СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОГО ВЕСА И ДЛИНЫ
BRAKE CONTROL SYSTEM FOR TRAINS OF GREATER WEIGHT AND LENGTH

Изобретение относится к пневматическим системам торможения транспортных средств и может быть использовано в системах торможения грузовых поездов повышенного веса и длины.
Известна система торможения грузовых поездов повышенного веса и длины, обеспечивающая максимальное сокращение тормозных путей и продольно-динамических сил, возникающих в составе, путем синхронного торможения локомотива и всех вагонов, связанных общей пневматической тормозной магистралью и оборудованных собственными радиоуправляемыми клапанами торможения (US 6275165, B60T 17/22, 14.08.01).
Недостатками известного технического решения являются большие временные и капитальные затраты на оборудование всего вагонного парка собственными радиоуправляемыми клапанами торможения. В случае если вагонный парк оборудуется лишь частично, возникают большие задержки с формированием составов из-за поиска и подбора вагонов с собственными радиоуправляемыми клапанами торможения.
Наиболее близкой к предлагаемой системе является выбранная в качестве прототипа система управления тормозами поездов повышенного веса и длины, состоящая из локомотивного и вагонного полукомплектов оборудования, включающих на локомотиве первое антенно-фидерное устройство, соединенное через дуплексный фильтр с радиостанцией поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн и первым радиомодемом метрового диапазона радиоволн, соединенным с источником питания, блок индикации и ввода, кран машиниста, соответственно соединенные с первым и вторым входами/выходами блока регулятора локомотивного торможения, который входом питания соединен с источником питания, первый выход блока регулятора локомотивного торможения соединен с модулем регистрации, а первый порт соединен с блоком согласования с системой автоматического управления тормозами, в блоке хвостового вагона, установленном на свободной автосцепке хвостового вагона поезда, помещены второе антенно-фидерное устройство, связанное через радиоканал метрового диапазона радиоволн с первым антенно-фидерным устройством, а входом/выходом соединенное со вторым радиомодемом метрового диапазона радиоволн, вход питания которого соединен с первым выходом аккумуляторной батареи, первый порт соединен с первым портом ЭВМ, второй порт которой соединен портом управления пневмоблоком, вход питания которого подключен ко второму выходу аккумуляторной батареи и который через тормозную магистраль поезда соединен с краном машиниста на локомотиве (RU 2385247, B61L 25/04, 27.03.10).
Известная система имеет недостаточную надежность управления тормозами поезда повышенного веса и длины, обусловленную возможностью нарушения в передаче данных по радиоканалу, связывающему локомотив с блоком хвостового вагона при воздействии внешних радиопомех по пути следования поезда.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности управления тормозами поезда повышенного веса и длины.
Технический результат достигается тем, что в системе управления тормозами поездов повышенного веса и длины, состоящей из локомотивного и вагонного полукомплектов, размещенных соответственно в кабине локомотива и на свободной автосцепке хвостового вагона поезда, локомотивный полукомплект содержит регулятор локомотивного торможения, соединенный соответственно с блоком индикации и ввода данных, краном машиниста на тормозной магистрали поезда, модулем регистрации, блоком сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами, радиомодемом, и радиостанцию поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, при этом радиомодем и радиостанция поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн через дуплексный фильтр подключены к антенно-фидерному устройству, а вагонный полукомплект содержит вычислитель, соединенный с антенно-фидерным устройством через радиомодем, а через пневмоблок - с тормозной магистралью поезда, согласно изобретению в локомотивный полукомплект введены преобразователь сигнала, выход которого подключен к входу передачи данных радиостанции поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, а вход соединен с регулятором локомотивного торможения, и блок выбора каналов связи метрового и гектометрового диапазонов радиоволн, вход/выход которого соединен с соответствующим выходом/входом радиомодема, а выход - с управляющим входом радиостанции поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, в вагонный полукомплект введен приемник гектометрового диапазона радиоволн, выход которого соединен с вычислителем.
На чертеже приведена схема системы управления тормозами поездов повышенного веса и длины.
Система управления тормозами поездов повышенного веса и длины содержит локомотивный полукомплект 1, включающий регулятор 2 локомотивного торможения, соединенный соответственно с блоком 3 индикации и ввода данных, краном 4 машиниста на тормозной магистрали 5 поезда, модулем 6 регистрации, блоком 7 сопряжения сигналов с системой автоматического управления тормозами, радиомодемом 8, и радиостанцию 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, при этом радиомодем 8 и радиостанция 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн через дуплексный фильтр 10 подключены к антенно-фидерному устройству 11, преобразователь 12 сигнала, выход которого подключен к входу передачи данных радиостанции 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, вход преобразователя 12 сигнала соединен с регулятором 2 локомотивного торможения, блок 13 выбора каналов связи метрового и гектометрового диапазонов радиоволн, вход/выход которого соединен с соответствующим выходом/входом радиомодема 8, а выход - с управляющим входом радиостанции 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, вагонный полукомплект 14 содержит вычислитель 15, соединенный с антенно-фидерным устройством 16 через радиомодем 17, а через пневмоблок 18 - с тормозной магистралью 5 поезда, приемник 19 гектометрового диапазона радиоволн, выход которого соединен с вычислителем 15.
Блок питания локомотивного полукомплекта и источник питания (аккумулятор) вагонного полукомплекта на схеме не показаны.
Система управления тормозами поездов повышенного веса и длины функционирует следующим образом.
Вагонный полукомплект 14 устанавливают на свободной автосцепке хвостового вагона поезда.
При включении блока питания локомотивного полукомплекта 1 начинают работать все блоки аппаратуры локомотивного полукомплекта 1.
Обмен данными между аппаратурой вагонного полукомплекта 14 и аппаратурой локомотивного полукомплекта 1 инициируется аппаратурой локомотивного полукомплекта 1 с заданной периодичностью через радиоканал метрового диапазона радиоволн и радиоканал гектометрового диапазона радиоволн. Аппаратура вагонного полукомплекта 14 принимает пакеты данных от аппаратуры локомотивного полукомплекта 1, а в ответ передает пакет данных посредством радиомодема 17 метрового диапазона радиоволн по радиоканалу метрового диапазона радиоволн.
Регулятор 2 локомотивного торможения производит внутренний тест и выводит результат теста на блок 3 индикации и ввода. Машинист локомотива через клавиатуру блока 3 индикации и ввода вводит необходимую служебную информацию. Регулятор 2 локомотивного торможения поддерживает в тормозной магистрали 5 поезда давление воздуха, заданное машинистом. Машинист, произведя процедуру регистрации, вводит в блок 3 индикации и ввода индивидуальный номер вагонного полукомплекта 14, после получения данного номера регулятор 2 локомотивного торможения передает на радиомодем 8 метрового диапазона радиоволн пакет информации, содержащий запрос для вагонного полукомплекта 14 с данным индивидуальным номером. Радиомодем 8 преобразует данную информацию в радиосигнал и переходит в режим передачи радиосигнала через антенно-фидерное устройство 11 в радиоканал метрового диапазона радиоволн. После передачи пакета данных радиомодем 8 переходит в режим приема ответного радиосигнала. Радиомодем 17 преобразует принятый через антенно-фидерное устройство 16 радиосигнал из радиоканала метрового диапазона радиоволн в цифровой сигнал и передает его в вычислитель 15, который сравнивает индивидуальный номер, поступивший с пакетом информации, с номером вагонного полукомплекта 14, записанного в памяти вычислителя 15. Если индивидуальные номера совпадают, то вычислитель 15 исполняет команды, содержащиеся в пакете данных, при необходимости воздействуя на пневмоблок 18. После получения пакета данных и исполнения команд вычислитель 15 передает через радиомодем 17 и антенно-фидерное устройство 16 в радиоканал метрового диапазона радиоволн ответный пакет данных. После передачи данных радиомодем 17 переходит в режим приема сигнала.
Регулятор 2 локомотивного торможения, получив информацию от вагонного полукомплекта 14, сверяет полученный индивидуальный номер с номером, введенным машинистом локомотива, и выводит служебную информацию на блок 3 индикации и ввода. Все переданные и принятые команды регистрируются модулем 6 регистрации. Блок 7 согласования с системой автоматического управления тормозами обеспечивает срабатывание системы на торможение при выработке системой САУТ команды на торможение.
Сигналы управления от локомотивного полукомплекта 1 вагонному полукомплекту 14 поступают по дублирующим друг друга радиоканалам гектометрового диапазона радиоволн от радиостанции 10 поездной радиосвязи и метрового диапазона радиоволн от радиомодема 8.
При использовании для торможения поезда пневмоблока 18 вагонного полукомплекта 14 он получает дублирующие друг друга сигналы управления от радиомодема 8 метрового диапазона радиоволн, соединенного с регулятором 2 локомотивного торможения, и от радиостанции 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн, к которой подключен регулятор 2 локомотивного торможения через преобразователь 12 сигнала, осуществляющий преобразование сигнала от регулятора 2 в вид, необходимый для его передачи радиостанцией 10 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн.
Через антенно-фидерное устройство 11 в радиомодем 8 метрового диапазона радиоволн в режиме приема помимо рабочих радиосигналов поступают мешающие радиосигналы от различных источников излучения и внешних радиопомех. Радиосигналы поступают в блок 13 выбора каналов связи метрового и гектометрового диапазонов радиоволн, который выбирает несущие радиочастоты метрового и гектометрового диапазонов радиоволн по критерию минимума измеренного уровня радиопомех от внешних источников радиопомех в месте текущего нахождения локомотива поезда. Эти частоты передаются в составе пакетов данных для перестройки на них аппаратуры связи при фиксации возрастания уровня мешающих радиопомех на текущих частотах радиоканалов. Выбор частот с минимальным уровнем помех понижает вероятности ошибок при передаче информации по каждому из каналов и тем более одновременно по обоим каналам. Для возможности осуществления такой работы приемники радиосигналов во всех блоках аппаратуры всегда в начале синхронизирующей преамбулы принимаемого пакета проверяют частоту, на которой приходит пакет, а потом уже принимают полный пакет на нужной частоте.
При использовании канала поездной радиосвязи гектометрового диапазона приоритет в передаче обычно имеет информация для ведения переговоров машинистом, кроме случая передачи команд на торможение поезда по этому каналу связи.
Перестройкой частот достигается надежная защита от потери связи между локомотивным полукомплектом 1 и вагонным полукомплектом 14 хвостового вагона.
В предлагаемой системе это достигается при относительно малой аппаратной избыточности по сравнению, например, с известным вариантом полного дублирования аппаратуры связи. Выигрыш состоит в том, что в вагонном полукомплекте 14 нет передатчика гектометрового диапазона, который значительно увеличивает габариты и потребление энергии от питающего аккумулятора.
В случае полного нарушения работы одного из радиоканалов, например при воздействии индустриальных (широкополосных импульсных) радиопомех или мешающего влияния технологической радиосвязи, работоспособность обеспечивается за счет использования радиоканала другого диапазона радиоволн. Применение радиоканала гектометрового диапазона в качестве резервного позволяет повысить надежность передачи данных на криволинейных участках железнодорожного пути на открытой местности и в тоннелях за счет использования дифракции радиоволн гектометрового диапазона.
В вагонном полукомплекте 14 вычислитель 15 находится в режиме постоянного контроля информации, принимаемой радиомодемом 17 метрового диапазона радиоволн и приемником 19 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн. Данные о новых настройках частот в вагонном полукомплекте 14 принимают приемник 19 гектометрового диапазона радиоволн и радиомодем 17 метрового диапазона радиоволн. В локомотивном полукомплекте 1 о нормальной работе приемника 19 судят по факту дополнения пакета квитирования от радиомодема 17 радиомодемом 8 метрового диапазона радиоволн проверочной информацией, принятой приемником 19 гектометрового диапазона радиоволн от радиостанции 9 поездной радиосвязи гектометрового диапазона радиоволн.
Если пакет квитирования приходит без обновления этой информации, то это является признаком ненадежной работы радиоканала гектометрового диапазона радиоволн. Если пакет квитирования приходит с ошибками в коде контроля CRC передаваемого основного сообщения, то это является признаком ненадежной работы радиоканала метрового диапазона радиоволн.
Одним из предпочтительных алгоритмов использования системы является такой, что если система диагностирования выявляет постоянный отказ связи по одному из каналов, она вырабатывает сигнал предупреждения для машиниста о состоянии предотказа, а если отказ фиксируется по обоим каналам, то система вырабатывает сигнал предупреждения о полном отказе и выдает на блок 3 индикации и ввода рекомендуемое значение скорости, при котором достаточно торможения без участия вагонного полукомплекта 14.
Обеспечение устойчивости радиообмена в системе дополнительно достигается шифрацией команд и адресов.
Повысить надежность проверки полной работоспособности вагонного полукомплекта 14 можно опережающим включением в начале торможения пневмоблока 18 с фиксацией на локомотиве начала замедления движения поезда и затем перейти к включению торможения также и с помощью регулятора 2 локомотивного торможения.
Изобретение повышает готовность аппаратуры вагонного полукомплекта 14 к выполнению наиболее важной функции включения торможения с хвоста поезда по команде, переданной с локомотива, и этим существенно повышает надежность торможения поездов повышенного веса и длины.