СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ФУНКЦИЕЙ СОХРАНЕНИЯ ПОКАЗАНИЙ СВЕТОФОРА ПРИ КРАТКОВРЕМЕННЫХ СБОЯХ АЛСН

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована на железнодорожных станциях, оборудованных аппаратурой системы интервального регулирования, для повышения безопасности движения и увеличения скорости прохождения поездов по станции.
Известно комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное, в котором в открытую систему реального времени с модульной архитектурой включены и соединены между собой кабелем системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммутации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста. Блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации, и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана. Блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации. Блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом (RU 2248899, B61L 25/04, 27.03.05).
Недостатком этого устройства является низкая пропускная способность и отказоустойчивость, отсутствие возможности принудительной остановки подвижной единицы по команде дежурного по станции, либо поездного диспетчера, а также ограниченная функциональность и высокое влияние человеческого фактора на безопасность движения.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является система интервального регулирования движения поездов на основе спутниковых навигационных средств цифрового радиоканала с координатным методом контроля, содержащая соединительные между собой кабели системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммутации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом (RU 93766 U1, B61L 23/34 10.05.10).
Недостатками этого устройства является то, что система не обеспечивает прием информации от устройств электрической централизации станции о состоянии объектов находящихся на станции и трансляцию этих данных на бортовое устройство, это ведет к снижению надежности управления и безопасности движения поездов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение безопасности движения и увеличение скорости движения по станции, путем сокращения количества сбоев приема кодов АЛСН, с использованием цифровой радиосвязи, координатного контроля локомотивов находящихся в зоне действия радиосвязи, и сохранения показаний светофора на локомотивном блоке индикации.
Технический результат достигается тем что, в системе интервального регулирования движения поездов, содержащей стационарное устройство и локомотивное устройство, состоящее из соединенных между собой блоков электроники, индикации, коммутации и ввода данных, расположенных в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля измерения центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки бдительности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, согласно предложению в стационарное устройство введены два независимых друг от друга блока расширения контролируемого пункта с функциями считывания состояния кодово-включающих реле электрической централизации станции и передачи независимым обработчикам системы интервального регулирования данных о состоянии контактов реле, каждый блок расширения контролируемого пункта включает блок считывания информации, вход которого соединен с выходом устройства сопряжения, а выход с входом блока преобразования и формирования сигналов, первый выход которого соединен с блоком памяти, а второй выход с входом блока приема и передачи сигналов, порты блока памяти и блока приема и передачи сигналов соединены с персональным компьютером автоматизированного рабочего места стационарного устройства.
Конструктивно система выполнена в виде блоков, модули взаимодействуют через межмодульный интерфейс.
На чертеже приведена функциональная схема системы интервального регулирования движения поездов.
Локомотивное устройство 1 включает в себя:
- блок 4 электроники, предназначенный для обработки информации, принятой по радиоканалу, параметров от датчиков пути и скорости, приемника спутниковой навигации, сигналов от приемных катушек, систем контроля бдительности, сигнала от кнопки 3 «Тревога», блок 4 анализирует полученную информацию и формирует управляющие воздействия на электропневматический вентиль 8 ЭПВ, приставку крана машиниста 7 ПКМ и цепь тяги, антенны 2 GPS/ГЛОНАСС, радиомодема 5, а также передает данные для отображения на блок 10 индикации, управляющие команды на ПКМ 7 и ЭПВ 8;
- радиомодем 5 предназначен для обмена информацией между локомотивным устройством 1 и стационарным устройством 14 по цифровому радиоканалу;
- источник питания 6 предназначенный для электропитания локомотивного устройства 1 от аккумуляторной батареи локомотива или тягового подвижного состава ТПС напряжением постоянного тока 48 в (на чертеже не показано);
- кнопка 3 «Тревога» служит для дополнительного оповещения дежурного по станции или поездного диспетчера об экстренной ситуации на локомотиве или ТПС;
- блок 10 индикации, предназначен для индикации, ввода/контроля локомотивных характеристик, ввода/контроля поездных характеристик, индикации ответственных команд, полученных по радиоканалу, теста системы и сохранения показаний светофора;
- антенна 2 GPS/ГЛОНАСС используется в составе навигационного оборудования блока 4 электроники;
- ПКМ 7 и ЭПВ 8 предназначены для управления поездной системой поезда;
- антенна РК11 взаимодействует с радиомодемом 5 через дуплексный фильтр 9;
- БПС 12 предназначен для обмена данными о координате хвоста поезда с другими локомотивами;
- антенна 13 предназначена для приема-передачи в радиоэфир данных.
Стационарное устройство 14 включает в себя:
- персональный компьютер 18 автоматизированного рабочего места системы интервального регулирования, осуществляющий взаимодействие с радиомодемом 22 по межмодульному интерфейсу;
- приемник 16 GPS/ГЛОНАСС осуществляет синхронизацию работы стационарного устройства 14, с целью организации временного разделения вещания по цифровому каналу передачи данных, а также обеспечивает прием и декодирование географической координаты местоположения;
- антенна 15 GPS/ГЛОНАСС используется в составе приемника 16 GPS/ГЛОНАСС;
- радиомодем 22 обеспечивает обмен цифровой информацией с заданной скоростью между персональным компьютером 18 АРМ ПК и аналогичным локомотивным устройством, имеющим ту же рабочую частоту и протоколы передачи информации;
- грозоразрядник 25 предназначен для защиты устройств от воздействия атмосферных перенапряжений;
- ПК АРМ 18 представляет собой компьютерное рабочее место, на мониторе которого отображается план станции и прилегающие перегоны с условно-графическим изображением и индикацией, информация, поступающая с локомотива по цифровому радиоканалу с указанием времени и даты, а также протоколы работы стационарного устройства 14;
- ПК АРМ 18 получает данные от приемника 16 GPS/ГЛОНАСС о координате и точном времени, данные о состоянии путевых объектов от блоков расширения контролируемых пунктов 19, 20 БРКП, соединенных через устройство сопряжения 21 с системами электрической централизации ЭЦ, диспетчерской централизации ДЦ, диспетчерского контроля ДК и автоблокировки АБ;
- устройство бесперебойного питания 26 УБП обеспечивает гарантированное напряжение питания на выходе с необслуживаемыми батареями с возможностью «горячей» замены;
- антенна 17 РК используется совместно с радиомодемом 22 и дуплексным фильтром 24;
- сетевой фильтр 23 защищает цепи питания средств вычислительной техники от импульсных перенапряжений и высокочастотных помех. Фильтр подключается через устройство бесперебойного питания 26 УБП к сети;
- дуплексный фильтр 24 обеспечивает работу передатчика и приемника на антенну 17 с минимальным взаимным влиянием и без ухудшения качества приема;
- устройство сопряжения 21 служит для увязки с системами ЭЦ, ДЦ, ДК и АБ;
- два независимых друг от друга блока расширения контролируемых пунктов 19 и 20 БРКП, каждый из которых включает блок считывания информации 28, вход которого соединен с выходом устройством сопряжения 21, а выход с входом блока преобразования и формирования сигналов 27, первый выход которого соединен с входом блока памяти 30, а второй выход с входом блока приема и передачи сигналов 29, порты блоков 29, 30 соединены с входами персонального компьютера автоматизированного рабочего места 18 ПК АРМ, и служат для считывания состояний кодово-включающих реле ЭЦ, ДЦ, ДК, АБ станции, преобразования информации из аналогового представления в цифровое и передачи данных двум независимым обработчикам системы интервального регулирования о состоянии контактов, а также повышения надежности в случаях отказа или поломки одного из блоков.
Система интервального регулирования движения поездов реализует функции:
- не проезд закрытого сигнала светофора на не кодируемом участке по команде с персонального компьютера автоматизированного рабочего места;
- передача команды на разрешение проследования запрещенного сигнала светофора с использованием поездной радиосвязи;
- передача координат хвоста впередиидущего с целью проследования светофора с желтым показанием без снижения скорости;
- прием сигнала «Тревога» на ПК АРМ с любой подвижной единицы;
- адресное принудительное торможение одного локомотива по команде с ПК АРМ;
- адресная отмена принудительного торможения тягового подвижного состава по команде с ПК АРМ;
- одновременное принудительное торможение всех локомотивов по команде с ПК АРМ;
- отмена одновременного принудительного торможения всех ТПС по команде с ПК АРМ;
- сохранение показаний светофора на локомотивном блоке индикации при движении по коротким кодируемым стрелочным секциям при кратковременных сбоях АЛСН.
Система интервального регулирования движения поездов с функцией сохранения показаний светофора при кратковременных сбоях АЛСН работает следующим образом.
Станционное устройство 14 начинает работать сразу после включения устройства бесперебойного питания 26, после чего с ПК АРМ 18 по последовательному интерфейсу на радиомодем 22 в радиоантенну 17 передаются сообщения в соответствии с алгоритмом взаимодействия.
Локомотивное устройство 1 начинает работать сразу после включения источника бесперебойного питания 6. Сигналы от станционного устройства 14 через радио-канал поступают в локомотивное устройство 1, и через дуплексный фильтр 9 и радиомодем 5 поступают в блок электроники 4 в соответствии с алгоритмом взаимодействия. Сигналы от антенны 13 поступают в блок пакетной связи 12, а от него данные поступают в блок электроники 4. Сигналы от антенны 2 поступают на навигационный приемник (на чертеже не показан), входящий в состав блока электроники 4, который формирует данные о местоположении устройства (широта, долгота). Эти данные поступают в центральный обработчик (на чертеже не показан) блока электроники 4, где определяется местоположение локомотивного устройства в железнодорожных координатах (метры).
При возникновении на локомотиве чрезвычайной ситуации машинист или помощник машиниста при следовании в зоне связи со станцией нажатием кнопку 3 «Тревога» и передает на станционное устройство 14 сигнал о необходимости принудительной остановки локомотива.
В зоне станции ПК АРМ 18 анализирует поездную обстановку и передает координаты хвоста впереди идущего поезда на локомотив.
После получения от стационарного устройства 14 сигнала на принудительную остановку, происходит разбор тяги локомотива и начинается служебное торможение через приставку 7 крана машиниста ПКМ, а электропневматический вентиль 8 ЭПВ произведет автостопное торможение локомотива, а на блоке индикации 10 локомотивного устройства 1, отображается признак принудительной остановки локомотива.
В момент проведения принудительной остановки локомотива, локомотивной бригаде запрещается прерывать начавшийся процесс.
После полной остановки локомотива машинист с использованием поездной радиосвязи выясняет с дежурным по станции ДСП или с поездным диспетчером ДНЦ причину остановки.
После отмены команды на принудительную остановку электропневматический клапан 8 ЭПВ устанавливается в рабочее положение.
Передача команды проезда запрещающего сигнала по команде с ПК АРМ 18 производится в следующей последовательности.
Дежурный по станции или поездной диспетчер, убедившись в наличии режима устойчивой радиосвязи с подвижными единицами и в остановке подвижной единицы перед светофором с красным показанием, подает команду разрешения проследования запрещающего сигнала через ПК АРМ18. После получения разрешения проезда запрещающего сигнала на блоке индикации 10 до начала движения, значение допустимой скорости подвижной единицы установится равным 20 км/ч, а сигнал «КЖ» на блоке индикации 10 изменится на «БМ». После отмены данной команды дежурным по станции или поездным диспетчером, происходит отмена разрешения проезда запрещающего сигнала.
Передача стационарным устройством 14 на локомотив временных ограничений скорости, а также расчет и отработки локомотивом кривой торможения до места ограничения скорости движения производится в следующей последовательности:
- дежурный по станции ДСП или поездной диспетчер ДНЦ вводит характеристики ограничений скорости и убеждается в наличии режима устойчивой радиосвязи с подвижными единицами;
- после получений от стационарного устройства 14 временного ограничения скорости, локомотивное устройство 1 отрабатывает рассчитанную кривую торможения при подъезде к месту ограничения скорости движения.
Дежурный по станции ДСП или поездной диспетчер ДНЦ убеждается в наличии режима устойчивой двухсторонней радиосвязи с подвижными устройствами. При нахождении локомотива на не кодируемом участке на локомотивном светофоре высвечивается то показание, которое ему было передано по радиоканалу, а именно:
- скорость передачи данных - не менее 9600 бит в секунду;
- количество обслуживаемых мобильных объектов одним станционным устройством - 20 ед.;
- минимальное время доступа (1 стационарное устройство и 1 локомотивное устройство) 200 мс;
- допустимые граничные величины интервала: от 200 мс до 10000 мс;
- максимальный объем информации, передаваемый за 1 сообщение 50 байт;
- стационарные устройства являются ведущими при организации радиообмена. Алгоритм обмена по радиоканалу между локомотивным и стационарным устройствами заключается в следующем.
Обмен данными между локомотивным и стационарным устройствами состоит из 2-х этапов:
- процедура идентификации локомотивного устройства 1;
- обмен между стационарным устройством 14 и локомотивным устройством 1 после идентификации.
Процедура идентификации локомотивного устройства 1 работает следующим образом.
Интервал между сообщениями стационарного устройства 14 определяется при настройке программы и изменяется от 200 мс до 10000 мс.
Процедура идентификации локомотивного устройства 1 происходит при его ответе на приглашение. После передачи приглашения стационарное устройство 14 не передает сообщения в течение 3-х интервалов. Локомотивное устройство 1, используя процедуру случайных чисел, отвечает на приглашение.
Приглашение передается штатно (при наличии зарегистрированных локомотивных устройств 1) и не штатно (при отсутствии зарегистрированных локомотивных устройств 1). В штатном режиме каждые 60 (согласно настройке) интервалов передается приглашение. В не штатном режиме приглашение передается постоянно (с соблюдением оговоренного промежутка).
Если железнодорожные координаты локомотивного устройства 1, находятся внутри полученной зоны ответственности, передаваемой в приглашении, то локомотивное устройство 1 отвечает на приглашение.
Обмен между стационарным устройством 14 и локомотивным устройством 1 после идентификации происходит следующим образом.
После идентификации локомотивного устройства 1, стационарное устройство 14 передает запрос с установленным интервалом, на который локомотивное устройство 1 отвечает. Обмен сообщениями осуществляется в заданной в настройках стационарного устройства 14 зоне ответственности.
Прекращение передачи сообщений локомотивного устройства 1 происходит при выходе локомотивного устройства 1 из зоны ответственности, либо при отсутствии или получении неверных сообщений от локомотивного устройства 1 в течении 10 сообщений.
Для всех адресных сообщений предусмотрено обязательное квитирование. В случае передачи широковещательного сообщения (команда на остановку/отмены остановки для всех локомотивов, оборудованных локомотивным устройством 1 находящихся в зоне радиосвязи) квитирование не происходит.
Взаимодействие станционного 14 и локомотивного 1 оборудования происходит в зоне станция, участки приближения и удаления.
Стационарное устройство 14 обеспечивает двухстороннюю связь с локомотивным устройством 1 по цифровому каналу, имеющему следующие характеристики:
- диапазон рабочих частот (146-174) МГц
- выходная мощность передатчика 10 Вт;
- чувствительность приемника при отношении с/ш 12 дБ, не более 0,3 мкВ;
- вероятность ошибки при уровне входного сигнала 2 мкВ;
Реализация функции сохранения показания светофора при кратковременных сбоях АЛС происходит следующим образом:
- информация, в виде аналогового сигнала о состоянии контактов кодово-включающих реле, одновременно поступает из системы ЭЦ через устройство сопряжения 21 на независимые дублирующие друг друга блоки расширения контролирующего пункта 19, 20, где происходит считывание состояний кодово-включающих реле станции, преобразование информации из аналогового сигнала в цифровой и передача данных в персональный компьютер автоматизированного рабочего места 18 и далее двум независимым обработчикам системы интервального регулирования о состоянии контактов;
- информационный канал обмена между блоками расширения контролируемого пункта 19, 20 и персональным компьютером автоматизированного рабочего места 18 организован с использованием асинхронного промышленного интерфейса RS-485;
- персональный компьютер автоматизированного рабочего места 18 начинает опрос устройства с запросов идентификации к блокам расширения контролируемого пункта 19, 20 по адресам указанным в конфигурации, для проверки наличия и правильности задания адресов в самих устройствах. После получения ответа на запросы идентификации, блоки расширения контролируемого пункта 19, 20 считаются обнаруженными;
- персональный компьютер автоматизированного рабочего места 18 регулярно посылает запросы на получение состояний контролируемых входов по адресам обнаруженных блоками расширения контролируемого пункта 19, 20. На правильно принятый запрос, блоки расширения контролируемого пункта 19, 20 формируют ответы, являющиеся подтверждением о приеме и состоянии контролируемых входов на текущий момент времени;
- формирование данных о наличии кодирования, передаваемых по радиоканалу;
на локомотивное устройство 1, производится персональным компьютером автоматизированного рабочего места 18 после обработки полученных данных от блоков расширения контролируемого пункта 19, 20 в соответствии с состоянием кодово-включающих реле и текущим местоположением локомотива;
- при возникновении сбоя кода «З» (зеленый) в напольных устройствах, а именно на коротких стрелочных секциях, локомотивные устройства в соответствии с признаком наличия кодирования получаемым по радиоканалу, сохраняют показания «З» (зеленый) на блоке индикации 10 локомотивного устройства 1 в течение установленного времени разрешенного в зонах для задержек.