Автоматическая локомотивная сигнализация и способ кодирования путевых участков на станции или перегоне
AUTOMATIC LOCOMOTIVE SIGNALLING AND A METHOD FOR CODING TRACK SECTIONS AT A STATION OR STAGE

Группа изобретений относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки и может быть использована для интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.
В качестве прототипа выбрана автоматическая локомотивная сигнализация, выполняющая функции системы интервального регулирования движения поездов, содержащая рельсовые цепи с блоками контроля рельсовых цепей, каждый из которых содержит путевой генератор, блок включения кодирования, соединенный с путевым генератором, путевой приемник и локомотив, оборудованный локомотивной сигнализацией, включающей в себя приемники кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и устройства преобразования кодовых сигналов [RU 2550377 C1, дата публикации: 10.05.2015 г., МПК: B61L 23/16].
Недостатком прототипа является низкая надежность системы интервального регулирования движения поездов, а также ее повышенная энергоемкость, возникающая ввиду аппаратной избыточности, обусловленной наличием в каждом комплекте аппаратуры рельсовой цепи блока включения кодирования, соединенного с путевым генератором. В случае возникновения неисправности в работе или полного выхода из строя одного из блоков включения кодирования, соединенных с путевым генератором и обеспечивающих кодирование рельсовой цепи, на которой он установлен, путевой генератор перестает посылать в рельсовую линию кодовые сигналы автоблокировки, и они не могут быть считаны устройством локомотивной сигнализации входящего на данный участок рельсовой цепи подвижного состава, что может привести к неверной интерпретации дорожной ситуации машинистом локомотива, а также к невозможности автоматического управления движением подвижного состава и, как следствие, к увеличению интервала попутного следования поездов и снижению пропускной способности участка, либо к уменьшению данного интервала до значений, не являющихся безопасными, что также существенным образом ухудшает эксплуатационные характеристики существующей системы.
Техническая проблема, на решение которой направлена группа изобретений, заключается в необходимости повышения надежности и улучшения эксплуатационных характеристик автоматической локомотивной сигнализации.
Технический результат, на достижение которого направлена группа изобретений, заключается в снижении риска выхода из строя компонентов автоматической локомотивной сигнализации с сопутствующим снижением энергоемкости.
Сущность первого изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Автоматическая локомотивная сигнализация содержит рельсовые цепи с приемо-передающими устройствами, устройства генерации кодовых сигналов, центральное устройство управления и устройство локомотивной сигнализации, обеспечивающее получение и преобразование кодовых сигналов. В отличие от прототипа устройства генерации кодовых сигналов представлены в виде цифровых генераторов кодовых сигналов, выходы которых подключены к питающему и релейному концам рельсовых цепей посредством устройства коммутации, обеспечивающего переключение выходов цифрового генератора кодовых сигналов от питающего конца рельсовой цепи к релейному и наоборот.
Сущность второго изобретения из группы изобретений заключается в следующем.
Способ кодирования путевых участков станции или перегона включает в себя контроль приемо-передающими устройствами свободности путевых участков, формирование и отправку устройством генерации кодовых сигналов в рельсовую линию занятого путевого участка кодов, соответствующих поездной ситуации, получение устройством локомотивной сигнализации кодовых сигналов из рельсовой линии и преобразование их в сигнализацию для машиниста локомотива. В отличие от прототипа при смене направления движения поезда на путевом участке и/или при определении в качестве занятого ближайшего к питающему концу рельсовой цепи путевого участка или следующего после него центральным устройством управления осуществляется отправка приказов на устройство коммутации для переключения выходов устройства генерации кодовых сигналов от питающего конца к релейному и наоборот, для осуществления кодирования занятого путевого участка.
Рельсовые цепи (РЦ) обеспечивают контроль целостности и свободности участка железнодорожного пути, а также передачу сигналов между путевыми устройствами и от путевых устройств на локомотив. РЦ содержат передающие устройства, обеспечивающие генерацию сигналов контроля РЦ и подключенные к питающему концу РЦ, рельсовые нити, по которым осуществляется передача сигналов контроля РЦ, и приемные устройства, обеспечивающие считывание сигналов контроля РЦ и подключенные к релейному концу РЦ. Передающие устройства могут быть представлены в виде путевых генераторов сигналов контроля РЦ, приемные устройства могут быть представлены в виде путевых приемников сигналов контроля РЦ.
Устройства генерации кодовых сигналов обеспечивают формирование и передачу кодовых сигналов в рельсовые нити РЦ. Устройства генерации кодовых сигналов могут быть представлены в виде цифровых генераторов кодовых сигналов, осуществляющих подачу в путевые участки кодовых сигналов на частотах от 420 до 780 Гц.
Путевые генераторы сигналов контроля РЦ, путевые приемники сигналов контроля РЦ, а также цифровые генераторы кодовых сигналов могут быть представлены модулями в виде печатных плат, которые могут содержать входы для подключения к центральному устройству управления и/или выходы для подключения к питающим и/или релейным концам РЦ.
Устройство коммутации обеспечивает подключение цифрового генератора кодовых сигналов к питающему и релейному концам РЦ, а также переключение выходов цифрового генератора кодовых сигналов от питающего конца рельсовой цепи к релейному и наоборот. Устройство коммутации представляет собой печатную плату, содержащую интерфейсные кодовключающие реле, переключение которых выполняется в зависимости от установленного направления движения на участке пути.
Система может дополнительно включать центральное устройство управления, которое может быть представлено блоком управления, контроллером или компьютером промышленного назначения с центральным процессором, который исполняет программный код. Программный код обеспечивает возможность преобразования информации, полученной от приемо-передающего оборудования, в приказы для управления объектами железнодорожного перегона, в том числе для управления устройствами генерации кодовых сигналов и устройствами коммутации. Также программный код обеспечивает возможность определения направления движения поезда на участке и определения того, какой из путевых участков по отношению к питающему концу рельсовой цепи является занятым.
Устройство локомотивной сигнализации обеспечивает получение и преобразование сигналов РЦ, а также их передачу на пост управления подвижным составом. Устройство локомотивной сигнализации может быть представлено в виде приемной катушки, обеспечивающей получение кодовых сигналов из рельсовой линии и локомотивного светофора, расположенного внутри кабины локомотива, оборудованного дешифратором и индикаторами и обеспечивающего преобразование кодовых сигналов РЦ, а также их передачу на пост управления подвижным составом.
Группа изобретений может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Группа изобретений характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что при смене направления движения поезда на путевом участке и/или при определении в качестве занятого ближайшего к питающему концу рельсовой цепи путевого участка или следующего после него центральным устройством управления осуществляется отправка приказов на устройство коммутации для переключения выходов устройства генерации кодовых сигналов от питающего конца к релейному и наоборот, для осуществления кодирования занятого путевого участка, что позволяет за счет обеспечения возможности переключения выходов устройства генерации кодовых сигналов к питающему или релейному концу РЦ того путевого участка, кодирование которого необходимо осуществить, уменьшить количество устройств генерации кодовых сигналов, уменьшая тем самым общее количество оборудования, входящего в состав автоматической локомотивной сигнализации, и снизить таким образом риск выхода из строя компонентов автоматической локомотивной сигнализации с сопутствующим снижением энергоемкости.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя компонентов автоматической локомотивной сигнализации с сопутствующим снижением энергоемкости, тем самым повышается надежность и улучшаются эксплуатационные характеристики автоматической локомотивной сигнализации.
Группа изобретений обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о ее соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники известен способ кодирования путевых участков станции или перегона, в котором данные о направлении движения поезда на путевом участке используются для кодирования путевых участков, однако из уровня техники не известно использование в тех же целях данных о том, какой по отношению к питающему концу РЦ путевой участок является занятым, а также не известен эффект от использования этих данных при кодировании, заключающийся в снижении количества устройств генерации кодового сигнала и снижении таким образом общего количества оборудования в системе автоматической локомотивной сигнализации.
Ввиду этого группа изобретений соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретения из группы изобретений связаны между собой и образуют единый изобретательский замысел, который заключается в том, что автоматическая локомотивная сигнализация обеспечивает реализацию способа кодирования путевых участков на станции или перегоне, что свидетельствует о соответствии группы изобретений критерию патентоспособности «единство изобретения».
Изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - Функциональная схема автоматической локомотивной сигнализации.
Фиг. 2 - Блок-схема алгоритма кодирования путевых участков на станции (часть 1).
Фиг. 3 - Блок-схема алгоритма по фиг. 2 (часть 2).
Фиг. 4 - Блок-схема алгоритма кодирования путевых участков на перегоне (часть 1).
Фиг. 5 - Блок-схема алгоритма кодирования путевых участков на перегоне по фиг. 4 (часть 2).
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути группы изобретений ниже приведен вариант осуществления группы изобретений, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение не ограничивается представленным вариантом.
Автоматическая локомотивная сигнализация содержит РЦ, содержащие рельсовые нити 1, приемо-передающее оборудование в виде путевых генераторов 2 сигналов контроля РЦ и путевых приемников 3 считывания сигналов контроля РЦ, цифровой генератор 4 кодовых сигналов, устройство 5 коммутации, содержащее интерфейсные кодовключающие реле и центральное устройство управления (не показано на фигурах), установленное на станции и содержащее центральный процессор, обеспечивающий возможность определения направления движения на участке и определения какой из путевых участков по отношению к питающему концу является занятым. Также автоматическая локомотивная сигнализация содержит устройство локомотивной сигнализации, представленное в виде приемной катушки и локомотивного светофора, оборудованного дешифратором и индикаторами (не показаны на фигурах).
На станции питающий и релейный концы РЦ расположены поочередно на каждом путевом участке. На перегоне питающий и релейный концы РЦ расположены поочередно через один путевой участок, питающие концы РЦ двух смежных путевых участков совмещены, релейные концы РЦ двух смежных путевых участков также совмещены.
На станции путевые генераторы 2 сигналов подключены к питающему концу РЦ, а путевые приемники подключены к релейному концу РЦ каждого путевого участка, цифровые генераторы 4 кодовых сигналов подключены к питающему и релейному концам РЦ через устройства 5 коммутации, содержащие интерфейсные кодовключающие реле, обеспечивающие переключение выходов цифрового генератора 4 от питающего конца РЦ к релейному и смену направления кодирования путевых участков с нечетного отправления на четный прием.
На перегоне путевые генераторы 2 сигналов контроля РЦ подключены к питающему концу РЦ через один путевой участок, путевые приемники 3 считывания сигналов контроля РЦ подключены к релейному концу РЦ на каждом путевом участке, цифровые генераторы 4 кодовых сигналов подключены к питающим и релейным концам РЦ через устройства коммутации 5, содержащие интерфейсные кодовключающие реле, обеспечивающие переключение выходов цифрового генератора 4 от питающего конца РЦ к релейному, а также к ближайшим питающим и релейным концам РЦ и смену направления кодирования путевых участков с нечетного отправления на четный прием.
На станции и на перегоне центральное устройство управления подключено к каждому цифровому генератору 4 и устройству 5 коммутации.
Способ кодирования путевых участков на станции реализуется рядом основных этапов, которые представлены блок-схемой на фиг. 2 и фиг. 3 и включают:
этап 100, на котором приемо-передающими устройствами осуществляется контроль и проверка приемо-передающим оборудованием свободности путевого участка. При свободности путевого участка алгоритм способа возвращается в начало. При занятости алгоритм переходит на следующий этап;
этап 200, на котором центральным устройством управления осуществляется определение направления движения на участке. При определении направления движения как четного алгоритм переходит на этап 311. При определении направления движения как нечетного алгоритм переходит на этап 321;
этап 311, на котором центральным устройством управления осуществляется отправка приказа на устройство 5 коммутации для переключения положения кодовключающих реле и коммутации выходов цифрового генератора 4 к питающему концу РЦ;
этап 312, на котором цифровым генератором 4 осуществляется формирование и отправка кодов запрещающего сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка через кабельные жилы питающего конца РЦ;
этап 321, на котором центральным устройством управления осуществляется отправка приказа на устройство 5 коммутации для переключения положения кодовключающих реле и коммутации выходов цифрового генератора 4 к релейному концу РЦ;
этап 322, на котором цифровым генератором 4 осуществляется формирование и отправка кодов запрещающего сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка через кабельные жилы питающего конца РЦ;
этап 400, на котором индуктивным приемником осуществляется получение кодовых сигналов из рельсовых нитей 1 и их преобразование локомотивным светофором в сигнализацию для машиниста локомотива.
Способ кодирования путевых участков на перегоне реализуется рядом основных этапов, которые представлены блок-схемой на фиг. 4 и фиг. 5 и включают:
этап 100, на котором приемо-передающими устройствами осуществляется контроль и проверка приемо-передающим оборудованием свободности путевого участка. При свободности путевого участка алгоритм способа возвращается в начало. При занятости алгоритм переходит на следующий этап;
этап 200, на котором центральным устройством управления осуществляется определение того, какой по отношению к питающему концу РЦ участок является занятым. В случае если занят участок, ближайший к питающему концу, алгоритм переходит на этап 311. В случае если занят участок, следующий после ближайшего к питающему концу РЦ, алгоритм переходит на этап 321;
этап 311, на котором центральным устройством управления осуществляется отправка приказа на устройство 5 коммутации для переключения им положения кодовключающих реле и коммутации выходов цифрового генератора 4 к тому релейному концу РЦ, который обслуживает занятый участок;
этап 312, на котором центральным устройством управления осуществляется определение направления движения на участке и отправка приказов на цифровой генератор 4 для осуществления им кодирования;
этап 313, на котором цифровым генератором 4 осуществляется формирование и отправка кодов запрещающего сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка через кабельные жилы релейного конца РЦ;
этап 321, на котором центральным устройством управления осуществляется отправка приказа на устройство 5 коммутации для переключения им положения кодовключающих реле и коммутации выходов цифрового генератора 4 к тому питающему концу РЦ, который обслуживает занятый участок;
этап 322, на котором центральным устройством управления осуществляется определение направления движения на участке и отправка приказов на цифровой генератор 4 для осуществления им кодирования;
этап 323, на котором цифровым генератором 4 осуществляется формирование и отправка кодов запрещающего сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка через кабельные жилы питающего конца РЦ;
этап 400, на котором индуктивным приемником осуществляется получение кодовых сигналов из рельсовых нитей 1 и их преобразование локомотивным светофором в сигнализацию для машиниста локомотива.
Изобретение работает следующим образом.
При обслуживании станции автоматической локомотивной сигнализацией приемо-передающим оборудованием осуществляется контроль свободности путевых участков станции. В отсутствие подвижного состава на путевом участке сигнал контроля РЦ от путевого генератора 2, подключенного к питающему концу РЦ, проходит через РЦ путевого участка и на релейном конце РЦ считывается путевым приемником 3, что свидетельствует о свободности путевого участка. При вхождении подвижного состава на путевой участок станции и шунтировании РЦ колесной парой состава ток от путевого генератора 2 проходит через нее и путевой приемник 3 обесточивается, что свидетельствует о занятости путевого участка, после чего алгоритм способа переходит на следующий этап.
Центральным устройством управления осуществляется определение направления движения на участке и, в зависимости от того какое направление движения определено, производится отправка соответствующих приказов на устройство 5 коммутации для переключения положения реле в положение четного приема или нечетного отправления и коммутации выходов цифрового генератора 4 к питающему или релейному концу РЦ.
При движении поезда в четном направлении центральным устройством управления осуществляется отправка приказов на устройство 5 коммутации для переключения кодовключающее реле в положение четного приема и коммутации выходов цифрового генератора к питающему концу РЦ для осуществления им кодирования путевого участка. При смене направления движения поезда устройство 5 коммутации получит от центрального устройства управления приказ для переключения кодовключающего реле в положение нечетного отправления и коммутации цифрового генератора 4 к релейному концу РЦ для осуществления им кодирования путевого участка.
После коммутации выходов цифрового генератора 4 к одному из концов РЦ им осуществляется формирование и отправка кодов запрещающего сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка навстречу движению поезда.
Кодовый сигнал проходит через рельсы и может быть передан машинисту локомотива при помощи устройства локомотивной сигнализации (не показано на фигурах). Приемная катушка считывает кодовый сигнал, поступающий в рельсовую линию от цифрового генератора 4, и передает его на дешифратор локомотивного светофора, после чего на нём загорается соответствующий индикатор.
При обслуживании перегона автоматической локомотивной сигнализацией приемо-передающим оборудованием осуществляется контроль свободности путевых участков перегона.
В случае если какой-либо из участков перегона оказывается занят, центральное устройство определяет какой именно из путевых участков по отношению к питающему концу РЦ является занятым, ближайший или следующий после него, и в зависимости от того какой из них определен как занятый, центральное устройство управления осуществляет отправку соответствующих приказов на устройство коммутации для переключения положения кодовключающих реле и коммутации выходов цифрового генератора 4 к тому питающему или релейному концу, который обслуживает занятый участок.
В случае если ближайший к питающему концу РЦ участок определен как занятый, то центральным устройством управления осуществляется отправка приказов на устройство 5 коммутации для переключения кодовключающее реле в положение четного приема и коммутации выходов цифрового генератора к тому релейному концу РЦ, который обслуживает занятый участок, для осуществления им кодирования путевого участка. В случае если участок, следующий за ближайшим к питающему концу РЦ, определен как занятый, устройство 5 коммутации получит от центрального устройства управления приказ для переключения кодовключающее реле в положение нечетного отправления и коммутации цифрового генератора 4 к тому питающему концу РЦ, который обслуживает занятый участок, для осуществления им кодирования путевого участка.
После коммутации выходов цифрового генератора 4 к питающему или релейному концу РЦ центральным устройством управления осуществляется определение направления движения на участке и отправка соответствующих приказов на цифровой генератор 4 для осуществления им кодирования.
При движении поезда в четном или нечетном направлении цифровым генератором 4 осуществляется формирование и отправка сигнала в рельсовую линию занятого путевого участка через кабельные жилы питающего или релейного концов РЦ в направлении навстречу движению подвижного состава.
Кодовый сигнал также может быть передан машинисту при помощи устройства локомотивной сигнализации.
Таким образом, снижается количество кодовых генераторов, необходимых для передачи сигнала в рельсовую цепь, и обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска выхода из строя компонентов автоматической локомотивной сигнализации с сопутствующим снижением энергоемкости, тем самым повышается надежность и улучшаются эксплуатационные характеристики автоматической локомотивной сигнализации.