СПОСОБ И СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МОНТАЖНЫХ ПОЕЗДОВ
METHOD AND SYSTEM TO ALLOW WORK TRAIN MOTION

Настоящее изобретение относится, главным образом, к способу обеспечения движения монтажных поездов по строящейся линии железной дороги.
На находящихся в эксплуатации линиях путь поделен на участки длиной от 400 до 2500 м, по каждому из которых поезда движутся со скоростью, которая зависит от сигнала на въезде на участок, как правило, одного из трех цветов сигнала семафора, при этом цвет сигнала является зеленым, если участок свободен, желтым, если следующий участок занят поездом и, следовательно, на въезде на такой следующий участок цвет сигнала является красным, и красным, если предыдущий участок занят.
Чтобы поезд мог двигаться по участку со скоростью движения по линии, иными словами “участковой скоростью”, предпочтительно по меньшей мере два участка, следующих за данным участком, должны быть не заняты другими поездами. Именно при таких условиях на въезде на соответствующий участок сигнал семафора переключается на зеленый цвет.
Наличие поезда на участке обнаруживают при помощи рельсовой цепи, контролирующей элементы сигнализации, которые были только что приведены в действие.
Оснащение строящейся линии такой системой сигнализации неприемлемо с учетом непомерно высоких издержек.
До настоящего времени передачу сигналов при движении монтажных поездов по путям строящейся линии железной дороги осуществляли эмпирическим путем, когда персонал на участке работ использовал оповестительные щиты и другие знаки, а также по радио или телефону. Основной недостаток такого эмпирического решения, не говоря уже о необходимости держать многочисленный персонал, заключается в том, что при этом ограничивается скорость движения поездов по путям, машинистам приходится вести состав в “подъездном режиме”, то есть по ориентирам.
С учетом вышеизложенного в настоящем изобретении предложено новое решение, ограниченное применением на строящейся новой линии с двумя соседними путями, каждый из которых является двусторонним, иными словами, поезда могут двигаться по нему в обоих направлениях.
Таким образом, настоящее изобретение относится, главным образом, к способу обеспечения движения монтажных поездов по строящейся линии железной дороги с двумя соседними и двусторонними путями, которым из центрального узла ЭВМ управляет главная ЭВМ, заключающемуся в том, что
- пути поделены на отрезки Si, ограниченные двумя концевыми узлами i и i+2, по которым поезда могут двигаться с участковой скоростью или в подъездном режиме,
- сопровождающий поезд сотрудник запрашивает у главной ЭВМ разрешение следовать в одном направлении по заданному отрезку Si с участковой скоростью,
- проверяют, не движется ли по данному отрезку Si другой поезд,
i+2
- проверяют, не движется ли по следующему отрезку S в противоположном направлении другой поезд,
i+1
- проверяют, не ведутся ли работы на соседнем отрезке S соседнего пути, и
- в случае получения отрицательных результатов на трех предыдущих стадиях,
- главная ЭВМ дает разрешение сопровождающему поезда на следование поезда с участковой скоростью.
Технический результат, который обеспечивает предложенный в изобретении способ, заключается в том, что при определенных условиях монтажный поезд может двигаться с участковой скоростью, которая значительно превышает скорость движения по ориентирам, и экономить драгоценное время. В качестве примера, изобретение применимо на отрезках протяженностью от 10 до 15 км с возможностью развивать скорость 80 км/ч вместо 30 км/ч в подъездном режиме и следовать со средней скоростью 45-50 км/ч, а не 20-25 км/ч, как при движении по ориентирам.
Предпочтительно каждый узел, который ограничивает отрезок, имеет определенную протяженность, при этом
- проверяют, не двигается поезд ли в направлении, противоположном узлу i+2, которым оканчивается соответствующий отрезок Si,
- разрешают следование с участковой скоростью по соответствующему отрезку Si.
Предпочтительно, когда поезд отправляется из парка запасных путей сортировочной станции в центре работ и перед выходом на путь проходит через распределительный узел, сотрудник стрелочно-сортировочного узла по согласованию с главной ЭВМ корректирует расчетный маршрут движения через распределительный узел.
В данном случае после приведения в действие стрелок распределительного узла сотрудник стрелочно-сортировочного узла передает разрешение поезду выйти из парка запасных путей на линию.
Также предпочтительно монтажному поезду передают сигнал, означающий, что он достиг начала или конца узла Pi и
- по достижении начала узла Pi поезд движется до тех пор, пока не окажется полностью в пределах узла, после чего сопровождающий поезд сотрудник запрашивает у главной ЭВМ разрешение двигаться по следующему отрезку Si с участковой скоростью, и
- по достижении конца узла Pi поезд выполняет команду ждать распоряжений или получает разрешение на движение по отрезку Si.
Изобретение также относится к системе обеспечения движения монтажных поездов по строящейся линии железной дороги с двумя соседними и двусторонними путями, которым из центрального узла ЭВМ управляет главная ЭВМ, при этом пути разделены на отрезки Si, ограниченные двумя концевыми узлами Pi (i и i+2), по которым поезда могут двигаться с участковой скоростью или в подъездном режиме, состоящей из
- ЭВМ центрального узла, которая включает средство управления и средство обработки данных, а также табло со схемой управления строящейся линией с отображением путей, участков и их концевых узлов,
- средства связи между главной ЭВМ и сопровождающими монтажные поезда сотрудниками, при помощи которого сопровождающий поезд сотрудник передает главной ЭВМ запросы на разрешение следовать в одном направлении по заданному отрезку Si с участковой скоростью,
- средства запоминания сообщений (Mi),
- соединенного с ЭВМ средства обнаружения местонахождения поезда на отрезках линии,
- соединенного с ЭВМ средства определения направления движения поезда на отрезках линии,
- соединенного с ЭВМ средства ввода данных о состоянии работ на путях отрезков, и
- средства для обработки данных, поступающих из средства определения направления движения и средства обнаружения местонахождения, при этом,
если:
a) по соответствующему отрезку Si не движется какой-либо другой поезд,
b) по следующему отрезку Si+2 в противоположном направлении не движется какой-либо другой поезд,
c) на соседнем с отрезком Si отрезке Si+1 соседнего пути не ведутся работы, главная ЭВМ разрешает сотруднику, сопровождающему поезд, движение с участковой скоростью на соответствующем участке Si от концевого узла i до концевого узла i+2.
Предпочтительно отрезок Si отображен на табло центрального узла ЭВМ как полностью занятый, если по нему движется монтажный поезд.
Также предпочтительно средство обнаружения местоположения поездов на отрезках включает
- элементы сигнализации начала и конца узлов Pi, которые ограничивают отрезки Si и служат для обозначения узлов и отрезков,
- средство связи между поездом и центральным узлом, позволяющее осуществлять обмен сообщениями (Mi), в частности, передавать запросы (M1), команды (N2), ждать распоряжений или разрешения (М3).
Также предпочтительно элементы сигнализации представляют собой сигнальные табло, но в более сложном варианте осуществления также могут представлять собой радиомаяки.
В первом случае сопровождающий поезд сотрудник инициирует передачу сообщений с запросами и интерпретирует ответы главной ЭВМ, а во втором случае такая передача может осуществляться автоматически.
Далее следует описание предложенной в настоящем изобретении системы обеспечения движения монтажных поездов и способа ее осуществления со ссылкой на приложенные для лучшего понимания изобретения чертежи, на которых:
на фиг.1 проиллюстрированы общие принципы движения монтажных поездов с участковой скоростью согласно способу, предложенному в изобретении,
на фиг.2, 3 и 4 показан пример элементов сигнализации, которыми оснащены железнодорожные линии для обнаружения местоположения поездов на отрезках, состоящих соответственно из одного одностороннего пути, одного двустороннего пути и двух двусторонних путей,
на фиг.5 показана функциональная блок-схема системы обеспечения движения согласно настоящему изобретению,
на фиг.6 показана принципиальная схема работы системы обеспечения движения согласно способу, предложенному в изобретении,
на фиг.7 показана блок-схема работы системы обеспечения движения согласно настоящему изобретению,
на фиг.8 проиллюстрирован пример дисплея схемы строящихся линий и управления движением согласно способу, предложенному в изобретении.
Как показано на фиг.1, пути 100' и 100'' линии 200 строящейся железной дороги соединяют, по меньшей мере, одну основную рабочую площадку СЕ с центром работ ВТ.
Центр работ ВТ организован таким образом, что в нем формируют и направляют монтажные поезда ТТХ А, В и т.д. по линии 200 до основной рабочей площадки СЕ в качестве пункта назначения.
Таким образом, когда поезд, который отправляется из парка запасных путей 196 сортировочной станции 197 в центре работ и перед выходом на линию проходит через распределительный узел 199, сотрудник стрелочно-сортировочного узла 195 по согласованию с главной ЭВМ 194 корректирует расчетный маршрут следования через распределительный узел 199.
Линии устроены следующим образом.
i+2
i+1
i+2
i
i+2
i+1
i+3
Линия 200 последовательно разделена на соседние отрезки Si, S и т.д., распложенные на протяжении пути 100', и отрезки S, S, распложенные на протяжении пути 100''. Узлы P, P и т.д. и узлы P, P и т.д. соответственно ограничивают данные отрезки путей.
i
i+2
i
i+2
Узлы P, P и т.д. имеют протяженность 120, 140 и т.д., составляющую по меньшей мере 1500 м, а отрезки S, S и т.д. имеют значительно большую (около 10 км) протяженность 130, 150 и т.д., за счет чего поезда могут следовать по ним с участковой скоростью около 80 км/ч. Что касается узлов, движение через них всегда осуществляется по ориентирам, если только они не используются для стоянки.
Основанная на описанном разделении на отрезки система 400 (фиг.5) обеспечения движения монтажных поездов состоит из элементов сигнализации, расположенных вдоль путей и позволяющих сотрудникам, сопровождающим поезд, определять местоположение сопровождаемого поезда.
Такие элементы сигнализации могут представлять собой радиомаяки, автоматически настроенными на специальные частотные каналы, принимаемые оборудованием, установленным в поездах, но в данном случае предпочтительны более простые сигнальные табло, что описано далее.
Кроме того, система 400 обеспечения движения включает бортовое электронное средство, доступ к которому имеют старшие сопровождающие, которые помогают главной ЭВМ, находящейся в центральном узле ЭВМ, регулировать и управлять движением поездов. Такие электронные средства описаны далее.
i
i+2
i
i+2
i
Как показано на фиг.2, вдоль одностороннего пути 100, движение по которому осуществляется в одном направлении 101. размещены оповестительные щиты 121, 124 и т.д., обозначающие начало узлов P, P, на каждом из которых имеется надпись, например DP 21 (начало узла 21), DP 41 (начало узла 41) и т.д., и оповестительные щиты 122, 142 и т.д., обозначающие конец узлов P, P, на каждом из которых имеется надпись, например FP 21, FP 41 и т.д. (конец узла 21, 41 и т.д.). Такие надписи обозначают каждый узел P, которого достиг монтажный поезд, с указанием начала и конца части 120, 140 пути, на которой можно сделать остановку. Они видны только из поезда, который движется в направлении 101.
i
i+2
Как показано на фиг.3, при наличии двустороннего пути 100, движение по которому осуществляется в двух противоположных направлениях 101 и 102, концы узлов P, P с протяженностью 120, 140 и т.д. одновременно являются началом узлов при движении в одном направлении и концами узлов при движении в противоположном направлении.
Именно поэтому вдоль таких двусторонних путей с обратной стороны оповестительных щитов 122, 121, 142, 141 и т.д. размещены дополнительные оповестительные щиты 221, 222, 241, 242 и т.д., которые видны только из поездов движущихся в направлении 102.
Чтобы различать направления движения 101 и 102, используют дополнительные оповестительные щиты 123, 124, которые указывают, на каком радиочастотном канале LR монтажный поезд ТТХ должен связываться с центральным узлом ЭВМ, при этом на названных щитах указаны отличающиеся каналы.
i+1
i+1
В случае линии 200, которая состоит из двух двусторонних соседних путей 100' и 100'', как это показано на фиг.4, путь 100' разделен на узлы Pi и отрезки Si, соседний путь 100'' разделен на узлы P 220, 240 и отрезки S, a оповестительные щиты 221, 222 и т.д. - 122, 121 и т.д. и 421, 422 и т.д. - 322, 321 и т.д. расположены аналогично тому, как это описано выше. Дополнительные щиты обозначают номер пути V1 или V2. Наконец, предусмотрены железнодорожные стрелки 310 и 302, соединяющие два соседних пути и позволяющие осуществлять двустороннее движение при необходимости в обход основных рабочих площадок и с пересечением поездами, которые движутся в противоположных направлениях, одного и того же пути.
Такие разнообразные элементы сигнализации позволяют сопровождающему определять местоположение поезда на отрезках и узлах и передавать данные о движении и/или местоположении сопровождаемого поезда главной ЭВМ. Каждый монтажный поезд ТТХ 80 (фиг.5) оснащен приемопередающей радиостанцией 81 и связанным с ней человеко-машинным интерфейсом MMI 82 с непоказанной клавиатурой и экраном, которые позволяют сопровождающему передавать сообщения на центральный узел 90 и принимать сообщения по радиочастотному каналу LR связи с ним.
Центральный узел 90 состоит из центрального средства 91 связи, которое включает приемопередающую радиостанцию 92 и модем 93, преобразующий сигналы, поступающие в полосе частот, воспринимаемой ЭВМ 94, которая регулирует и управляет движением поездов.
ЭВМ 94 преимущественно включает средство управления и средство обработки данных, соединенное с табло 70 схемы путей, в данном случае с экраном видеодисплея, средство 50 запоминания сообщений и средство 60 запоминания данных, в частности, для управления отображаемыми на дисплее табло основными техническими данными линий, отрезков, узлов и местонахождения монтажных поездов и основных рабочих площадок.
ЭВМ 94 включает средство 95 управления сообщениями, поступившими в модем 93, средство 96 обработки данных определения направления движения и обнаружения местонахождения, которые содержатся в поступившем сообщении, и средство 97 управления сообщениями, передаваемыми посредством модема 93. ЭВМ 94 также соединена со средством 98 ввода данных, в данном случае человеко-машинным интерфейсом MMI 82, который включает, по меньшей мере, буквенно-цифровую клавиатуру и экран, в частности, для ввода управляющих данных табло, включая отображаемые данные, и их запоминания средством 60 или для запроса на отображение сообщений, сохраненных в средстве 50, в виде графика.
Модуль 95 датирует и запоминает сообщения, поступившие в средство 50, а модуль 97 управления передаваемыми сообщениями генерирует дату и сохраняет переданные сообщения в том же средстве 50. Модуль 96 обработки данных определения направления движения и обнаружения местонахождения интерпретирует полученные сообщения, сверяет условия движения, определяет содержание сообщения для передачи и при необходимости обновляет табло схемы.
Далее описана работа системы 400 обеспечения движения монтажных поездов с участковой скоростью.
Как показано на фиг.6, когда сотрудник, сопровождающий монтажный поезд 80, получает от сотрудника стрелочно-сортировочного узла разрешение на отправление из центра работ ВТ, поезд 80 на стадии 1 может в процессе движения достичь узла Pi пути 100' линии 200, двигаясь по ориентирам на части 120 узла от начала узла, которое обозначено оповестительным щитом 121, к концу узла, который обозначен оповестительным щитом 122.
На стадии 1 сотрудник, сопровождающий монтажный поезд 80, при помощи радиопередающей станции 81 передает по каналу LR радиосообщение M1 главной ЭВМ, иными словами, центральному узлу 90 с запросом на разрешение двигаться по части 120 отрезка Si. Используемый канал LR, который был ранее обозначен на оповестительном щите 123 или 124, в данном случае соответствует направлению движения 101 или 102.
Для этого сопровождающий вводит в человеко-машинный интерфейс MMI 82 данные, содержащиеся в сообщении M1, иными словами, по меньшей мере обозначение А поезда и номер Р, обозначающий достигнутый узел Pi, который обозначен на оповестительном щите 121 в начале узла (DP21).
На стадии 3 данное сообщение M1 получает приемопередающая станция 92 ЭВМ 90, модем 93 преобразует сообщение в цифровую форму и декодирует, затем на стадии 4 после его сохранения в средстве 50 и отображения модулем 95 на дисплее средства 98 ввода данных, обрабатывающий модуль 96 анализирует сообщение. Такой анализ осуществляют согласно определенным, описанным далее критериям принятия решения о режиме движения по части 130 отрезка Si пути или об остановке поезда на части 120 узла Pi пути.
В случае получения отрицательного результата анализа на стадии 5 модуль 97 управления передаваемыми сообщениями с одновременным сохранением в средстве 50 генерирует сообщение М2 ждать распоряжений, которое приемопередающая станция 92 передает приемопередающей станции 81 поезда А, например, по тому же каналу LR.
После получения сообщения М2 сопровождающим поезд на стадии 7 останавливается у оповестительного щита 122 в конце узла.
В случае получения положительного результата анализа модуль 97 управления передаваемыми сообщениями на стадии 6 генерирует сообщение М3 с разрешением поезду А двигаться с участковой скоростью по части 130 отрезка Si пути. Такое сообщение М3 также сохраняют в средстве 50.
На стадии 8 такое сообщение передает поезду А приемопередающая станция 92. После этого сопровождающий на стадии 9 передает главной ЭВМ подтверждение М4 приема сообщения и на стадии 10 поезд следует по отрезку Si с участковой скоростью.
На стадии 11 модуль 95 управления получает подтверждение М4 приема сообщения, а обрабатывающий модуль 95 обновляет табло 70 схемы, одновременно сохраняя в средстве 60 данные о занятости отрезка Si поездом А.
Описанный выше способ управления движением осуществляют аналогичным образом всякий раз, когда поезд ТТХ достигает нового узла Pi, до тех пор, пока он не прибудет на основную рабочую площадку СЕ.
График, который хранится в памяти 50, может быть просмотрен в любое время на экране и использован, например, по запросу главной ЭВМ при помощи MMI 98 в сопоставлении с табло 70 схемы, на котором отображены любые необходимые данные.
Как более точно показано на фиг.7, после приема приемным устройством 92 центрального узла 90 ЭВМ сообщения Mi, поступившего из поезда 80, на стадии 21 приемопередающее устройство 92 передает сообщение Mi модему 93, который преобразует полученное аналоговое сообщение в цифровое сообщение, распознаваемое ЭВМ 94 способами, известными специалистам в данной области техники. На стадии 22 модуль 95 управления принятыми сообщениями извлекает из сообщения номер Р достигнутого узла Pi, обозначение А поезда 80, характер запроса, например запрос на движение по отрезку Si, который следует за узлом Pi в направлении движения поезда, связь с которым поддерживают по каналу LR, и на следующей стадии 23 пополняет такие данные А, Р, LR определения направления движения и обнаружения местонахождения дополнительными данными, хранящимися в памяти 50 и введенными главной ЭВМ при помощи MMI. Такие дополнительные данные могут, например, указывать состав поезда А, особенности узла Pi, различные радиоканалы, используемые в зависимости от путей и направления движения, степень срочности следования поезда А и т.д.
Данные определения направления движения и средства обнаружения местонахождения передают обрабатывающему модулю 96, который на следующих стадиях осуществляет в памяти 60 последовательный поиск:
- на стадии 25, поезда ТТХ, который следует непосредственно перед поездом А по пути 100' в том же направлении 101, и отрезка Sj или узла Pj, которых он достиг,
- на стадии 26, ближайшего поезда ТТХ, который следует навстречу поезду А по пути 100' (если путь является двусторонним) и отрезка Sk или узла Pk, которых он достиг,
- на стадии 27, имеет ли линия два пути, местонахождение S1 основной рабочей площадки СЕ, ближайшей к отрезку Si и расположенной на пути 100'', соседнем пути 100', по которому следует поезд А.
Затем на каждой из стадий 25, 26, 27 вычисляют номера N1, N2, N3 отрезков, свободных от поездов между отрезком Si и отрезками Sj и Sk, или местонахождение S2. Полученные номера N1, N2, N3 на стадии 28 сравнивают с минимальными значениями n1, n2, n3, которые не должны быть превышены, чтобы в зависимости от того, было ли превышено соответствующее минимальное значение, решить:
- что поезд ТТХ А может следовать по отрезку Si с участковой скоростью, и в этом случае на стадии 31 в ответ на сообщение M1 передают сообщение М с пометкой “следовать по отрезку Si с участковой скоростью”,
- что поезд ТТХ А может следовать по отрезку Si, двигаясь по ориентирам, и в этом случае на стадии 32 передают сообщение М3 с пометкой “следовать по отрезку Si в подъездном режиме”,
- что поезд ТТХ А должен по достижении указателя конца узла Pi ожидать последующего разрешения следовать по отрезку Si, и в этом случае на стадии 33 передают сообщение М2.
В завершение, на стадии 40 модуль 95 управления обновляет график, хранящийся в запоминающем средстве 50, и табло 70 схемы, хранящееся в запоминающем средстве 60.
Минимальные значения n1, n2, n3, которые не должны быть превышены, зависят от предварительно заданных условий безопасности.
При нормальном режиме эксплуатации системы могут быть приняты следующие условия:
N1=|j-i|/2
n1=1, N1≥n1.
В данном случае поезд В не может проследовать по отрезку Si, который уже занят поездом А, следующим в том же направлении.
N2=|k-i|/2
N2=2 и N2≥n2.
i+2
В данном случае поезд В, который следует в одном направлении, не может проследовать по отрезку Si, если поезд А, следующий в противоположном направлении по тому же пути, занимает отрезок S.
N3=|1-i-1|/2
N3=1 и N3≥n3.
i+1
В данном случае движение по отрезку Si в подъездном режиме является обязательным только в том случае, если на соседнем отрезке S расположена основная рабочая площадка СЕ, в противном случае поезд может следовать с участковой скоростью.
i+1
i+1
В соответствии с описанными выше уровнями безопасности экранное табло 70 схемы может выглядеть, как это показано на фиг.8. На фиг.8 проиллюстрированы три строящиеся линии L1, L2, L3, каждая из которых имеет два пути V1 и V2, а каждый из путей разделен на отрезки Si, ограниченные концом или началом i-2, i, i+2 и т.д. узлов Pi, в зависимости от направления движения, и на соседние отрезки S, ограниченные узлами P.
Каждая линия L1, L2, L3 служит в качестве иллюстрации одного из трех рассмотренных выше случаев управления движением при помощи системы 400.
Монтажный поезд В занимает отрезок S1 (i-2) или узел P1i пути V1 линии L1, что отображено на табло 70, и запрашивает разрешение следовать с участковой скоростью по отрезку S1i. Система 400 устанавливает, что перед поездом В следует поезд А, который занимает отрезок S1j, что также отображено, при этом в данном случае j равно i+2, j-1 равно или больше n1, и дает разрешение, поскольку по отрезку Si не следует какой-либо поезд.
Положение поезда В на линии L2 аналогично, но поезд А занимает отрезок S1k или узел P1k, при этом k равно i+4, k-1 равно или больше n2, и разрешение также может быть дано, поскольку через узлы или отрезки Pi и Pi+2, Si и Si+2 не следует какой-либо поезд.
Когда отрезок S31 линии L3 соседнего пути V2, где 1=i+1, занят основной рабочей площадкой СЕ, при этом 1-i-1 равно нулю, может быть дано лишь разрешение следовать по отрезку S3i в подъездном режиме.
Последующее разрешение дается только при условии осуществления трех описанных проверок и соблюдения условий безопасности.