив кодовых сигналов, несущих информацию о количестве свободных путевых участков по ходу движения поезда и об ограничениях скорости движения, прием и декодирование на локомотиве кодовых сигналов и управление движением поезда с обеспечением безопасного торможения и остановки перед препятствиями. При этом принятые на локомотиве кодовые сигналы аппаратуры рельсовых цепей контролируют на достоверность, при каждом прохождении локомотивом поезда очередной границы между смежными рельсовыми цепями на локомотиве формируют и передают по дополнительному радиоканалу цифровой связи на посты электрической централизации станций, ограничивающих перегон, кодовую телеграмму с текущими координатами местонахождения локомотива, номером его поезда, маршрута его следования и признаком целостности состава, сравнивают эти данные с результатами проверки аппаратурой контроля рельсовых цепей свободности путевых участков и при выдаче аппаратурой рельсовых цепей недостоверных сигналов формируют разрешение проследования поезда через путевые участки на основании информации кодовой телеграммы.
Данный способ хотя и позволяет повысить надежность системы и пропускную способность железных дорог, но обладает недостатком, связанным с отсутствием контроля вмешательства в логику работы сигнальных установок со стороны обслуживающего и ремонтного персонала.
Наиболее близким по своей технической сущности является способ интервального регулирования движения поездов, реализуемый посредством микропроцессорной автоматической блокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением аппаратуры и дублированными каналами передачи информации АБТЦ-М и ее модификаций (https://www.irz.ru/products/20/73.htm). Способ заключается в том, что контролируют посредством аппаратуры контроля рельсовых цепей свободности путевых участков; контролируют проследование поезда по перегону путем контроля за последовательным занятием и освобождением рельсовых цепей блок-участков; в случае несоблюдения логики проследования поезда по перегону ограждают блок-участок, на котором в последний раз зафиксировалось нахождение поезда; обнаруживают ложную занятость рельсовых цепей. В зависимости от поездной обстановки формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и/или количестве свободных перед поездом блок-участков. Контролируют бдительность машиниста. При этом при превышении максимально допустимой скорости, если не начато полное служебное торможение, или при отсутствии подтверждения бдительности машиниста бортовой аппаратурой автоматически включают автостопное торможение. Указанный способ взят за прототип.
Несмотря на достоинства, заключающиеся в контроле проследования поезда по перегону и обнаружении ложной занятости, известный способ имеет существенный недостаток, заключающийся в отсутствии возможности обнаружения вмешательства в работу сигнальных установок, формирующих и передающих сигналы
Раскрытие изобретения
Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении уровня безопасности движения поездов.
Технический результат достигается тем, что способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков, светофоров и обнаружением вмешательства в логику работы заключается в том, что контролируют посредством аппаратуры рельсовых цепей свободность путевых участков; в зависимости от состояния ограждаемого путевого участка и сигнального показания впередистоящего путевого светофора управляют посредством сигнальных установок сигнальными показаниями каждого путевого светофора; передают сигналы о состоянии путевых светофоров между соседними сигнальными установками посредством рельсовых цепей. В зависимости от поездной обстановки и/или показаний путевых светофоров формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и/или количестве свободных перед поездом блок-участков. Дополнительно непрерывно: получают информацию о состоянии всех ламп каждого путевого светофора и по ним определяют тип сигнального показания; циклически с учетом инерционных характеристик оборудования системы для каждого пути перегона попарно сравнивают между собой типы сигнальных показаний согласно выбранному направлению движения по пути перегона. Если тип сигнального показания любого светофора не запрещающий и при этом: он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора совпадают и тип сигнального показания рассматриваемого светофора требует ограничения скорости или он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора не совпадают и тип сигнального показания рассматриваемого светофора более разрешающий, - то регистрируют вмешательство в логику работы с указанием соответствующих номера пути перегона, направления движения по нему, обозначения светофора. Затем формируют известительный сигнал к дежурно-диспетчерскому персоналу и каждому управляемому железнодорожному подвижному составу на данном пути перегона, содержащий информацию о номере пути перегона, направлении движения по нему и обозначении светофора. После получения известительного сигнала при помощи устройств безопасности, размещаемых на управляемом железнодорожном подвижном составе, при приближении к соответствующему светофору снижают фактическую и максимально допустимую скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению, вплоть до проследования следующего за ним по направлению движения светофора.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана блок-схема алгоритма работы напольного оборудования системы, реализующей заявляемый способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков, светофоров и обнаружением вмешательства в логику работы. Согласно блок-схеме алгоритма, непрерывно пока осуществляется процесс интервального регулирования движения поездов определяют состояние ламп каждого путевого светофора. Согласно полученным данным, определяют тип сигнального показания каждого путевого светофора. Далее для каждого i-го светофора от m-1 до 1 (т.е. согласно выбранному направлению движения по пути перегона) с учетом инерционных характеристик оборудования системы попарно сравнивают между собой типы сигнальных показаний. Если тип сигнального показания любого i+1 светофора не запрещающий и при этом: он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора i совпадают и тип сигнального показания рассматриваемого светофора i+1 требует ограничения скорости или он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора i не совпадают и тип сигнального (логику) работы показания рассматриваемого светофора i+1 более разрешающий, - то регистрируют факт вмешательства в алгоритм системы. Далее формируют известительный сигнал к дежурно-диспетчерскому персоналу и к каждому управляемому железнодорожному подвижному составу на данном пути перегона.
Работа бортового оборудования системы, реализующей заявляемый способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков, светофоров и обнаружением вмешательства в логику работы, на чертеже не показана.
Осуществление изобретения
Способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков, светофоров и обнаружением вмешательства в логику работы реализуется следующим образом (фигура).
Посредством рельсовых цепей определяют текущее состояние каждого участка пути перегона. В зависимости от состояния рельсовых цепей ограждаемого путевого участка, а также от сигнального показания следующего по направлению движения пути перегона путевого светофора управляют посредством сигнальной установки (релейной, релейно-процессорной или микропроцессорной схемы, содержащей среди прочего дешифратор (декодер) кодовых комбинаций и управляемые им сигнальные реле, аналогичные известной системе числовой кодовой автоблокировки ЧКАБ) сигнальным показанием каждого путевого светофора. Для передачи информации о состоянии путевых светофоров между соседними сигнальными установками используют рельсовые цепи, а именно канал «путь-путь», образованный рельсовой линией, приемной и передающей аппаратурой соседних двух сигнальных установок. В зависимости от поездной обстановки и/или показаний путевых светофоров формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и/или количестве свободных перед поездом блок-участков. Сигналы формируют посредством оборудования сигнальных установок с помощью частотных или амплитудных модуляторов и передаются на поезда посредством линий индуктивной связи, выполненных в виде рельсовой линии рельсовой цепи.
В отсутствии вмешательств со стороны обслуживающего и ремонтного персонала способ интервального регулирования движения поездов соответствует прототипу и другим системам известного уровня техники.
В случае неисправности в работе оборудования системы интервального регулирования движения поездов (ложной занятости, неисправности оборудования сигнальной установки, в частности дешифраторных ячеек) на соответствующем путевом светофоре включается запрещающее показание.
Это приводит к резкому снижению пропускной способности участка железных дорог. Функция устранения такой неисправности возложена на обслуживающий и ремонтный персонал железных дорог. В случае полного устранения неисправности алгоритм работы системы не нарушается, т.к. не нарушаются цепочки передачи информации: от аппаратуры рельсовых цепей к сигнальной установке (текущее состояние рельсовых цепей участка пути и следующего по направлению движения светофора) и от сигнальной установки к светофору (обработка информации, выбор сигнального показания в зависимости от состояния ограждаемых рельсовых цепей участка пути и следующего по направлению движения светофора).
В отсутствии возможности оперативного устранения неисправности обслуживающий и ремонтный персонал в целях обеспечения потребной пропускной способности может изменять монтаж между отдельными компонентами, блоками или устройствами сигнальных установок, обеспечивая разрешающее показание проходного светофора (в подавляющем большинстве случаев требующее ограничения скорости). Тем самым вне зависимости от текущего состояния рельсовых цепей участка пути и следующего по направлению движения светофора сигнальной установкой, монтаж которой был изменен, будет обеспечиваться формирование сигналов к светофору и к бортовой аппаратуре поездов, не соответствующих текущей поездной обстановке.
Для возможности обнаружения изменений монтажа, приводящих к изменению алгоритма работы оборудования систем интервального регулирования движения поездов и снижению уровня безопасности движения поездов, дополнительно непрерывно получают информацию о состоянии всех ламп каждого путевого светофора и по ним определяют тип сигнального показания. Получение информации о состояниях всех ламп каждого путевого светофора возможно посредством системы мониторинга, включающего в себя включенные в сеть передачи данных контроллеры, обеспечивающие измерение напряжения, подающегося на лампы светофоров, или тока, проходящего через нити ламп светофоров. В качестве контроллеров используют, в частности программируемые индустриальные контроллеры программируемые ПИК-10 (аналогово-цифровые сигналы), ПИК-120 (цифровые сигналы) и их модификации. Определение типа сигнального показания осуществляется посредством специализированного микроконтроллера, комбинационной схемы или программного обеспечения промышленной электронно-вычислительной машины. Так тип сигнального показания «З» (один зеленый огонь) формируется, когда горит только одна лампа зеленого огня, остальные лампы рассматриваемого светофора погашены. Тип сигнального показания «Ж» (один желтый огонь) формируется, когда горит только одна лампа желтого огня, остальные лампы рассматриваемого светофора погашены. Тип сигнального показания «КЖ» (один красный огонь) формируется, когда горит только одна лампа красного огня, остальные лампы рассматриваемого светофора погашены. Типы сигнальных показаний определяются в соответствии с действующей на железной дороге Инструкции по сигнализации, например Приложения №7 к Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (Приказ Минтранса России от 21.12.2010 N 286 (ред. от 25.12.2018). Зарегистрировано в Минюсте России 28.01.2011 N 19627, https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_110021/3ade8a9c6782a26762a87fca524237a54e0ef6ed/).
Далее циклически и с учетом инерциальных характеристик оборудования системы для каждого пути перегона попарно сравнивают между собой типы сигнальных показаний согласно выбранному направлению движения по пути перегона. Данная операция выполняется посредством специализированного микроконтроллера, комбинационной схемы или программного обеспечения промышленной электронно-вычислительной машины. Инерциальной характеристикой оборудования системы следует считать время переключения сигнального показания путевого светофора после изменения состояния ограждаемой им рельсовой цепи или типа сигнального показания расположенного впереди по направлению движения по перегону путевого светофора. Обычно это время равно 5-6 секундам и определяется особенностями применяемых сигналов для каналов «путь -путь» и «путь - локомотив», например, числовым кодом, являющимся кодом с повторением.
Если тип сигнального показания любого светофора i+1 не запрещающий и при этом: он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора i совпадают и тип сигнального показания рассматриваемого светофора i+1 требует ограничения скорости или он и тип сигнального показания следующего по направлению движения по пути перегона путевого светофора i не совпадают и тип сигнального показания рассматриваемого светофора i+1 более разрешающий, - то регистрируют вмешательство в алгоритм работы с указанием соответствующих номера пути перегона, направления движения по нему, обозначения светофора. Такая регистрация может осуществляться, например, с использованием программного обеспечения автоматизированного рабочего места системы диспетчерского контроля, диспетчерской централизации, системы интервального регулирования движения поездов или системы мониторинга.
На основе зарегистрированных данных затем формируют и передают известительный сигнал к дежурно-диспетчерскому персоналу и каждому управляемому железнодорожному подвижному составу на данном пути перегона. Сигнал содержит информацию о номере пути перегона, направлении движения по нему и обозначении светофора. Сигналы формируются как с помощью программного обеспечения автоматизированного рабочего места системы диспетчерского контроля, диспетчерской централизации, системы интервального регулирования движения поездов или системы мониторинга и передаются к дежурно-диспетчерскому персоналу железных дорог с помощью соответствующих аппаратных средств (звонки, световые сигнализаторы), так и с помощью путевых передающих средств радиосвязи и передаются на управляемый железнодорожный подвижной состав на данном пути перегона посредством радиоканала.
После получения известительного сигнала при помощи устройств безопасности, размещаемых на управляемом железнодорожном подвижном составе, при приближении к соответствующему светофору снижают фактическую и максимально допустимую скорости до (уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению, вплоть до проследования следующего за ним по направлению движения светофора. Организация снижения максимальной допустимой скорости осуществляется за счет программных средств устройств безопасности. Снижение фактической скорости достигается за счет управления при помощи устройств безопасности тормозной системой поезда.
Тем самым достигается увеличение времени на принятие решения локомотивными бригадами при обнаружении препятствия движению поездов (когда сигналы путевых светофоров не соответствуют поездной обстановке) при снижении фактической скорости движения. Также удается достичь снижения числа столкновений поездов или снижения последствий их столкновений за счет сниженной скорости движения. Все это в комплексе позволяет повысить уровень безопасности движения поездов.