СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ

Полезная модель относится к средствам железнодорожной автоматики и телемеханики и предназначена для диспетчерского управления железнодорожным транспортом на малодеятельных участках железных дорог.
Известна система управления движением поездов на малодеятельных участках железных дорог, состоящая из установленных на железнодорожных станциях блоков электрической централизации стрелок и сигналов, каждый из которых включает в себя рельсовые цепи, светофоры, электроприводы стрелочных переводов, подключенные к устройствам постов электрической централизации стрелок и сигналов, и блоков полуавтоматической блокировки, соединенных между собой линейной цепью, причем блоки полуавтоматической блокировки через блоки согласования подключены к устройствам постов электрической централизации стрелок и сигналов соответствующей станции (А.А.Казаков, В.Д.Бубнов, Е.А.Казаков. Системы интервального движения поездов / Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1986 г., с.369-377).
Недостатком известной системы управления движением поездов являются ограниченные функциональные возможности. Известная система не обеспечивает автоматический контроль свободности межстанционных перегонов от железнодорожного подвижного состава и поэтому не может быть включена в систему диспетчерского управления движением поездов.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система управления движением поездов, содержащая центральный пункт управления, контролируемые пункты, с размещенным на каждом из них блоком устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов, соединенным с блоком устройств телеуправления и телесигнализации, линию связи, соединенную с блоками устройств телеуправления и телесигнализации центрального пункта управления и контролируемых пунктов, при этом на центральном пункте управления размещен блок стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, соединенный через блок интерфейсного модуля с соответствующим блоком устройств телеуправления и телесигнализации, причем на каждом из локомотивов, вовлеченных в данную систему управления движением поездов, имеется блок бортовой ЭВМ с подключенными к нему блоком бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенного с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, и блоком бортового приемника спутниковой навигационной системы, соединенного с антенным блоком спутниковой навигационной системы, при этом на центральном пункте управления и на всех контролируемых пунктах размещены блоки стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками цифрового радиоканала связи, блоки контроллеров, соединенные своими первыми портами с блоками стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, при этом блок контроллера на центральном пункте управления своим вторым портом подключен к блоку стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера (RU №2388637, B61L 27/04, опубл. 10.05.2010).
Недостатком данной системы управления движением поездов также являются ограниченные функциональные возможности. Данная система не обеспечивает автоматический контроль свободности межстанционных перегонов от железнодорожного подвижного состава на малодеятельных участках железных дорог, которые по экономическим соображениям не оборудуются соответствующими техническими средствами: автоматической блокировкой или устройствами счета осей. Поэтому известная система не может использоваться для управления движением поездов на всей сети железных дорог.
Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей системы управления движением поездов за счет выполнения операций автоматического контроля цельносоставности поездов, позволяющей дополнительно включать в сферу ее управления малодеятельные участки железных дорог, не оборудованные техническими средствами контроля свободности межстанционных перегонов от железнодорожного подвижного состава.
Технический результат достигается тем, что в систему управления движением поездов, содержащую центральный пункт управления, контролируемые пункты, с размещенным на каждом из них блоком устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов, соединенным с блоком устройств телеуправления и телесигнализации, линию связи, соединенную с блоками устройств телеуправления и телесигнализации центрального пункта управления и контролируемых пунктов, при этом на центральном пункте управления размещен блок стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, соединенный через блок интерфейсного модуля с соответствующим блоком устройств телеуправления и телесигнализации, причем на каждом из локомотивов, вовлеченных в данную систему управления движением поездов, имеется блок бортовой ЭВМ с подключенными к нему блоком бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенного с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, и блоком бортового приемника спутниковой навигационной системы, соединенного с антенным блоком спутниковой навигационной системы, при этом на центральном пункте управления и всех контролируемых пунктах размещены блоки стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками цифрового радиоканала связи, блоки контроллеров, соединенные своими первыми портами с блоками стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, при этом блок контроллера на центральном пункте управления своим вторым портом подключен к блоку стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, введены блоки полуавтоматической блокировки, установленные на соседних контролируемых пунктах, соединенные между собой линейной цепью, и блоки увязки, через которые блоки полуавтоматической блокировки подключены к блокам электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих контролируемых пунктов, которые подключены к вторым портам блоков контроллеров, третьи порты которых подключены к блокам полуавтоматической блокировки соответствующих контролируемых пунктов.
В качестве блоков устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов контролируемых пунктов использована микропроцессорная централизация типа ЭЦ-МПК.
Структурная схема заявляемой системы управления движением поездов представлена на чертеже.
Система управления движением поездов содержит центральный пункт управления 1, контролируемые пункты 2, с размещенными на каждом из них блоками 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов, соединенными с блоками 4 устройств телеуправления и телесигнализации, линию связи 5, соединенную с блоками 4 устройств телеуправления и телесигнализации центрального пункта управления 1 и контролируемых пунктов 2. На центральном пункте управления 1 размещен блок 6 стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера (АРМ ДНЦ), соединенный через блок 7 интерфейсного модуля с соответствующим блоком 4 устройств телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС). На каждом из локомотивов 8, вовлеченных в данную систему управления движением поездов, имеется блок 9 бортовой ЭВМ с подключенным к нему блоком 10 бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенного с бортовым антенным блоком 11 цифрового радиоканала связи, и блоком 12 бортового приемника спутниковой навигационной системы, подключенного к антенному блоку 13 спутниковой навигационной системы. Кроме того, на центральном пункте управления 1 и всех контролируемых пунктах 2 размещены блоки 14 стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками 15 цифрового радиоканала связи, блоки 16 контроллеров, своими первыми портами соединенные с блоками 14 стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи. При этом блок 16 контроллера на центральном пункте управления 1 своим вторым портом подключен к блоку 6 стационарной ЭВМ АРМа ДНЦ. На соседних распределенных контролируемых пунктах 2 блоки 17 полуавтоматической блокировки соединены между собой линейной цепью 18, а через блоки 19 согласования подключены к блокам 3 электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих контролируемых пунктов, которые подключены к вторым портам блоков 16 контролеров, третьи порты которых подключены к блокам 17 полуавтоматической блокировки тех же контролируемых пунктов.
В заявляемой системе управления движением поездов в качестве блоков 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов может использоваться релейно-процессорная централизация типа ЭЦ-МПК (Микропроцессорные системы централизации: Учебник для техникумов и колледжей железнодорожного транспорта / Вл.В.Сапожников, В.А.Кононов, С.А.Куренков, О.А.Наседкин, А.Б.Никитин, А.А.Прокофьев, М.С.Трясов.; Под ред. Вл.В.Сапожникова. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте». 2008, с.260-293, рис.5.1-5.18).
В качестве блоков 17 полуавтоматической блокировки на контролируемых пунктах 2 и линейной цепи 18 в заявляемой системе использованы соответственно стандартные устройства полуавтоматической блокировки и линейная цепь релейной полуавтоматической блокировки проектного института «Гипротранссигналсвязь» типа РПБ-4 (Системы интервального движения поездов / А.А.Казаков, В.Д.Бубнов, Е.А.Казаков: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1986 г., с.369-377, рис.14.2, 14,3, 14.4 и 14.10).
В качестве блоков 19 согласования на контролируемых пунктах 2 в заявляемой системе использованы стандартные схемы увязки устройств релейной полуавтоматической блокировки с устройствами блочной маршрутно-релейной централизации стрелок и сигналов (Системы интервального движения поездов / А.А.Казаков, В.Д.Бубнов, Е.А.Казаков: Учебник для техникумов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1986 г., с.371-377, рис.14.18). Схемы блоков 19 согласования совместимы с исполнительными узлами релейно-процессорной централизации ЭЦ-МПК, которые аналогичны исполнительным схемам блочной маршрутно-релейной централизации стрелок и сигналов.
На чертеже позицией 20 обозначены спутники навигационной системы ГЛОНАС/GPS, позицией 21 - железнодорожная станция, условно принятая в качестве станции отправления, позицией 22 - станция, условно принятая в качестве станции приема поезда; позициями 21.1 и 22.1 - входные светофоры, позициями 21.2 и 22.2 - рельсовые цепи, позициями 21.3, 21.4 и 22.3 - выходные светофоры, являющиеся напольными устройствами СЦБ станций 21 и 22 соответственно, подключенными к блокам 3 постовых устройств электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих станций; позициями 21.4 и 22.4 - изолирующие стыки на станциях 21 и 22 соответственно.
Система управления движением поездов функционирует следующим образом.
Процесс управления движением поездов по участку железной дороги, включенному в определенную зону ответственности, осуществляет поездной диспетчер (ДНЦ), используя блок 6 стационарной ЭВМ АРМа ДНЦ центрального пункта управления 1, путем посылки соответствующих команд телеуправления (ТУ), адресованных определенным контролируемым пунктам 2.
Команда ТУ, в виде определенных кодовых сигналов, через блок 7 интерфейсного модуля и блок 4 ТУ-ТС центрального пункта управления 1 по линии связи 5 поступает в блоки 4 ТУ-ТС контролируемых пунктов 2. На контролируемом пункте 2, которому адресуется данная команда, эта команда расшифровывается блоком 4 ТУ-ТС, и передается на реализацию в блок 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов. Блок 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов адресуемого контролируемого пункта 2, с проверкой соответствующих условий безопасности, в том числе с контролем свободности межстанционных перегонов от железнодорожного подвижного состава, автоматически реализует полученную команду ДНЦ.
Безопасность реализации команд ТУ на контролируемых пунктах 2, а также передача ответственной информации между станциями приема 22 и отправления 21 поездов обеспечивается средствами блоков 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов, блоков 19 согласования, блоков полуавтоматической блокировки и линейной цепью 18, которые не имеют опасных отказов.
Информация о состоянии напольных устройств СЦБ на контролируемых пунктах 2 из блоков 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих контролируемых пунктов 2, например, станций 20 и 21, через блоки 4 ТУ-ТС контролируемых пунктов, линию связи 5, блок 4 ТУ-ТС центрального пункта управления 1 и блок 7 интерфейсного модуля поступает в блок 6 ЭВМ АРМа ДНЦ. После обработки полученных данных, на мониторе АРМа ДНЦ (не показан на чертеже) отображается соответствующая им информация.
В заявляемой системе управления движением поездов контроль свободности межстанционных перегонов от железнодорожного подвижного состава осуществляется следующим образом.
Информация о географической ординате локомотива 8 на участке железной дороги, то есть о местоположении «головы» ведомого им поезда на инфраструктуре железной дороги, непрерывно поступает не менее чем от трех спутников 20 системы навигации «ГЛОНАС» или GPS по соответствующему спутниковому радиоканалу. Сигналы от спутников 20 через антенный блок 13 спутниковой навигационной системы и блок 12 бортового приемника спутниковой навигационной системы попадают в блок 9 бортовой ЭВМ локомотива 8, которая их соответствующим образом обрабатывает и запоминает.
В энергонезависимых запоминающих устройствах блоков 16 контроллеров контролируемых пунктов 2 хранятся географические ординаты контрольных точек путевого плана станций, необходимые для определения длины поездов.
Со станции отправления, например, станции 21, в момент освобождения поездом последней рельсовой цепи в маршруте отправления, например, по разрешающему сигналу светофора 21.3, то есть в данном случае - рельсовой цепи 21.2, блок 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов контрольного пункта 2 этой станции через блок 16 контроллера, блок 14 стационарного радиомодема цифрового радиоканала связи и стационарный антенный блок 15 цифрового радиоканала связи посылает в эфир телеграмму, адресованную локомотиву 8 поезда, следующего к станции 22, с указанием географической ординаты соответствующей контрольной точки маршрута отправления. В данном случае такой контрольной точкой является изолирующий стык 21.5.
Эта телеграмма через антенный блок 11 цифрового радиоканала и блок 10 бортового радиомодема цифрового радиоканала связи поступает в блок 9 бортовой ЭВМ локомотива 8.
Блок 9 бортовой ЭВМ после расшифровки и обработки данных телеграммы, поступившей со станции отправления, определяет фактическую длину отправившегося поезда путем вычитания из географической ординаты текущего местоположения локомотива 8, полученной по радиоканалу спутниковой навигации, ординаты контрольной точки, полученной по цифровому радиоканалу со станции отправления.
Имеющийся в настоящее время на железнодорожном транспорте радиоканал диапазона 160 МГц обеспечивает возможность цифровой связи в пределах до 20 километров (RU №2388637, B61L 27/04, опубл. 10.05.2010). Это расстояние является достаточным для устойчивого радиообмена информацией между бортовыми блоками 10 и 11 цифрового радиоканала локомотивов 8 и стационарными блоками 14 и 15 цифрового радиоканала станций отправления 21 и приема 22 поездов, в зоне которых будет находится локомотив 8.
Данные о фактической длине поезда, рассчитанные в момент его отправления, хранятся в памяти блока 9 бортовой ЭВМ локомотива 8 до момента отправления этого поезда со следующей станции по ходу его движения.
Такой порядок определения фактической длины поезда учитывает возможность изменения первоначальной длины поезда вследствие штатной отцепки от него вагонов на станции отправления 21.
Контроль цельносоставности прибывшего на станцию приема поезда, то есть свободности перегона между станциями отправления и приема от железнодорожного подвижного состава, в заявляемой системе управления движением поездов осуществляется следующим образом.
На станции приема, в данном случае - станции 22, блок 3 постовых устройств электрической централизации стрелок и сигналов контролируемого пункта 2 фиксирует освобождение поездом последней рельсовой цепи маршрута приема, например, рельсовой цепи 22.2, немедленно сообщая об этом факте блоку 16 контроллера. Блок контроллера 16 через блок 14 стационарного радиомодема цифрового радиоканала связи и стационарный антенный блок 15 цифрового радиоканала связи контролируемого пункта 2 станции приема 22 посылает в эфир телеграмму, адресованную локомотиву 8 поезда, прибывшего, например, главный путь этой станции, с указанием географической ординаты соответствующей контрольной точки маршрута приема. В данном случае, такой контрольной точкой является изолирующий стык 22.4.
Эта телеграмма через антенный блок 11 цифрового радиоканала и блок 10 бортового радиомодема цифрового радиоканала связи поступает в блок 9 бортовой ЭВМ локомотива 8. Блок 9 бортовой ЭВМ после расшифровки и обработки данных телеграммы, поступившей со станции приема, определяет фактическую длину прибывшего поезда путем вычитания из географической ординаты текущего местоположения локомотива 8, полученной по радиоканалу спутниковой навигации, географической ординаты контрольной точки, полученной по цифровому радиоканалу со станции приема.
Далее блок 9 бортовой ЭВМ локомотива 8 сравнивает длину поезда, рассчитанную ранее при его отправлении со станции 21, с фактической длиной поезда, прибывшего на станцию приема 22. Если эти длины совпадают с допустимой погрешностью, то блок 9 бортовой ЭВМ локомотива 8 формирует телеграмму о цельносоставности прибывшего на станцию приема поезда, которая адресуется устройствам цифрового радиоканала станции приема 22, то есть блокам 15 и 14 контрольного пункта 2.
Эта телеграмма расшифровывается блоком 16 контроллера контрольного пункта 2 станции приема 22, который формирует на своем третьем порту сигнал «Прибытие поезда в полном составе». Сигнал «Прибытие поезда в полном составе» через блок 17 полуавтоматической блокировки контрольного пункта 2 станции отправления 22, линейную цепь 18, блок 17 полуавтоматической блокировки и блок 19 согласования контрольного пункта 2 станции отправления поступает в блок 3 устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов этого контрольного пункта.
По этому сигналу в блоке 3 постовых устройств электрической централизации стрелок и сигналов контрольного пункта 2 станции отправления 21 снимается блокировка с выходных сигналов этой станции 21.3 и 21.4, ограждающих перегон между станциями 21 и 22. После этого на контрольном пункте 2 станции отправления 21 может быть реализована команда ДНЦ на отправку следующего поезда на свободный от подвижного железнодорожного подвижного состава перегон между станциями 21 и 22.
Достоверность информации, передаваемой по цифровому радиоканалу, обеспечивается теми же методами, что и в в прототипе, то есть протоколом связи и известными принципами построения ответственных устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, такими как дублирование аппаратных и программных средств, объединением дублированных каналов через безопасные схемы контроля (см. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики / Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В. / Под ред. Вл.В.Сапожникова. - М.: Транспорт, 1995. - 272 с.).
Таким образом, введение в систему управления движением поездов блоков полуавтоматической блокировки, установленных на соседних контролируемых пунктах, соединенных между собой линейной цепью, и блоков увязки, через которые блоки полуавтоматической блокировки подключены к блокам электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих контролируемых пунктов, подключение блоков электрической централизации стрелок и сигналов к вторым портам блоков контроллеров, и подключение третьих портов контроллеров к блокам полуавтоматической блокировки соответствующих контролируемых пунктов расширяет функциональные возможности заявляемой системы, так как позволяет автоматически контролировать свободность перегонов малодеятельных участков железных дорог, которые благодаря этой новой функции могут включаться в зону диспетчерского управления движением поездов, тем самым расширяется область использования системы управления движением поездов.