СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ КОМПЛЕКСНАЯ
COMPLEX AUTOMATIC TRAIN BRAKING CONTROL SYSTEM

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотивах в качестве основной системы безопасности с функциями регистрации параметров движения поезда на съемный носитель информации, передачи записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения в режиме онлайн посредством сетей беспроводной передачи данных, информационного обеспечения локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда, расчета фактического тормозного коэффициента, контроля плотности тормозной магистрали поезда.
Известно устройство локомотивной индикации (см. пат. полезной модели РФ №106202, з. 08.02.2011, МПК B61L 3/00), содержащее модуль управления, модуль светодиодной индикации, блок ввода информации, подключенный к преобразователю команд, и дисплей, блок преобразования сигналов, а модуль управления состоит из вычислителя с подключенным к нему видеоконтроллером, при этом вход вычислителя соединен с системным интерфейсом, а вход видеоконтроллера соединен с выходом модуля светодиодной индикации, первый выход видеоконтроллера соединен с модулем светодиодной индикации, второй его выход через блок преобразования сигналов подключен к дисплею, выход преобразователя команд соединен с дополнительным входом вычислителя, а третий выход видеоконтроллера соединен с первым входом преобразователя команд, второй выход которого соединен с элементами подсветки блока ввода информации, четвертый выход видеоконтроллера соединен с управляющим входом дисплея, а датчик освещенности соединен с преобразователем команд.
Однако ограниченное количество светодиодных индикаторов не обеспечивает индикацию всех необходимых параметров.
Кроме того, отсутствие интерфейса RS-485, использующегося для обмена данными блоков в аппаратуре комплекса информационного обеспечения, не позволяет осуществлять:
- аппаратный контроль и санкционирование доступа к внутренним данным, ответственным за безопасность движения поезда;
- проведение диагностики систем САУТ и КИО САУТ, что исключает возможность применения известного устройства в этих системах.
Известен пульт машиниста, включающий пять панелей (Статья «Автоматизированная многофункциональная система управления» Олег Котов, с. 35-36, www.cta.ru/cms/f/326792.pdf). На первой панели находятся органы управления вспомогательным оборудованием. На второй панели расположен цветной жидкокристаллический дисплей, который решает задачи автоведения и отображает информацию о параметрах движения, расчетной и реальной траекториях движения состава. На центральной третьей панели установлены указатель скорости, светофор автоматической сигнализации (АЛСН) и лампы контроля бдительности машиниста. Справа от центральной панели расположен дисплей АПК «Пилот» 4, аналогичный по конструкции дисплею автоведения, служащий для отображения на основном кадре информации о состоянии дизель-генераторной установки, выдачи аварийных и диагностических сообщений. Предусмотрено большое число дополнительных кадров для индикации и диагностики измеряемых параметров. Панель пять включает в себя приборы контроля автоматических тормозов состава и локомотива.
Недостатком являются отсутствие модулей с интерфейсом RS-485, как и в выше описанном аналоге с его недостатками, поэтому они не могут быть включены в процесс обмена с локомотивной аппаратурой САУТ и КИО САУТ, что сужает функциональные возможности пульта машиниста.
Кроме того, этот пульт машиниста предназначен для установки на тепловозы, а они не оборудованы аппаратурой САУТ.
Известен также комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда (КИО САУТ) (см. пат на изобретение №2697630, з. 26.02.2018, МПК B61L 25/00, B61L 25/06), содержащий съемный носитель информации со своим блоком связи, блок согласования с портами ввода-вывода и пульт машиниста, связанные по интерфейсу RS-485 с системой автоматического управления торможением поезда, пульт машиниста содержит модуль питания и систему индикации, пульт машиниста дополнительно включает процессорный модуль, связанный с модулем сопроцессора для обеспечения реализации внешних интерфейсов, модуль сопроцессора связан с модулем регистрации для приема сигналов антенны спутниковой навигации, пульт машиниста через дополнительный интерфейс CAN взаимосвязан с блоком связи со съемным носителем информации, а система индикации выполнена в виде дисплея с клавиатурой.
Недостатками известного решения является недостаточное информационное обеспечение локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда, а также, возможность потери записей регистратора параметров поезда в случае потери или неисправности съемного носителя.
Задача заявляемого технического решения состоит в высоком информационном обеспечении локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда для обеспечения высокой безопасности движения поездов.
Поставленная задача решается за счет того, что в системе управления торможением поездов комплексная, содержащей соединенные между собой одним внутренним интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок связи с датчиком пути и скорости, соединенный с датчиком угла поворота, установленным на буксе колесной пары локомотива, блок приема информации, соединенный с приемной антенной САУТ, датчики давления, измеряющие давление в тормозных цилиндрах и тормозной и питательной магистралях локомотива, блок согласования с портами ввода-вывода, блок коммутации и пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, другим интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок дешифрации кодовых сигналов, соединенный с блоком индикации локомотивной сигнализации, пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, третьим интерфейсом пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок передачи данных, соединенный с GSM-антенной,
в состав аппаратуры введен дополнительный датчик давления для измерения давления в питательной магистрали, на основе которого реализовано автоматическое определение плотности тормозной магистрали и информирование машиниста о ее состоянии, а также, модуль передачи данных с антенной GSM, на основе которого реализована передача в режиме онлайн на серверное хранилище информации о поездке, в блоке связи со съемным носителем имеются две линии CAN, одна линия CAN двухканальная и гальванически развязанная и по условиям безопасности используется для связи с локомотивной сигнализацией, вторая линия CAN используется для связи с другими периферийными системами, которыми оборудован локомотив.
В отличие от прототипа система управления торможением поездов комплексная (САУТ-К) имеет дополнительно в своем составе датчик давления питательной магистрали локомотива и модуль передачи данных с антенной GSM.
Наличие модуля передачи данных с антенной GSM позволяет реализовать в САУТ-К такую функцию, как передача записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения в онлайн режиме, а датчик давления питательной магистрали позволяет в автоматическом режиме осуществлять постоянный контроль плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива.
САУТ-К рассчитана для применения на электровозах постоянного и переменного тока, эксплуатируемых в пассажирском и грузовом движении поездов, магистральных тепловозах, электропоездах, дизель - поездах и автомотрисах (рельсовых автобусах), далее локомотивах (МВПС) на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных путевыми устройствами АЛСН, АЛС-ЕН, устройствами точечного канала (путевые устройства САУТ), а также на участках, оборудованных устройствами полуавтоматической блокировки.
Таким образом, САУТ-К предназначена для обеспечения безопасности движения поездов:
- обеспечивает индикацию и сигнализацию машинисту локомотива (МВПС мотор вагонный подвижной состав) информации о поездной обстановке по маршруту следования, параметрах движения поезда, состоянии его тормозной системы и режиме работы систем безопасности;
- осуществляет управление торможением при превышении допустимой скорости движения для остановки локомотива (МВПС) перед путевым светофором с запрещающим показанием, вне зависимости от действий машиниста;
- исключает движение со скоростью выше допустимой на участках пути;
- осуществляет контроль бдительности машиниста;
- исключает несанкционированное движение локомотива (скатывание);
- обеспечивает автоматический контроль плотности тормозной магистрали поезда;
- обеспечивает автоматический контроль производительности мотор-компрессорной установки локомотива;
- обеспечивает передачу записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения, посредством сетей беспроводной передачи данных в онлайн режиме;
- регистрирует информацию, необходимую для идентификации нарушений безопасности движения и выявления их причин;
- использует диагностику, контроль наличия и исправности блоков устройства.
По сравнению с аналогами заявляемом техническом решении САУТ-К реализованы следующие изменения:
1. Исключены блоки:
- БС-ЦКР (его функции реализованы в блоке БК - блок согласования с центральной клеммной рейкой));
- БС-АЛС (БС-КЛУБ) - блок согласования с комплексным локомотивным устройством безопасности) его функции выполняет блок БС-СН/САУТ-К - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ-К;
- БЭК2 - блок электроники и коммутации исполнение 2, его функции выполняют блоки БС-СН/САУТ-К - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К и БК блок коммутации;
- ПМ6 (или его аналог) пульт машиниста исполнение 6 - его функции выполняет блок ПМ10;
- датчики давления аналоговые (2 шт.) для измерения давления в тормозном цилиндре заменены одним датчиком давления цифровым (покупное изделие), подключенным сразу в линию RS-485.
2. Добавлен блок коммутации БК САУТ-К для выполнения функций коммутации с цепями локомотива;
3. Блок БС-СН/САУТ-01 доработан с целью повышения уровня безопасности (добавлен еще один комплект транспортного процессора и CAN-интерфейса для связи с локомотивной сигнализацией) и стал исполнением БС-СН/САУТ-К.
4. Добавлен цифровой датчик давления с подключением к линии RS-485 для измерения давления в питательной магистрали.
5. Добавлен блок МПД-Н (модуль передачи данных с защитой информации от несанкционированного доступа) для передачи данных по беспроводным интерфейсам.
6. Добавлен блок дешифратор кодовых сигналов микропроцессорный (ДКСВ-М) - дешифратор кодовых сигналов микропроцессорный для дешифрации кодов локомотивной сигнализации.
Благодаря перечисленным усовершенствованиям САУТ-К обладает следующими преимуществами:
- повышение надежности работы и снижения затрат на обслуживание за счет сокращения количества компонентов системы;
- улучшение технологичности обслуживания;
- оперативность обновления базы данных путевых параметров, используемой при движении поезда;
- оперативность получения информации с регистратора параметров движения поезда;
- предоставление машинисту оперативной информации о плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива.
Структурная схема системы автоматического управления торможением поездов комплексной представлена на фиг. 1.
Схема системы автоматического управления торможением поездов комплексная состоит из:
1 - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К (БС-СН/ САУТ/К),
2 - съемный носитель (СН/БЛОК),
3 - блок связи с портами ввода-вывода (БК),
4 - блок коммутации (БС-порт),
5 - пульт машиниста (ПМ10),
6 - блок приставки электропневматического крана машиниста (ПЭКМ)
7 - пульт управления (ПУ),
8 - приемная антенна (АН САУТ),
9 - тормозная магистраль (ТМ),
10 - тормозной цилиндр (ТЦ),
11 - питательная магистраль (ПМ),
12 - блок связи с датчиком угла поворота (датчик пути и скорости) БС-ДДС,
13 - датчики угла поворота (ДПС),
14 - модуль передачи данных (МПД-Н),
15 - антенна GSM,
16 - антенна GPS,
17 - динамик (Д-ЛБПП),
18 - дешифратор кодов (ДКСВ-М),
19 - блок индикации автоматической локомотивной сигнализации (БИ АЛС),
20 - приемные катушки локомотивной сигнализации(ПК),
21 - линия RS-485,
22 - линия CAN1,
23 - линия CAN2,
24 - уравнительный резервуар (УР),
25 - входные сигналы
Модуль центрального вычислителя САУТ-К находится в блоке БС-СН/САУТ-К 1 (блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К), подключенном к линиям 21 (RS-485), 22 (CAN1) и 23 (CAN2), который принимая и обработав из линии 21 входную информацию от приемной антенны 8 через пульт управления 7, датчиков угла поворота 13 через блок БС-ДПС 12, датчиков давления в уравнительный резервуар 24 через блок приставки электропневматического крана машиниста ПЭКМ 6, тормозная магистраль 9, тормозной цилиндр 10, питательная магистраль 11, состояния входных сигналов 25 через блоки связи с портами ввода-вывода 3 и блок коммутации 4, кнопок управления через блок 7, из линии 22 входную информацию от приемных катушек локомотивной сигнализации 20 через дешифратор кодов 18 в блок индикации автоматической локомотивной сигнализации 19, из линии 23 входную информацию от спутниковой навигационной системы Глонасс/GPS через антенну 16 и блок 5 (пульт машиниста - ПМ10), серверы хранения информации через антенну 15 и модуль передачи данных 14, выдает команду на выполнение и отмену служебного торможения в блок связи с портами ввода-вывода 3, который осуществляет их реализацию через блок приставки электропневматического крана машиниста 6, который находится на кране машиниста и непосредственно включен в тормозную систему поезда, выдает информацию на индикацию на пульт машиниста блок 5, звуковые сообщения на динамик 17 через усилитель звука в блоке 5, информацию на запись параметров поезда в съемный носитель 2, передачу информации на сервер хранения через линию 23, блок 14 (модуль передачи данных) и антенну 15.
Контроль плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива осуществляется следующим образом:
При включении компрессора измеряется время повышения давления в главных резервуарах локомотива, по показанию датчика давления питательной магистрали 11.
Когда мотор-компрессорная установка локомотива отключается и давление в питательной магистрали 11 перестает повышаться, система управления торможением поездов комплексная производит непрерывное измерение плотности тормозной магистрали 9 поезда по показанию датчика давления питательной магистрали локомотива. Измерение плотности производится после выключения компрессора и последующего снижения давления в главных резервуарах на 0,05 МПа. Измерение проводится, при поездном положении управляющего органа крана машиниста в соответствии с Прил. 2 Гл. 4 п. 48 - Правил технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава утвержденных протоколом №60 от 6-7 мая 2014 г. (далее Правила).
Система автоматического управления торможением поездов комплексная выполняет контроль плотности поезда путем непрерывного сравнения значений текущей измеренной плотности с плотностью, зафиксированной машинистом локомотива, при увеличении или уменьшении текущей измеренной плотности на 20% и более (Гл. VIII, п. 133 Правил), на пульте машиниста ПМ-10 5 индикация давления питательной магистрали сигнализирует красным цветом.
Система автоматического управления торможением поездов комплексная по показанию датчика давления питательной магистрали ДДпм 11 контролирует включение и выключение компрессора (Гл. IХ, п. 151 Правил) посредством выведения на пульт машиниста ПМ-10 5 сообщений:
- при давлении в ПМ 0,72 МПа и ниже «Машинист! Включи компрессор»;
- при давлении в ПМ 0,92 МПа и выше «Машинист! Выключи компрессор».
Система автоматического управления торможением поездов комплексная САУТ-К сравнивает значение измеренной текущей плотности ТМ поезда со значениями наименьшего времени снижения давления при проверке плотности тормозной магистрали поезда в зависимости от длины состава и объема главных резервуаров локомотива (таблица IV. 1 Гл IV Приложение 2, Правил) и при меньшем значении текущей плотности, чем в таблице, САУТ-К выводит сообщение на пульт машиниста ПМ-10 - «Внимание! Плотность (значение плотности) не соответствует количеству осей».
После прицепки локомотива к составу поезда и подключения тормозной магистрали локомотива к поезду, машинист нажатием кнопки 3 «плотность», на пульте машиниста ПМ-10, включает окно «контроль плотности» и наблюдает за показаниями измеренной текущей плотности тормозной магистрали. Признаком стабилизации давления тормозной магистрали поезда является одинаковое значение плотности +/- 3 сек., полученное при измерениях плотности не менее двух раз, после чего машинист может приступать к опробованию тормозов;
- проверка плотности тормозной магистрали поезда, в случаях предусмотренных Правилами, выполняется с включением окна «контроль плотности» и по показанию индикации давления питательной магистрали на пульте машиниста ПМ-10 5;
- по завершению проверки плотности тормозной магистрали поезда, результат фиксируется нажатием кнопки 2 «фиксировать плотность поезда»;
- в случае индикации на пульте машиниста ПМ-10 5 значения давления питательной магистрали красным цветом, локомотивной бригаде необходимо действовать согласно Правилам;
- при изменении состава поезда или в других случаях при изменении плотности необходимо обновить зафиксированное значение плотности. Для этого необходимо нажать кнопку 3 на пульте машиниста ПМ-10 5, при открытом окне «контроль плотности»;
САУТ-К в автоматическом режиме определяет и учитывает наличие дополнительных источников расхода сжатого воздуха, таких как Тифон, Свисток, Подача песка, работа пневматических контакторов при наборе тяги, работа крана машиниста, что позволяет исключить ложные срабатывания и повысить точность контроля.