СИСТЕМА ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ОСТАНОВКИ ЛОКОМОТИВА
SYSTEM OF FORCED STOP OF ENGINE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотивах, мотор-вагонных подвижных составах.
Известно Устройство совмещенной радиосвязи и радионавигации для определения параметров движения поезда (RU 2108252, кл. В61Н 25/02, 10.04.98.). Задача этого устройства заключается в использовании связевых приемопередатчиков диспетчерского пункта и локомотива для передачи по этому каналу навигационных сигналов, что позволяет использовать такой радиоканал не только для передачи сообщений, но и для измерения координаты локомотива и его скорости.
Недостатками этого устройства являются сложность измерения и недостаточная точность определения координаты локомотива и его скорости. Это ведет к снижению надежности управления и безопасности движения поездов.
Известна Система сбора и регистрации параметров движения поезда (DE №19513244, кл. В61Н 23/02, 10.10.96). Указанная система позволяет определить скорость движения поезда и его местоположение (координату).
Недостатками данной системы являются отсутствие привязки к местности как таковой, результаты работы системы отображаются на мониторе только в кабине локомотива и не используются для управления данных, не определяет оптимальный скоростной режим и не контролирует его соблюдение, отсутствие подтверждения машинистом контроля создавшейся поездной ситуации (приближение значения фактической скорости к предельно допустимой), в противном случае формируется сигнал экстренного торможения.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное (RU 2248899, кл. В61Н 25/04, 27.03.05), содержащее блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, 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 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 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.
Недостатком известного решения является отсутствие возможности принудительной остановки подвижной единицы по команде дежурного по станции либо поездного диспетчера.
Сущность заявленного изобретения состоит в создании локальной структуры на станции, где возможна организация контроля каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, в обеспечении принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста, в отображении информации на автоматизированном рабочем месте дежурного по станции о возникновении аварийной ситуации на подвижном составе при нажатии кнопки «Тревога» на локомотиве.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, так как оно неизвестно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым и существующими техническими средствами соответствует критерию изобретательский уровень, так как оно явным образом не следует из уровня техники.
Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста.
Технический результат достигается тем, что в открытую систему реального времени с модульной архитектурой включены и соединены между собой кабелем системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммуникации 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 сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммуникации 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, дополняется станционным устройством, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции, другим входом с радиоантенной.
Конструктивно система выполнена в виде блоков и содержит соединенные между собой блок электроники, радиомодем с антенной, навигационный приемник с антенной, кнопку «Тревоги», приставку крана машиниста, электропневматический клапан и источник питания (для локомотивного устройства); и второй радиомодем с антенной, автоматизированное рабочее место дежурного по станции, устройство электропитания (для станционного устройства).
Все модули разработаны с применением современной элементной базы. Программное обеспечение написано на языке ассемблера и аппаратно- ориентированном языке уровня Си.
На чертеже представлена структурная схема системы принудительной остановки локомотива, содержащая локомотивное 1 и станционное 11 устройства.
Локомотивное устройство, в состав которого входят:
Источник питания 2, блок электроники 3 выполнен с возможностями управления локомотивом и измерения параметров движения, воздействия через усилитель, расположенный в блоке электроники (не показан), на электропневматический клапан 5 при необходимости принудительного торможения, принятия окончательного решения о скоростном режиме движения поезда и выдачи сигнала о необходимости принудительного торможения через приставку крана машиниста 4, определения фактической скорости движения поезда, формирования значений целевой и допустимой скорости, определения местонахождения поезда и определения фактической скорости движения по данным от спутникового приемника 8 с антенной 9, контроль за надежностью работы при несоблюдении скоростного режима.
Радиомодем 6, оборудованный радиоантенной 7, предназначен для передачи на станционное устройство данных о поезде и параметрах движения, приема от станционного устройства сообщения и команды на ограничение скорости движения либо принудительного торможения, а также организации обмена информацией со станционным устройством.
Датчики давления (не показаны), связанные с тормозной магистралью и служащие для служебного и экстренного торможения.
Кнопка «Тревога» 10, служащая для передачи сигнала в блок электроники 3.
Станционное устройство 11, в которое входят:
Радиомодем 12, оборудованный радиоантенной 13 и предназначен для приема сообщений и команд с локомотивного устройства, а также передачи сообщений и команды для принудительной остановки поезда;
автоматизированное рабочее место дежурного по станции 14, выполненное с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, отображения локомотивных и поездных характеристик текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, для формирования команды принудительной остановки поезда.
Электропитание строится по следующему принципу: электропитание от сети поступает на вторичные источники 15 электропитания, которые осуществляют преобразование уровня напряжения бортовой сети в необходимый каждому блоку (модулю) уровень напряжения.
Система работает следующим образом.
Станционное устройство 11 начинает работать сразу после включения источника питания 15, после чего с автоматизированного рабочего места дежурного по станции 14 по последовательному интерфейсу передаются сообщения в соответствии с алгоритмом взаимодействия на радиомодем 12 и в радиоантенну 13.
Локомотивное устройство 1 начинает работать сразу после включения источника питания 2. Сигналы от радиоантенны 7 поступают на вход радиомодема 6, с выхода которого поступают в блок электроники 3 в соответствии с алгоритмом взаимодействия. Сигналы от антенны 9 поступают на вход навигационного приемника 8, который формирует данные о местоположении поездной единицы (широта, долгота), и данные поступают на вход блока электроники 3, где определяется местоположение поездной единицы в железнодорожных координатах (метры). При нажатии кнопки «Тревога» 10 сигнал с ее выхода поступает в блок электроники 3.
При возникновении на локомотиве чрезвычайной ситуации машинист или помощник машиниста при следовании в зоне связи со станцией нажатием кнопки «Тревога» 10 передает в стационарное устройство 11 сигнал о необходимости принудительной остановки локомотива.
После получения локомотивным устройством 1 сигнала на принудительную остановку произойдет автоматический разрыв тяги локомотива и начнется служебное торможение через приставку крана машиниста 4. Через 8 секунд электропневматический клапан 5 произведет автостопное торможение локомотива.
После отмены команды на принудительную остановку электропневматический клапан 5 устанавливается в рабочее положение. Алгоритм обмена по радиоканалу системы имеет следующие параметры:
- скорость передачи данных - не менее 9600 бит в секунду;
- количество обслуживаемых мобильных объектов одним станционным устройством - 20 ед.;
- минимальное время доступа (1 станционное 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;
- станционные устройства являются ведущими при организации радиообмена.
Обмен данными между локомотивным и станционным объектами состоит из 2-х этапов:
1. Процедура идентификации локомотивного устройства 1.
2. Обмен между станционным устройством 11 и локомотивным устройством 1 после идентификации.
Процедура идентификации локомотивного устройства 1 работает следующим образом.
Интервал между сообщениями станционного устройства 11 определяется при настройке программы и изменяется от 200 мс до 10000 мс.
Ввод локомотивного устройства 1 в систему осуществляется после ответа локомотивного устройства 1 (сообщение 202) на приглашение станционного устройства 11 (сообщением 201). После передачи приглашения 201 стационарное устройство 11 молчит 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 нештатно (при отсутствии зарегистрированных локомотивных устройств 1).
В штатном режиме каждые 60 (согласно настройке) интервалов передается блок сообщения №201. В нештатном режиме приглашение передается постоянно (с соблюдением оговоренного промежутка).
Если ж/д координаты локомотивного устройства 1 находятся внутри полученной зоны ответственности, передаваемой в блоке сообщения №201, то локомотивное устройство 1 отвечает блоком сообщения №202.
Обмен между станционным устройством 11 и локомотивным устройством 1 после идентификации.
После идентификации локомотивного устройства 1 станционное устройство 11 передает блок сообщения №200 с установленным интервалом, на который локомотивное устройство 1 отвечает блоком сообщения №151. Обмен сообщениями осуществляется в зоне ответственности станционного устройства 11.
Прекращение передачи сообщений локомотивным устройством 1 происходит при выходе его из зоны ответственности либо при отсутствии или получении неверных сообщений от локомотивного устройства 1 в течение 10 раз.
Для всех адресных сообщений предусмотрено обязательное квитирование. Станционное устройство 11 может передать широковещательное сообщение - команду на остановку/отмену остановки для всех локомотивных устройств 1, находящихся в зоне радиосвязи (без квитирования).