Система для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты
SYSTEM FOR CONTROLLING THE ROLLING STOCK ON THE TRACK SECTION WITH UNLIMITED RAIL CIRCUITS OF THE VOLUME FREQUENCY

Изобретение относится к техническим средствам организации и управления движением поездов, а именно к системам, осуществляющим контроль нахождения подвижного состава на участке пути.
Известна система для контроля нахождения подвижного состава на участке пути, содержащая подключенный к рельсовой цепи конца участка пути по ходу движения подвижного состава передающий блок путевой аппаратуры и подключенный к рельсовой цепи начала участка пути по ходу движения подвижного состава приемный блок путевой аппаратуры с функцией измерения сопротивления поездного шунта, входы управления передающего блока и выход приемного блока соединены соответственно с выходом и входом соответствующего блока аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, в каждый подвижной состав со сверхнормативно повышенным сопротивлением поездного шунта введен блок формирования дополнительного сигнала занятия путевого участка, который соединен с блоком бортовой аппаратуры управления, а путевая аппаратура, размещенная в начале и в конце участка пути, снабжена приемником дополнительного сигнала занятия путевого участка, подключенным к соответствующему блоку аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов (RU 2508215, B61L 1/16, 27.02.2014).
Недостатком известной системы является недостаточная достоверность обнаружения занятия участков пути с рельсовыми цепями тональных частот, при движении по ним электроподвижного состава с импульсными статическими преобразователями, предназначенными для питания асинхронного тягового привода. При неисправностях средств фильтрации выходного напряжения в таких импульсных статических преобразователях, уровень и частотный состав гармоник тягового тока, поступающих в путевые приемники рельсовых цепей тональной частоты, таков, что эти помехи могут в значительной степени влиять на шунтовую чувствительность путевых приемников и привести к не обнаружению на рельсовой цепи поездного шунта, даже если его сопротивление ниже нормативной величины 0.06 Ом. Причина заключается в том, что сигнал помехи, близкой по частоте к несущим частотам тональных рельсовых цепей (см., например, Федоров Н.Е. «Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями» Учебное пособие, Самара: СамГАПС, 2004, с. 41), применяемых, например, в АБТЦ (ТРЦ3-420, 480, 580, 720 и 780 Гц, ТРЦ4 - 4545, 5000, 5555 Гц) или в АБ-УЕ (диапазон частот 1900-2800 Гц), подмешивается к рабочему фазоманипулированному сигналу контроля рельсовой линии. При этом уровень суммарного сигнала может превышать порог срабатывания внутреннего узла декодирования фазоманипулированного сигнала в путевом приемнике даже при сопротивлении поездного шунта ниже нормативной величины 0.06 Ом, в результате чего рельсовая цепь тональной частоты может оставаться в состоянии ложной свободности при занятии ее подвижным составом с поездным шунтом ниже нормативной величины 0.06 Ом, что недопустимо для безопасности движения поездов.
В качестве прототипа выбрана система контроля нахождения подвижного состава на участке пути, содержащая подключенный к рельсовой цепи конца участка пути, по ходу движения подвижного состава, передающий блок путевой аппаратуры передающего конца рельсовой цепи и подключенный к рельсовой цепи начала участка пути, по ходу движения подвижного состава, приемный блок путевой аппаратуры приемного конца рельсовой цепи с функцией измерения сопротивления поездного шунта, вход управления передающего блока и выход приемного блока соединены соответственно с выходом и входом соответствующих блоков аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, на каждом подвижном составе со сверхнормативно повышенным сопротивлением поездного шунта установлен блок формирования дополнительного сигнала занятия участка пути, который соединен с блоком бортовой аппаратуры управления, а блок бортовой аппаратуры управления через локальный радиоканал связи соединен с приемниками дополнительного сигнала занятия путевого участка блоков путевой аппаратуры приемных концов рельсовых цепей, а через системный радиоканал соединен с блоками аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, на каждом электроподвижном составе с импульсными статическими преобразователями для питания асинхронных тяговых электродвигателей установлен блок формирования дополнительного сигнала занятия путевого участка, который соединен с блоком бортовой аппаратуры управления, а блоки аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, принадлежащие к путевым участкам с рельсовыми цепями тональной частоты, через первую линию связи соединены с компьютером автоматизированного рабочего места диспетчера службы связи и сигнализации, который через вторую линию связи соединен с компьютером автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, при этом к дополнительному выходу приемника дополнительного сигнала занятия путевого участка путевой аппаратуры приемного конца рельсовых цепей тональной частоты подключена обмотка электромагнитного реле, размыкающие контакты которого включены последовательно с выходом приемного блока путевой аппаратуры соответствующей рельсовой цепи тональной частоты (RU 2572013, B61L 1/00, 27.12.15).
К недостатку известной системы следует отнести два возможных случая, когда путевой светофор, ограничивающий вторую рельсовую цепь, перекрывается на красный сигнал перед приближающимся подвижным составом.
Первый случай соответствует ситуации, когда близкий по частоте к несущим частотам тональных рельсовых цепей сигнал помехи, создаваемой питанием асинхронных тяговых электродвигателей, воздействует на рабочий фазоманипулированный сигнал контроля рельсовой линии и уровень суммарного сигнала на входе внутреннего узла декодирования фазоманипулированного сигнала в путевом приемнике снижается так, что вторая рельсовая цепь тональной частоты переходит в состояние ложной занятости. Во втором случае переход в состояние ложной занятости второй рельсовой цепи происходит из-за двойного шунтирования первой рельсовой цепи, сильно расширяющего зону дополнительного шунтирования второй рельсовой цепи из первой рельсовой цепи. В результате, если светофор перекрывается перед приближающимся электроподвижным составом, происходит ложное экстренное торможение этого электроподвижного состава.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы системы за счет предотвращения ложных экстренных торможений электроподвижного состава.
Технический результат достигается тем, что в системе для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты, содержащей подключенный к началу первой, по ходу движения подвижного состава, рельсовой цепи передающий блок путевой аппаратуры передающего конца рельсовой цепи, а к концу первой рельсовой цепи подключен вход приемного блока, общего с путевой аппаратурой приемного конца, следующей по ходу движения подвижного состава, второй рельсовой цепи, при этом приемной блок путевой аппаратуры выполнен с функцией измерения сопротивления поездного шунта, вход управления передающего блока соединен с соответствующим выходом блоков аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, на каждом локомотиве подвижного состава со сверхнормативно повышенным сопротивлением поездного шунта или с импульсными статическими преобразователями для питания его асинхронных тяговых электродвигателей установлен блок формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости первой и второй рельсовых цепей путевого участка, вход/выход которого соединен с выходом/входом блока бортовой аппаратуры управления локомотива подвижного состава, который через локальный радиоканал связи соединен с приемником радиосообщений путевой аппаратуры, а через системный радиоканал связи блок бортовой аппаратуры управления соединен с соответствующими блоками аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, при этом блоки аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, принадлежащие к путевым участкам с первой и второй рельсовыми цепями тональной частоты, через первую линию связи соединены с компьютером автоматизированного рабочего места диспетчера службы связи и сигнализации, который через вторую линию связи соединен с компьютером автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, выход приемного блока соединен с первым входом приемника радиосообщений, к первому выходу которого подключена обмотка первого электромагнитного реле, размыкающий контакт которого включен между выходом приемного блока путевой аппаратуры первой рельсовой цепи и соответствующим входом блоков аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, согласно изобретению второй вход приемника радиосообщений соединен с выходом приемного блока второй рельсовой цепи, вход которого подключен к началу второй рельсовой цепи, при этом выход приемного блока второй рельсовой цепи соединен с первым входом логического элемента ИЛИ, ко второму выходу приемника радиосообщений подключена обмотка второго электромагнитного реле, замыкающий контакт которого включен между выходом источника питания путевой аппаратуры приемного конца и вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с соответствующим входом блоков аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов и с управляющим входом светофора, ограничивающего вторую рельсовую цепь.
Блок формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости первой и второй рельсовых цепей путевого участка может быть снабжен дополнительным выходом для подключения к входу задержки экстренного торможения блока бортовой аппаратуры управления локомотивом.
На чертеже приведена схема предлагаемой системы для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты.
Система для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты содержит подключенный к началу первой, по ходу движения подвижного состава, рельсовой цепи 1 передающий блок 2 путевой аппаратуры 3 передающего конца рельсовой цепи, а к концу первой рельсовой цепи 1 подключен вход приемного блока 4, общего с путевой аппаратурой 5 приемного конца, следующей по ходу движения подвижного состава, второй рельсовой цепи 6, при этом приемной блок 4 путевой аппаратуры 5 выполнен с функцией измерения сопротивления поездного шунта, вход управления передающего блока 2 соединен с соответствующим выходом блоков 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, на каждом локомотиве подвижного состава 7 со сверхнормативно повышенным сопротивлением поездного шунта или с импульсными статическими преобразователями для питания его асинхронных тяговых электродвигателей установлен блок 8 формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости первой и второй рельсовых цепей путевого участка, вход/выход которого соединен с выходом/входом блока 9 бортовой аппаратуры управления локомотива подвижного состава, который через локальный радиоканал связи соединен с приемником 10 радиосообщений путевой аппаратуры 5, а через системный радиоканал связи блок 9 бортовой аппаратуры управления соединен с соответствующими блоками 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, при этом блоки 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, принадлежащие к путевым участкам с первой и второй рельсовыми цепями 1 и 6 тональной частоты, через первую линию связи соединены с компьютером 11 автоматизированного рабочего места диспетчера службы связи и сигнализации, который через вторую линию связи соединен с компьютером 12 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, выход приемного блока 4 соединен с первым входом приемника 10 радиосообщений, к первому выходу которого подключена обмотка первого электромагнитного реле 13, размыкающий контакт которого включен между выходом приемного блока 4 путевой аппаратуры 5 первой рельсовой цепи 1 и соответствующим входом блоков 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, второй вход приемника 10 радиосообщений соединен с выходом приемного блока 14 второй рельсовой цепи 6, вход которого подключен к началу второй рельсовой цепи 6, при этом выход приемного блока 14 второй рельсовой цепи 6 соединен с первым входом логического элемента 15 ИЛИ, ко второму выходу приемника 10 радиосообщений подключена обмотка второго электромагнитного реле 16, замыкающий контакт которого включен между выходом источника 17 питания путевой аппаратуры приемного конца и вторым входом логического элемента 15 ИЛИ, выход которого соединен с соответствующим входом блоков 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов и с управляющим входом светофора 18, ограничивающего вторую рельсовую цепь 6.
Блок 8 формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости первой и второй рельсовых цепей 1 и 6 путевого участка может быть снабжен дополнительным выходом для подключения к входу задержки экстренного торможения блока 9 бортовой аппаратуры управления локомотивом.
Система для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты работает следующим образом.
Когда на рельсовой цепи 1 отсутствует подвижной состав 7, передающий блок 2 путевой аппаратуры 3 подает в рельсовую цепь 1 сигнал контроля рельсовой линии, который поступает в приемный блок 4 путевой аппаратуры 5, вследствие чего приемный блок выдает сигнал свободности участка пути. При занятии участка пути подвижным составом 7 рельсового транспорта, имеющим нормативное сопротивление поездного шунта, амплитуда напряжения сигнала на входе приемного блока 4 путевой аппаратуры 5 снижается и приемный блок 4 выдает сигнал занятости участка пути, фиксируемый затем в блоках 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов.
При занятии участка пути подвижным составом 7 рельсового транспорта, имеющим сверхнормативно повышенное сопротивление поездного шунта или электроподвижным составом, имеющим неисправные импульсные статические преобразователи (например, с неисправными фильтрами) для питания асинхронных тяговых электродвигателей, уменьшение уровня сигнала, который поступает в приемный блок 4 путевой аппаратуры 5, может оказаться недостаточным для фиксации приемным блоком 4 путевой аппаратуры 5 занятости участка пути. Однако подвижной состав 7 рельсового транспорта посредством блока 8 формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости рельсовых цепей 1 и 6 путевого участка, на основе сопоставления текущих координат начала и конца подвижного состава 7 с границами рельсовых цепей 1 и 6 по электронной карте маршрута движения подвижного состава 7, сам формирует дополнительный сигнал занятия участка пути, который через блок 9 бортовой аппаратуры управления передается по маломощному локальному радиоканалу в приемник 10 радиосообщений. Приемник 10 обрабатывает эти сообщения и выдают сигнал занятости рельсовой цепи 1 до момента времени полного его освобождения подвижным составом 7 рельсового транспорта, что фиксируется в блоках 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов. В случае подвижного состава 7 с импульсными статическими преобразователями сигналы в приемник 10 передаются отдельно для соответствующих рельсовых цепей тональной частоты во время нахождения локомотивов этого состава в пределах этих рельсовых цепей. Координаты места нахождения локомотивов определяются средствами навигации их блоков 9 бортовой аппаратуры управления. В случае электропоездов или грузовых поездов, имеющих несколько ведущих локомотивов, эти координаты передает блок 9 бортовой аппаратуры управления каждого локомотива с включенными тяговыми двигателями.
Блоки 9 бортовой аппаратуры управления локомотивов с малой периодичностью вычисляют текущие координаты места нахождения начала и конца своего подвижного состава 7 рельсового транспорта из электронной карты маршрута и по известной длине состава 7 и известным координатам границ рельсовых цепей вычисляют как моменты времени занятия, так и моменты освобождения подвижным составом этих рельсовых цепей.
После освобождения подвижным составом 7 каждой очередной рельсовой цепи 1, от блока 8 формирования радиосообщений поступает команда снятия дополнительного сигнала занятости рельсовой цепи 1. Под действием упомянутых сигналов электромагнитные реле 13 своими размыкающими контактами дополнительно обеспечивают прерывание цепи выходного сигнала приемного блока 4 путевой аппаратуры 5, соответствующих рельсовых цепей 1 тональной частоты и посылку надежного сигнала занятия (логический 0) в течение всего времени занятия каждой из рельсовых цепей 1 тональной частоты во время следования по ним подвижного состава 7 с импульсными статическими преобразователями.
При централизованной системе автоблокировки координаты своего места нахождения в привязке к электронной карте маршрута движения блок 9 бортовой аппаратуры управления локомотивом передает в блоки 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов через системный радиоканал связи. Также и в блоках 19 формируются дополнительные сигналы занятия и освобождения участков пути и/или их рельсовых цепей 1.
Эти дополнительные сигналы воздействуют на блоки аппаратуры контроля рельсовых цепей и влияют на логику принятия решений о свободности и занятости путевых участков.
Блоки 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, относящиеся к участку пути с рельсовыми цепями 1 тональной частоты, способны зафиксировать появление электроподвижного состава 7, имеющего неисправные импульсные статические преобразователи (например, с неисправными фильтрами) посредством сравнения напряжения, поступающего в приемный блок 4 путевой аппаратуры 5 рельсовых цепей 1 тональной частоты во время движения такого состава по ним с установленными нормами и при обнаружении завышенного напряжения на входе блока 4 передать эту информацию через первую линию связи в компьютер 11 автоматизированного рабочего места диспетчера службы связи и сигнализации. Затем из компьютера 11 эта информация передается автоматически через вторую линию связи в компьютер 12 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера.
Поездной диспетчер по получении этой информации должен совместно, например, с диспетчером управления локомотивным парком организовать скорейшее устранение обнаруженной на локомотиве неисправности или заменить его локомотивом, не влияющим на правильную работу рельсовых цепей тональной частоты. Эта мера позволяет обеспечить соответствие системы требованиям железнодорожных стандартов по вероятности опасного отказа. В компьютере 12 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера автоматически осуществляется контроль разрешенного периода времени устранения неисправности. Если этот период времени истекает, то поездной диспетчер автоматически извещается о необходимости принудительной остановки данного поезда.
Система также защищена от ложных экстренных торможений, в частности: из-за преждевременного отпускания путевого приемника второй рельсовой цепи 6, при двойном шунтировании первой рельсовой цепи 1 или когда под воздействием сигнала помехи, близкой по частоте к несущим частотам тональных рельсовых цепей, которая подмешивается к рабочему фазоманипулированному сигналу контроля рельсовой цепи 6, уровень суммарного сигнала на входе внутреннего узла декодирования фазоманипулированного сигнала в путевом приемнике снижается и рельсовая цепь 6 переходит в состояние ложной занятости, до того как приближающийся поезд проследует светофор 18, ограничивающий эту рельсовую цепь. Чтобы светофор 18 в этих случаях не перекрывался, блок 8 формирования радиосообщений о текущем состоянии занятости рельсовых цепей 1 и 6 путевого участка, на основе сопоставления текущих координат начала и конца подвижного состава 7 с границами рельсовой цепи 6 по электронной карте маршрута движения подвижного состава 7, а также на основе оценки сопротивления шунта на рельсовой цепи 1, сам формирует дополнительный сигнал свободности рельсовой цепи 6, который через блок 9 бортовой аппаратуры управления передается по маломощному локальному радиоканалу в приемник 10 радиосообщений. Приемник 10 обрабатывает это сообщение и выдает сигнал свободности рельсовой цепи 6 до момента времени занятия ее первыми колесными парами подвижного состава 7 рельсового транспорта, что фиксируется в блоках 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов. При приеме этого сигнала возбуждается второе электромагнитное реле 16 и через его замыкающий контакт поступает сигнал логической 1 от источника 17 питания аппаратуры приемного конца на второй вход логического элемента 15 ИЛИ. На время действия этого сигнала с выхода логического элемента 15 ИЛИ непрерывно сигнал логической 1 поступает на вход соответствующих блоков 19 аппаратуры путевой автоблокировки и электрической централизации стрелок и сигналов, а также на вход управления светофором 18. В результате, если радиосвязь с подвижным составом 7 работает надежно, ложная занятость рельсовой цепи 6 и перекрытие светофора 18 перед подвижным составом 7 предотвращаются.
Параллельно, для большей надежности, в зонах помех для радиосвязи между подвижным составом 7 и путевой аппаратурой рельсовых цепей, функция защиты от ложного экстренного торможения может дублироваться на локомотиве за счет того, что блок 8 одновременно с передачей по радиосвязи радиосообщений о текущем состоянии свободности рельсовой цепи 6 воздействует сигналом с дополнительного своего выхода на вход задержки экстренного торможения блока 9 бортовой аппаратуры управления локомотивом. Сигнал запрета экстренного торможения может быть сформирован блоком 8, когда зафиксировано не соответствие текущей координаты головы состава поезда, в момент начала приема кода КЖ, координате начала второй рельсовой цепи 6 из электронной карты маршрута. Таким образом, предлагаемая система для контроля нахождения подвижного состава на участке пути с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты обеспечивает повышенную надежность работы за счет предотвращения ложных экстренных торможений электроподвижного состава.