СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОПОВЕЩЕНИЯ РАБОТАЮЩИХ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЯХ
SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC NOTIFICATION OF RAILWAY WORKERS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, в частности, к системам для автоматического речевого оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении подвижного состава.
Уровень техники
Оборудование автоматического речевого оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении подвижного состава предназначено для повышения безопасности персонала при ремонтных и эксплуатационных работах на железнодорожном транспорте за счет исключения или по меньшей мере снижения влияния человеческого фактора, связанного с работой сигналистов. Известен ряд технических решений, предназначенных для решения задач такого рода.
В патенте EA 028513 B1 описан способ оповещения работающих о приближении железнодорожного подвижного состава при выполнении работ на железнодорожном пути от датчиков обнаружения подвижного состава, расположенных на одном или двух железнодорожных путях – по два датчика на каждом пути с обеих сторон от места проведения работ. Способ предусматривает получение системным блоком контрольных сигналов, а при обнаружении датчиками подвижного состава – прекращение передачи контрольных сигналов и передачу сигналов оповещения по радиоканалу на центральный блок управления, с которого эти сигналы передаются по радиоканалу на коллективные и индивидуальные оповещатели. Передача сигнала оповещения от системного блока на центральный блок управления осуществляется при передаче на системный блок сигнала оповещения от обоих датчиков, установленных на одном пути с соблюдением последовательности этих сигналов, соответствующих направлению к месту проведения работ. При поступлении на системный блок сигналов оповещения от одного из двух датчиков сигналы оповещения от системного блока на центральный блок управления не передаются, а центральный блок управления регистрирует отказ соответствующего направления системы оповещения. Резервирование в этом способе не предусмотрено.
В патенте RU 105501 U1 описан голосовой оповещатель с резервированием для пультов электрической централизации дежурного по станции. Оповещатель содержит дублированные элементы управления записью и воспроизведением фонограмм, микрофоны, акустические излучатели и элементы регулировки громкости. Переключение между каналами осуществляется вручную. Автоматика отсутствует.
В патенте RU 147952 U1 описан центральный блок управления автоматической системы оповещения о приближении подвижного состава, содержащий контроллер и соединенное с ним устройство звуковой сигнализации. С контроллером соединен радиомодем, устройство самодиагностики и устройство контроля связи. Устройство самодиагностики соединено с устройством звуковой сигнализации и с устройством контроля связи. С контроллером также может быть соединена панель индикации, с которой последовательно соединены устройство контроля видимости элементов индикации и датчик освещенности. Устройство самодиагностики также соединено с панелью индикации, устройством контроля видимости и датчиком освещенности. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2291492 C1 описано устройство анализа и формирования речевых сообщений и система оперативного речевого оповещения о положении поездов на железнодорожном транспорте. Устройство содержит модуль ввода и синтезатор оповещения. В модуле ввода осуществляется преобразование аналоговых сигналов, получаемых от реле системы электрической централизации, в цифровую форму и последующий анализ положения поездов в зависимости от полученных сигналов. Результатом анализа является выбор команды, определяющей речевое сообщение. Команда передается синтезатору оповещения по двунаправленной шине. Синтезатор оповещения выбирает сообщение, соответствующее команде, формирует аналоговый сигнал, соответствующий сообщению, и передает сформированный сигнал на аналоговые выходы. Устройство содержит резервный канал для выдачи тревожного сигнала. Резервирование других элементов системы не предусмотрено.
В патенте RU 2456192 C1 описана система оповещения путевых ремонтных бригад о приближении поезда не менее чем за 50 секунд, содержащая стационарный пункт, формирующий контрольные сигналы и сигналы оповещения, напольный блок с передатчиком контрольных сигналов и сигналов оповещения и приемником координат, и переносной блок с приемником контрольных сигналов и сигналов оповещения от напольного блока и с передатчиком координат напольному блоку. В отсутствие поездов на участке приближения к месту работ система формирует контрольный сигнал, разрешающий проведение работ. На основе данных путевой сигнализации, карты и графика следования поездов стационарный пункт заблаговременно формирует сигнал оповещения, воспроизводимый переносным блоком. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2467902 C1 описана система контроля и оповещения работающих на путях о приближении подвижного состава. Приближение подвижных единиц рельсового транспорта к месту проведения работ фиксируется по GPS-координатам местонахождения подвижной единицы и по факту прохода ее колес над чувствительными элементами самотестируемых путевых датчиков, позволяя принять в центральном пункте управления необходимые меры для обеспечения безопасности – от оповещения работников ремонтных бригад до подачи сигналов экстренной остановки на бортовые блоки подвижных единиц рельсового транспорта. В системе используется сеть связи с MESH- топологией. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2497176 C1 описана централизованная интегрированная система информирования пассажиров, оповещения работающих на железнодорожных путях и станционной парковой связи. На перегоне в месте проведения ремонтных работ установлен коллективный переносной оповещатель, снабженный приемником навигационных сигналов, связанным по радиоканалу со спутниковой системой навигации, и приемопередающим устройством, связанным по сети радиосвязи GSM-R с соответствующим выходом/входом аппаратно-программного устройства системы «Автодиспетчер». Громкоговорящее оповещение работающих на железнодорожных путях станции о приближении подвижного состава к месту работ обеспечивается на основании информации, поступающей от системы электрической централизации, анализирующей движение подвижного состава по станции. Эта информация через локальную сеть поступает на станционный управляющий сервер, формирующий речевые сообщения о приближении подвижного состава к месту работ, которые с выхода сервера через локальную сеть поступают на трансляционный усилитель, а затем на соответствующую фидерную линию оповещения двухсторонней парковой связи. На основании информации, поступающей от системы электрической централизации, сервер периодически передает в зону работ тональные сигналы, подтверждающие нормальное функционирование устройств подсистемы оповещения работающих на путях станции. Отсутствие тональных сигналов в зоне работ свидетельствует об отказе устройств оповещения и необходимости прекращения работ. В этом случае исполнители, снабженные носимыми радиостанциями, с места проведения работ передают по радиосвязи на пульт дежурного по станции сообщение об отказе устройств оповещения конкретной зоны станции. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2511750 C1 описана централизованная система оповещения работающих на железнодорожных путях перегона. Система содержит переносные оповещатели, соединенные с приемником навигационных сигналов и с сигнальным устройством, а также с приемопередающим устройством радиостанции, подключенным к сети связи GSM-R или TETRA. Локомотивный приемник навигационных сигналов и контроллер подключены к приемопередающему устройству локомотивной радиостанции по радиоканалу сети связи GSM-R или TETRA, к которой подключено устройство системы автоматизированного управления движением поездов, программное обеспечение которого преобразует географические координаты местоположения локомотива и работающих на перегоне в координаты, привязанные к железнодорожному пути, с последующим формированием сигналов оповещения или сигналов контроля исправности. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2511751 C1 описана система контроля и резервирования устройств передачи и воспроизведения оповещения и информирования пассажиров и работающих на железнодорожных путях станции. Система содержит связанные между собой формирователь сообщений, информационно-управляющую систему, анализирующее устройство, основной и резервный трансляционные усилители, микрофоны, автоматический регулятор уровня сигнала, громкоговоритель, управляемые ключи, генератор контрольных сигналов, трансформатор, формирователь сообщений и пульт связи дежурного по станции. В этой системе предусмотрено резервирование только трансляционного усилителя.
В патенте RU 2529578 C2 описана система оповещения работающих на железнодорожных путях станции, которая содержит формирователь сообщений, исполнительные устройства выбора фидерной линии и выбора сообщений, два дешифратора, генераторы тональных сигналов и сигналов контроля и трансляционные усилители. Также имеется анализирующее устройство, соединенное с аппаратно-программным устройством системы мониторинга и администрирования и индикатором пульта дежурного по станции. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2583011 C1 описана система оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении железнодорожного подвижного состава. Система содержит установленные на рельсах датчики обнаружения подвижного состава, коллективное переносное устройство оповещения, периферийный и центральный блоки радиосвязи. Коллективное переносное устройство оповещения включает в себя устройство управления, формирователь акустических сигналов контроля и оповещения, усилитель, громкоговоритель, анализирующее устройство, приемопередатчик, микрофон, анализирующее устройство, а также оптический излучатель. Периферийный блок радиосвязи включает в себя формирователь сигналов контроля и оповещения и передатчик. Центральный блок радиосвязи включает в себя устройство управления, приемопередатчик, панель индикации и управления, громкоговоритель, устройство управления и устройство синхронизации, а также формирователь сигналов оповещения. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2602517 C2 описана информационная система заблаговременного оповещения о закрытии железнодорожного переезда, содержащая модуль ввода и синтезатор оповещения, при этом модуль ввода содержит информацию об абонентах сетей сотовой связи, интернет сайт, приложения для мобильных устройств и персональных компьютеров, а синтезатор оповещения содержит сервер SMS-сообщений и сеть информационных табло на переездах. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2606755 C1 описан способ оповещения работающих о приближении железнодорожного подвижного состава при выполнении работ на железнодорожном пути, подобный способу согласно патенту EA028513B1.
В патенте RU 2647818 C1 описана система СОПР-160 для оповещения работающих на железнодорожных путях станции в структуре системы парковой связи, которая содержит управляющий контроллер, соединенный со стационарной радиостанцией оповещения и предназначенный для соединения со станционной системой, и индивидуальные носимые оповещатели. Система снабжена коллективными переносными оповещателями, каждый из которых содержит контроллер и соединенные с ним приемопередатчик для радиосвязи со стационарной радиостанцией оповещения, навигационный приемник для приема сигналов системы ГЛОНАСС/GPS и передатчик для передачи радиосигналов на индивидуальные носимые оповещатели. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2648533 C1 описан способ оповещения работающих на железнодорожных путях станции о приближении подвижного состава с использованием системы парковой связи, где в каждой зоне работ устанавливают коллективный переносной оповещатель (КПО), вводят в контроллер каждого КПО номер зоны, по которому с помощью навигационного приемника КПО, связанного с сетью ГЛОНАСС/GPS, устанавливают координаты зоны. В отсутствие подвижного состава приемопередатчик КПО принимает сигналы контроля от стационарной станции оповещения (СРО), а навигационный приемник КПО принимает навигационные сигналы из сети ГЛОНАСС/GPS. Принятые из сети координаты сравниваются с установленными в КПО для данной зоны, при их совпадении и при исправности всех узлов КПО в контроллере КПО формируются квитирующие сигналы, передаваемые с помощью приемопередатчика на СРО, а при обнаружении станционной системой (СС) приближающегося к зоне работ подвижного состава через СРО на КПО передается команда на включение оповещения и сигналы оповещения КПО воспроизводятся до тех пор, пока от СС через СРО на КПО не поступит сигнал свободности зоны. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2655566 C1 описан способ ограждения места проведения работ и оповещения работающих на железнодорожных путях, в котором задействуют снабженные радиостанцией и установленные по обе стороны от места работ датчики обнаружения подвижного состава (ДОП), установленные по обе стороны места работ сигнальные радиоуправляемые переносные устройства ограждения (РПСО) и коллективный переносной сигнализатор (КПС) на месте работ. ДОП при отсутствии подвижного состава формируют контрольные сигналы, а при обнаружении подвижного состава – сигналы оповещения и передают их в КПС, который при отсутствии контрольных сигналов включает аварийную сигнализацию и информирует об отказе конкретного ДОП. При наличии или при отсутствии препятствий движению на месте работ посредством КПС в ручном режиме задают управляющий сигнал, передаваемый РПСО для формирования, соответственно, запрещающего или разрешающего показания, а РПСО контролируют сигнальные показания с последующей передачей результатов на КПС, который в автоматическом режиме сравнивает их с заданным управляющим сигналом и при совпадении формирует оптический сигнал, подтверждающий показания каждого РПСО, а при несовпадении включает аварийную сигнализацию в виде соответствующего оптического и тонального сигналов тревоги. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2658744 C1 описана система оповещения работающих на железнодорожных путях. Система содержит станционный управляющий контроллер, входами соединенный с аппаратно-программным устройством системы маневровой автоматической локомотивной сигнализации, а выходом – с сигнальной панелью автоматизированного рабочего места дежурного по станции, стационарную радиостанцию оповещения, подключенную ко входу/выходу станционного управляющего контроллера, коллективный переносной оповещатель, установленный в зоне проведения работ, связанный по каналу радиосвязи с индивидуальными носимыми оповещателями исполнителей работ и со стационарной радиостанцией оповещения. При этом коллективный переносной оповещатель по радиоканалу связан со спутниковой системой навигации, а индивидуальный носимый оповещатель включает в себя радиоприемник и средства звукового и вибрационного оповещения. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2667682 C1 описана централизованная интегрированная система информирования пассажиров, оповещения работающих на железнодорожных путях и станционной двухсторонней парковой связи. Система содержит размещенные в центре диспетчерского управления основной и резервный центральные информационные серверы, сетевой маршрутизатор, основной и резервный серверы сбора и формирования информации о движении поездов, аппаратно-программное устройство АРМ системы информирования пассажиров, АРМ системы мониторинга и администрирования, аппаратно-программное устройство единой системы мониторинга и администрирования, а также защитный узел межсетевого взаимодействия со шлюзовым сервером диспетчерской централизации. На каждой станции установлены два станционных сервера, блок контроля пожарной безопасности, датчики пожарной безопасности, сигнальное устройство гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, индукционные шлейфы, информационное табло, пульт управления дежурного по станции, центральный процессор микропроцессорной централизации, коммутационно-усилительные блоки, парковые переговорные устройства, колонки экстренного вызова, пульт диктора, пульт управления дежурного по вокзалу, коммутационно-усилительный блок, переговорные устройства обратной связи, трансляционные усилители. Станция и центр диспетчерского управления связаны посредством соответствующих коммутаторов и транспортной сети. Некоторые элементы этой системы резервированы, но сквозное квитирование и применение сторожевого таймера для контроля работоспособности не предусмотрено.
В патенте RU 2668908 C1 описан автоматизированный многоканальный комплекс звукового оповещения, содержащий модуль источников питания, соединенный с усилительно-коммутационным блоком, содержащим основной модуль управления, подключенный к основной шине обмена данными, и соединенные с ней основные усилительные модули, интерфейсный модуль и модуль сопряжения. Усилительно-коммутационный блок содержит модуль оконечных пультов и переговорных устройств, по меньшей мере один резервный модуль управления, резервный усилительный модуль и устройство резервных переключений, к которому подключены основные и резервный усилительные модули, резервную шину обмена данными, к которой подключены все модули и устройства усилительно-коммутационного блока, и модуль источников питания, который содержит устройство резервирования электропитания от сети, резервное устройство питания от сети и аккумуляторную батарею. Основной и резервный модули управления способны выполнять диагностику устройств и модулей системы и внешних периферийных устройств. Некоторые элементы этой системы резервированы, но сквозное квитирование и применение сторожевого таймера для контроля работоспособности не предусмотрено.
В патенте RU 2702368 C1 описан способ оповещения работающих на перегоне о приближении подвижного состава с ограждением места работ, согласно которому на месте работ устанавливается коллективный сигнализатор, через ближайший на перегоне пункт доступа к межстанционной линии связи автоблокировки подключается переносная радиостанция, коллективный сигнализатор взаимодействует с системой спутниковой навигации и переносной радиостанцией, получает информацию о своем местоположении и о занятии подвижным составом блок-участков на перегоне, сопоставляет в режиме реального времени полученную информацию, а при приближении подвижного состава формирует и воспроизводит сигналы оповещения. При наличии препятствия для подвижного состава коллективный сигнализатор передает по команде руководителя работ через переносную радиостанцию по межстанционной линии связи в аппаратно-программное устройство АРМ дежурного по станции сообщение о наличии препятствия на месте работ, место ограждается путем подачи в аппаратно-программный комплекс централизованной системы автоблокировки команды для остановки состава до его подхода к месту работ посредством автоматической локомотивной сигнализации. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2702379 C1 описан способ оповещения работающих на перегоне о приближении подвижного состава с ограждением места работ, в котором задействован коллективный переносной сигнализатор, подключенный через ближайший на перегоне пункт доступа к межстанционной линии связи централизованной системы автоблокировки, аппаратно-программный полукомплект микропроцессорной централизованной системы автоблокировки соседних станций, подключенный к АРМ дежурного по станции и к межстанционной линии связи, индивидуальные сигнализаторы работников и переносной пульт управления руководителя работ. Коллективный сигнализатор регистрирует местонахождение пункта доступа, к которому он подключен, и получает по межстанционной линии связи информацию от централизованной системы автоблокировки о занятии подвижным составом блок-участков на перегоне, при приближении подвижного состава формирует и передает на индивидуальные сигнализаторы сигналы оповещения, а при наличии препятствия для подвижного состава руководитель работ со своего пульта через коллективный сигнализатор передает по межстанционной линии связи в АРМ дежурного по станции соответствующее сообщение, дежурный по станции ограждает место работ путем подачи команды для остановки подвижного состава до его подхода к месту работ посредством автоматической локомотивной сигнализации. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2711479 C1 описана система станционной двухсторонней парковой связи и оповещения работающих на железнодорожных путях станции по каналу радиосвязи, содержащая станционный управляющий сервер, стационарную радиостанцию оповещения, коллективные переносные оповещатели, взаимодействующие с системой спутниковой навигации ГЛОНАСС, речевой информатор и коммутатор, стационарную радиостанцию парковой связи, носимые радиостанции и приемники парковой связи, приемники носимых оповещателей, активные громкоговорители, стационарные приемники парковой связи, блок управления, блок записи/воспроизведения, пульты руководителей эксплуатационной работы станции, информационную панель на АРМ дежурного. Система задействует аппаратно-программный комплекс микропроцессорной системы централизации и аппаратно-программный комплекс системы мониторинга и администрирования станционной двухсторонней парковой связи. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2725327 C1 описана система оповещения работающих на перегоне о приближении подвижного состава с ограждением места проведения работ, содержащая пульт управления руководителя работ и коллективный переносной сигнализатор, установленный на месте проведения работ. На каждом локомотиве подвижного состава размещено локомотивное сигнальное устройство, подключенное к устройству безопасности локомотива. Электронная карта маршрута содержит данные о месте проведения работ на маршруте следования. Коллективный переносной сигнализатор способен взаимодействовать по радиоканалу с локомотивными сигнальными устройствами, пультом руководителя работ и индивидуальными носимыми оповещателями. Локомотивное сигнальное устройство и коллективный переносной сигнализатор способны выполнять самодиагностику и подключены к спутниковой системе навигации по радиоканалу. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте RU 2733452 C1 описана автоматизированная система ограждения места работ по текущему содержанию железнодорожного пути с оповещением работающих о приближении подвижного состава без использования сигналистов. Система содержит датчики обнаружения подвижного состава с радиостанцией, радиоуправляемые переносные сигнализаторы ограждения, предназначенные для размещения по обе стороны от границ места проведения работ, индивидуальные носимые оповещатели для каждого работающего на пути и предназначенный для установки на месте проведения работ коллективный переносной сигнализатор, имеющий связь по радиоканалу с датчиками обнаружения подвижного состава, радиоуправляемыми переносными сигнализаторами ограждения и индивидуальными носимыми оповещателями. Каждый радиоуправляемый переносной сигнализатор ограждения способен ретранслировать сигнал от датчика на коллективный переносной сигнализатор, а система снабжена ретрансляторами для обеспечения связи коллективного переносного сигнализатора по радиоканалу через радиоуправляемый переносной сигнализатор ограждения с соответствующим датчиком обнаружения подвижного состава. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В патенте SU 1643277 A1 описано устройство для оповещения ремонтных бригад о приближении поезда, выполненное на элементах жесткой логики и содержащее датчики местонахождения поезда, генератор тактовой частоты и передатчик, связанный через линию связи с расположенными на месте работ извещателями. Резервирование в этой системе не предусмотрено.
В непатентном документе СП 239.1326000.2015 [1] упоминается резервирование систем ЦИС, СОФИТ и переключение основного усилителя СИОП на резервный.
В непатентном документе [2] описана система звукового оповещения работающих на перегоне с контролем работоспособности путем передачи контрольных сигналов, в том числе, акустических контрольных сигналов.
В непатентном документе [3] описана система звукового оповещения персонала с контролем работоспособности путем передачи контрольных сигналов, в том числе, акустических контрольных сигналов.
В непатентном документе [4] описано использование квитирующего сигнала для контроля работоспособности системы.
Описанные выше технические решения для автоматического речевого оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении подвижного состава частично решают проблему человеческого фактора, но не соответствуют современным требованиям к безотказности, отказоустойчивости, безопасности поведения при отказах, безошибочности и помехоустойчивости, предъявляемым к техническим средствам такого рода.
Раскрытие изобретения
Для выполнения упомянутых выше требований, предъявляемых к техническим решениям для автоматического речевого оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении подвижного состава, разработаны система и способ согласно настоящему изобретению.
Система автоматического речевого оповещения о приближении подвижного состава содержит:
- два блока управления, способных принимать сигналы телесигнализации и формировать первые сигналы управления;
- локальную сеть, связывающую блоки управления;
- два блока формирования речевых сообщений, способных принимать первые сигналы управления и формировать вторые сигналы управления;
- сигнально-коммутационный узел, способный принимать вторые сигналы управления и формировать сигнал речевого оповещения или сигнал тиккера, указывающий на готовность и исправность системы.
При этом первый блок управления и первый блок формирования речевых сообщений составляют первый полукомплект, второй блок управления и второй блок формирования речевых сообщений составляют второй полукомплект, а сигнально-коммутационный узел способен переключаться с первого полукомплекта на второй полукомплект при неисправности первого полукомплекта.
Первый блок управления способен формировать сторожевой сигнал и первый блок формирования речевых сообщений способен формировать сторожевой сигнал, а сигнально-коммутационный узел способен определять неисправность первого полукомплекта при отсутствии сторожевого сигнала от первого блока управления и/или от первого блока формирования речевых сообщений в течение первого заранее заданного времени.
Второй блок управления способен формировать сторожевой сигнал и второй блок формирования речевых сообщений способен формировать сторожевой сигнал, а сигнально-коммутационный узел способен определять неисправность второго полукомплекта при отсутствии сторожевого сигнала от второго блока управления и/или от второго блока формирования речевых сообщений в течение второго заранее заданного времени.
Сигнально-коммутационный узел способен формировать сигнал аварии при неисправности первого и второго полукомплектов. Второе заранее заданное время по может быть существу равным первому заранее заданному времени.
Сторожевой сигнал может формироваться одновременно с сигналом речевого оповещения или одновременно с сигналом тиккера, который, в свою очередь, может формироваться в отсутствие речевого оповещения для подтверждения работоспособности оборудования системы.
Сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы блока управления. Аналогично, сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы блока формирования речевых сообщений.
Система может дополнительно содержать два устройства связи с объектом, способные принимать сигналы телесигнализации и передавать их соответствующим блокам управления, а сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы устройства связи с объектом.
Система способна формировать сигнал аварии при отсутствии по меньшей мере одного сигнала телесигнализации в течение третьего заранее заданного времени.
Сигнально-коммутационный узел способен формировать сигнал, указывающий на исправность или неисправность каждого блока управления и каждого блока формирования речевых сообщений. Этот сигнал может представлять собой визуальный сигнал и/или акустический сигнал.
Сигнал речевого оповещения может формироваться на основе сигналов телесигнализации, поступающих от по меньшей мере одного из следующих источников: микропроцессорной централизации стрелок и светофоров, релейно-процессорной централизации стрелок и светофоров, электрической централизации стрелок и светофоров и контролируемого пункта диспетчерской централизации.
Сигнал речевого оповещения может подаваться на внешнюю систему оповещения, которая может представлять собой систему громкоговорящей связи.
Способ автоматического речевого оповещения о приближении подвижного состава включает в себя следующие действия:
- принимают сигналы телесигнализации и формируют первые сигналы управления двумя блоками управления;
- принимают первые сигналы управления и формируют вторые сигналы управления двумя блоками формирования речевых сообщений;
- принимают вторые сигналы управления и формируют сигнал речевого оповещения или сигнал тиккера, указывающий на готовность и исправность оборудования, сигнально-коммутационным узлом,
при этом первый блок управления и первый блок формирования речевых сообщений составляют первый полукомплект, второй блок управления и второй блок формирования речевых сообщений составляют второй полукомплект, а сигнально-коммутационный узел переключается с первого полукомплекта на второй полукомплект при неисправности первого полукомплекта.
В этом способе первый блок управления может формировать сторожевой сигнал и первый блок формирования речевых сообщений может формировать сторожевой сигнал, а сигнально-коммутационный узел может определять неисправность первого полукомплекта при отсутствии сторожевого сигнала от первого блока управления и/или от первого блока формирования речевых сообщений в течение первого заранее заданного времени.
В этом способе сигнально-коммутационный узел может формировать сигнал аварии при неисправности первого и второго полукомплектов.
В этом способе второй блок управления может формировать сторожевой сигнал и второй блок формирования речевых сообщений может формировать сторожевой сигнал, а сигнально-коммутационный узел может определять неисправность второго полукомплекта при отсутствии сторожевого сигнала от второго блока управления и/или от второго блока формирования речевых сообщений в течение второго заранее заданного времени.
В этом способе сторожевой сигнал может формироваться одновременно с сигналом речевого оповещения или с сигналом тиккера.
В этом способе сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы блока управления.
В этом способе сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы блока формирования речевых сообщений.
В этом способе сигналы телесигнализации могут приниматься двумя устройствами связи с объектом и передаваться соответствующим блокам управления, а сторожевой сигнал может формироваться при наличии сигналов, подтверждающих правильность работы устройства связи с объектом.
В этом способе второе заранее заданное время может быть по существу равным первому заранее заданному времени.
В этом способе сигнал аварии может формироваться при отсутствии по меньшей мере одного сигнала телесигнализации в течение третьего заранее заданного времени.
В этом способе сигнально-коммутационный узел может формировать сигнал, указывающий на исправность или неисправность каждого блока управления и каждого блока формирования речевых сообщений.
В этом способе сигнал, указывающий на исправность или неисправность каждого блока управления и каждого блока формирования речевых сообщений может представлять собой визуальный сигнал и/или акустический сигнал.
В этом способе сигнал речевого оповещения может формироваться на основе сигналов телесигнализации, поступающих от по меньшей мере одного из следующих источников: микропроцессорной централизации стрелок и светофоров, релейно-процессорной централизации стрелок и светофоров, электрической централизации стрелок и светофоров и контролируемого пункта диспетчерской централизации.
В этом способе сигнал речевого оповещения может подаваться на внешнюю систему оповещения, которая может представлять собой систему громкоговорящей связи.
Архитектура системы и ее алгоритмические решения согласно изобретению обеспечивают соответствие этой системы современным требованиям к отказоустойчивости, безопасности поведения при отказах и помехоустойчивости, предъявляемым к оборудованию железнодорожной автоматики.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1А и фиг. 1Б представлены схемы практической реализации системы оповещения, получающей сигналы телесигнализации (ТС) от системы микропроцессорной централизации (МПЦ) стрелок и светофоров.
На фиг. 2 представлена схема сигнально-коммутационного узла (СКУ).
На фиг. 3 представлена схема практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС от сети связи диспетчерского участка (ДУ), предназначенные для контролируемого пункта диспетчерской централизации (КП ДЦ).
На фиг. 4 представлена схема практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС непосредственно от пункта КП ДЦ.
На фиг. 5 представлена схема практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС непосредственно от пункта КП ДЦ в режиме контроля сигналов ТС, в который информация ТС поступает от объектов контроля релейно-процессорной централизации (РПЦ) стрелок и светофоров и/или электрической централизации (ЭЦ) стрелок и светофоров.
Осуществление изобретения
Изобретение в автоматическом режиме обеспечивает громкое речевое оповещение работающих на железнодорожных путях и в непосредственной близи от них о приближении подвижного состава с указанием направления движения за время, достаточное для прекращения работ, удаления инструмента, оборудования и оснастки и для вывода людей в безопасную зону.
Система (10) оповещения содержит управляющий комплекс (110) (далее – комплекс УК). Комплекс УК содержит два равноправных блока (101, 102) управления (далее – блоки БУ), соединенные локальной сетью (103) (далее – сеть ЛС), два равноправных блока (104, 105) формирования речевых сообщений (далее – блоки БФРС), сигнально-коммутационный узел (106) (далее – узел СКУ) и систему электропитания (107) (далее – система СЭП).
Комплекс УК размещен в аппаратурном шкафу подходящей конструкции, обеспечивающем работоспособность оборудования комплекса УК во всех регламентированных режимах работы при воздействии механических нагрузок согласно требованиям классификационной группы МС1 по ОСТ 32.146-2000 (таблица Б3) и климатических факторов согласно требованиям классификационной группы К1 по ОСТ 32.146-2000 (таблица Б4). В иллюстративном варианте осуществления изобретения аппаратурный шкаф имеет размеры 600×600×1200 мм, реализует степень защиты от проникновения твердых предметов и воды не ниже IP20 по ГОСТ 14254-2015 и обеспечивает работоспособность оборудования комплекса УК в диапазоне предельных рабочих температур –5…+50°С при механических воздействиях с амплитудой ускорения 0,2g в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Оборудование комплекса УК соответствует требованиям электромагнитной совместимости в части устойчивости к наносекундным импульсным помехам, микросекундным импульсным помехам большой энергии, электростатическим разрядам и динамическим изменениям напряжения электропитания с обеспечением критерия качества функционирования «А» согласно ГОСТ Р 55176.4.1-2012.
Состав системы оповещения зависит от смежных систем железнодорожной автоматики, от которых комплекс УК получает сигналы телесигнализации (ТС). В частности, источниками сигналов ТС могут быть микропроцессорная централизация стрелок и светофоров, релейно-процессорная централизация стрелок и светофоров, электрическая централизация стрелок и светофоров или контролируемый пункт диспетчерской централизации.
На фиг. 1А представлена схема первого варианта практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС от системы микропроцессорной централизации (МПЦ) стрелок и светофоров. На фиг. 1Б представлена схема модифицированного первого варианта практической реализации системы оповещения, с целью повышения надежности функционирования получающей дублированные сигналы ТС от системы МПЦ стрелок и светофоров, подаваемые в блок БУ перекрестно.
Сигналы ТС поступают в комплекс УК по интерфейсу RS-422. На основе сигналов ТС каждый блок БУ комплекса УК формирует модель положения каждой единицы подвижного состава (поезда, маневрового состава, локомотива, дрезины и т.п.). Оповещение работающих на путях и стрелках станции выполняется, когда выбрана соответствующая зона производства работ на автоматизированном рабочем месте диспетчера (АРМ ДСП) при наличии на станции системы МПЦ или когда задействованы соответствующие кнопки выбора зоны производства работ при наличии на станции системы РПЦ стрелок и светофоров и/или ЭЦ стрелок и светофоров. С учетом выбранной зоны производства работ блок БУ выдает соответствующий код команды для блока БФРС, который формирует и выдает через узел СКУ речевое сообщение (РС) о приближении подвижного состава для воспроизведения штатной станционной аппаратурой громкоговорящей связи (ГГС).
Речевое сообщение, в зависимости от путевого развития конкретной станции, может содержать, например, следующую информацию:
«Прибывает поезд по N-му пути на M-ый путь из Примерное»;
«С N-го пути отправляется поезд на Примерное по M-му пути»;
«Поезд из Примерное 1 следует на Примерное 2 по М-му пути»;
«Поезд по стрелкам четной/нечетной горловины»;
«Поезд по двум горловинам»;
«По стрелке N проследует поезд»;
«По стрелкам N и M проследует поезд»;
«По стрелкам М-ой зоны оповещения проследует поезд»;
«Производятся маневры с N-го пути на M-ый путь»;
«Производятся маневры от сигнала M до сигнала M+1»;
«Маневры в четной/нечетной горловине».
Сообщения речевого оповещения повторяются до момента выхода соответствующей единицы подвижного состава из выбранной зоны производства работ. Пауза между повторами сообщения составляет 3–4 секунды.
В отсутствие событий для оповещения блок БУ выдает блоку БФРС команду на формирование контрольного сигнала типа «тиккер», указывающего на исправность системы оповещения. Такой контрольный сигнал может представлять собой периодический короткий сигнал (визуальный, акустический или иной). Примером визуального сигнала тиккера может быть сигнал проблескового маячка, а примером акустического сигнала тиккера – сигнал метронома. При занятии подвижным составом одного из участков приближения к выбранной зоне производства работ и открытии соответствующего светофора передача сигнала тиккера прекращается и блок БУ выдает блоку БФРС команду на озвучивание информации о маршруте движения состава. Передача сигнала тиккера возобновляется после освобождения поездом соответствующей зоны производства работ.
Если зона производства работ не выбрана и рабочий сигнал тиккера по этой причине не формируется, то для циклического обмена между блоками БУ и БФРС используется тестовый сигнал тиккера.
Сигнал аварии формируется в следующих случаях:
- отсутствие информации от путевого или сигнального реле для выбранной зоны оповещения;
- не отвечает ни один из источников сигналов ТС;
- неисправны оба устройства связи с объектом (при их наличии);
- сочетание неисправности любого блока БУ и любого блока БФРС;
- выход из строя системы электропитания комплекса УК.
При наличии сигнала аварии работающие на путях должны руководствоваться указаниями сигналиста. Кроме того, в отсутствие сигнала тиккера (что косвенно может свидетельствовать об отказе системы) работающие на путях также должны руководствоваться указаниями сигналиста. Поэтому следует иметь в виду, что применение автоматических систем оповещения о приближении подвижного состава не отменяет необходимости выполнения требований ПТЭ-2012 и ИСИ-2012 в части ограждения мест работы сигналами и наличия сигналистов, выделенных руководителем работ.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения блок БУ построен на основе промышленного компьютера AdvantiX ER-7000 на платформе системной логики Intel QM57 и процессорах Intel Core i5/i7 с ОЗУ емкостью 2 ГБ (с возможностью расширения до 4 ГБ), двумя сетевыми адаптерами Ethernet и последовательными портами RS-232 и RS-422/485. Специалисту должно быть понятно, что блок БУ может быть выполнен на базе любого другого вычислительного устройства подходящей архитектуры с необходимыми параметрами.
В основном цикле программы блока БУ проверяется выполнение условий работоспособности системы оповещения. Условиями работоспособности могут быть своевременное обновление сигналов ТС и своевременное получение квитанций от блока БФРС. Кроме того, условием работоспособности может быть своевременное получение служебных сигналов от различных частей оборудования в самом блоке БУ, например, от контроллера внутренней системной шины, контроллера памяти, процессора, сетевого адаптера и т.д. Если условия работоспособности не выполняются, блок БУ перезагружается и на время перезагрузки перестает выдавать сторожевой сигнал в виде периодической последовательности импульсов (heartbeat), что приводит к срабатыванию соответствующего сторожевого реле в узле СКУ и к переключению комплекса УК с основного полукомплекта блоков БУ и БФРС на резервный полукомплект или к формированию сигнала аварии в случае неисправности обоих полукомплектов.
Условием работоспособности также может быть своевременное получение сигналов от устройства связи с объектом (УСО), подтверждающих его нормальное функционирование (при его наличии). Отсутствие таких сигналов может обрабатываться с перезагрузкой или без перезагрузки блока БУ, в зависимости от конкретной практической реализации алгоритма работы системы оповещения, но в любом случае отсутствие таких сигналов приводит к прекращению выдачи сторожевого сигнала и к переключению с основного полукомплекта блоков БУ и БФРС на резервный полукомплект или к формированию сигнала аварии в случае неисправности устройств УСО обоих полукомплектов.
Блок БУ выполняет регистрацию (архивирование) основных событий в системе оповещения. В частности, регистрации могут подлежать следующие события:
- время выбора зоны производства работ;
- факт работоспособности комплекса УК в конкретный момент времени;
- факт неработоспособности комплекса УК в конкретный момент времени;
- время передачи в блок БФРС команды на включение (выключение) голосового оповещения;
- контент (содержимое) голосового оповещения и т.п.
Для обеспечения требуемого уровня безотказности, отказоустойчивости, безошибочности и безопасности поведения при отказах в системе оповещения реализованы следующие меры:
- анализ информации ТС выполняется в обоих блоках БУ (основном и резервном) параллельно, при этом каждый вход используется как активный источник управляющих сигналов;
- поездная обстановка анализируется после каждого обновления массива информации ТС;
- при отсутствии обновления информации ТС по двум каналам в течение 10 секунд блок БУ прекращает формирование сигнала тиккера и выдает сигнал аварии;
- выполняется многоуровневый анализ информации ТС на участках приближения к зоне производства работ с использованием буферной зоны, что позволяет формировать единое общее сообщение по двум событиям (например, при приближении поездов с четного и нечетного направлений).
В иллюстративном варианте осуществления изобретения сеть ЛС реализована на основе промышленного коммутатора Ethernet 10/100 Мбит/c ADAM-6520. Специалисту должно быть понятно, что сеть ЛС может быть реализована на основе любого другого подходящего сетевого оборудования с необходимыми характеристиками.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения блок БФРС построен на основе универсального модуля цифровой обработки сигналов DMC-3.01 с процессором ADSP-2181, ПЗУ объемом 4МБ, ОЗУ объемом 160 кБ и последовательным портом RS-232. Специалисту должно быть понятно, что блок БФРС также может быть выполнен на базе любого другого вычислительного устройства подходящей архитектуры с необходимыми параметрами.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения обмен данными между блоком БУ и блоком БФРС выполняется по интерфейсу RS-232. В частности, из блока БФРС в блок БУ поступают сигналы квитанций, подтверждающие штатную работу блока БФРС. Специалисту должно быть понятно, что для обмена данными между блоком БУ и блоком БФРС может быть использован любой другой подходящий интерфейс.
Узел СКУ предназначен для автоматического переключения с неисправного полукомплекта блоков БУ и БФРС на исправный и для выдачи сигнала аварии (светового и/или звукового) в случае выявления сочетания неисправности любого блока БУ неисправности любого блока БФРС.
На фиг. 2 представлен пример схемы узла СКУ в иллюстративном варианте осуществления изобретения. Узел СКУ реализует «сторожевой» (watchdog) режим, т.е. обеспечивает аппаратный контроль исправности блоков БУ и БФРС в режиме реального времени, переключение неисправного полукомплекта блоков БУ и БФРС на исправный и формирование сигнала неисправности в случае неисправности обоих полукомплектов блоков БУ и БФРС. Узел СКУ получает сторожевой сигнал в виде периодической последовательности импульсов (heartbeat) от каждого блока БУ и каждого блока БФРС. Наличие такого сигнала приводит к по существу синхронному с ним срабатыванию реле K2 или K4, контакты которых коммутируют RC-цепочку, попеременно подключая ее к источнику этого сигнала при высоком уровне сигнала и к обмотке реле K1 или K3, соответственно. Постоянные времени RC-цепочек выбраны таким образом, чтобы реле K1 или K3 находились во включенном состоянии при наличии соответствующих сторожевых сигналов и переходили в выключенное состояние при отсутствии соответствующих сторожевых сигналов в течение заранее заданного времени. Заранее заданное время выбрано таким образом, чтобы скорость переключения неисправного полукомплекта блоков БУ и БФРС на исправный была приемлемой с точки зрения функций и надежности системы согласно изобретению. В иллюстративном примере осуществления изобретения заранее заданное время равно 1 секунде.
Следует отметить, что сторожевой сигнал формируется только во время речевого оповещения или выдачи сигнала тиккера. Это означает, что блок БУ должен постоянно выдавать в блок БФРС команды для обработки (на формирование голосового сообщения или на формирование сигнала тиккера). В отсутствие таких команд сторожевой сигнал блоком БФРС не формируется и через заранее заданное время реле K3 обесточивается.
Выключение реле K1 и/или K3 приводит к переключению основного полукомплекта блоков БУ1 и БФРС1 на резервный полукомплект блоков БУ2 и БФРС2, находящийся в состоянии нагруженного («горячего») резерва. Принцип работы реле K6 и K8 и реле K5 и K7 аналогичен описанному выше, но результатом выключения реле K5 и/или K7 при выключенном реле K1 и/или K3 становится формирование сигнала аварии, означающего опасный отказ. Для обеспечения требуемой надежности и безотказности в узле СКУ применены реле первого класса Д3-2700.
Отсутствие сторожевых сигналов от любого из блоков БУ и БФРС приводит к индикации неисправности соответствующего блока с применением индикаторов H1…H4. Возможен альтернативный вариант индикации, когда индикаторы являются индикаторами исправности, например, светятся при наличии сторожевых сигналов от соответствующих блоков БУ и БФРС и гаснут при отсутствии этих сторожевых сигналов. Сочетание неисправности любого блока БУ и неисправности любого блока БФРС приводит к формированию сигнала аварии, выдаваемого системой во внешнюю среду для обработки и принятия решения. В частности, как указано выше, при наличии сигнала аварии работающим на путях следует руководствоваться указаниями сигналиста.
Индикация состояния блоков БУ и БФРС с применением индикаторов H1…H4 может быть дополнена другими индикаторами, указывающими на состояние других частей системы оповещения. Например, наличие или отсутствие на входе блока БУ сигнала ТС может сигнализироваться отдельным индикатором.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что приведенная на фиг. 2 схема узла СКУ является иллюстративной, т.е. имеет целью доходчивое объяснение принципа работы изобретения, а не ограничение объема его охраны приведенным примером. На практике схемотехника узла СКУ может быть весьма разнообразной при сохранении его основной функции – обеспечения автоматического переключения с неисправного полукомплекта блоков БУ и БФРС на исправный и выдачи сигнала аварии в случае возникновения опасного отказа, т.е. неспособности выполнения системой ее задачи.
Сигналы речевого оповещения с основного блока БФРС1 или с резервного блока БФРС2 выдаются в станционную или иную объектовую систему оповещения, в частности, в систему громкоговорящей связи.
Система электропитания (СЭП) узла СКУ – двухканальная, каждый полукомплект блоков БУ и БФРС питается от отдельного канала. В иллюстративном примере осуществления изобретения для обеспечения требуемых характеристик по надежности и безопасности система СЭП содержит общий узел грозозащиты, обеспечивающий защиту от импульсных перенапряжений при грозовом разряде и коммутационных всплесках, а каждый канал содержит собственный первичный преобразователь напряжения ~230В/=24В, собственный буферный модуль, обеспечивающий поддержание напряжения =24В в течение 200 мс при номинальной нагрузке, и собственный вторичный преобразователь напряжения =24В/=10В. Специалисту должно быть понятно, что структура и схемотехника системы СЭП могут быть различными при условии соответствия применимым нормативным требованиям.
На фиг. 3 представлена схема второго варианта практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС от сети связи диспетчерского участка (ДУ), предназначенные для контролируемого пункта диспетчерской централизации (КП ДЦ). В иллюстративном примере осуществления изобретения сигналы ТС из каждого соответствующего сегмента сети поступают в устройства УСО комплекса УК по интерфейсу G703.1. Каждое устройство УСО связано с каждым блоком БУ по асинхронному дуплексному интерфейсу EIA/RS-232, обеспечивая перекрестную подачу сигналов в блоки БУ. Сигнал аварии в этом варианте формируется также в случае отказа любого из каналов УСО. В остальном комплекс УК во втором варианте практической реализации системы оповещения аналогичен комплексу УК описанного выше первого варианта.
На фиг. 4 представлена схема третьего варианта практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС непосредственно от пункта КП ДЦ. В иллюстративном примере осуществления изобретения сигналы ТС поступают в устройства УСО комплекса УК по интерфейсу RS-422. В остальном комплекс УК в третьем варианте практической реализации системы оповещения аналогичен комплексу УК описанного выше второго варианта.
На фиг. 5 представлена схема четвертого варианта практической реализации системы оповещения, получающей сигналы ТС непосредственно от пункта КП ДЦ в режиме контроля сигналов ТС, в который информация ТС поступает от объектов контроля РПЦ стрелок и светофоров и/или ЭЦ стрелок и светофоров. В остальном комплекс УК в четвертом варианте практической реализации системы оповещения аналогичен комплексу УК описанного выше первого варианта.
3
6
Система оповещения, реализованная в соответствии с изобретением, соответствует современным требованиям к отказоустойчивости, безопасности поведения при отказах и помехоустойчивости, предъявляемым к оборудованию железнодорожной автоматики. На практике вариант осуществления изобретения в виде аппаратуры «Аист» обеспечивает поддержку 20 зон оповещения с коэффициентом готовности 99,9995, средним временем наработки на отказ не менее 2⋅10 часов и средним временем наработки на опасный отказ не менее 10 часов.
Устройства и их части, а также действия, упомянутые в описании и представленные на чертежах, относятся к одному или нескольким определенным вариантам реализации изобретения, если они упоминаются со ссылкой на числовое позиционное обозначение, или ко всем вариантам реализации изобретения, в которых возможно их применение, если они упоминаются без ссылки на числовое позиционное обозначение.
Устройства и их части, упомянутые в описании, чертежах и формуле изобретения, представляют собой программно-аппаратные средства, при этом аппаратные части одних устройств могут отличаться, частично совпадать или полностью совпадать с аппаратными частями других устройств, если иное не указано в явном виде или не является невозможным в силу принципа их действия. Аппаратные части устройств могут располагаться в различных частях других устройств, если иное не указано в явном виде. Программные части (модули) могут быть реализованы в виде программного кода, содержащегося в запоминающем устройстве и/или на машиночитаемом носителе информации.
Описанная последовательность действий носит иллюстративный характер и в различных вариантах реализации изобретения эта последовательность может отличаться от описанной при условии сохранения выполняемой функции и достигаемого результата.
Признаки изобретения могут сочетаться в различных вариантах реализации изобретения, если они не противоречат друг другу. Описанные выше варианты реализации изобретения приведены исключительно с иллюстративной целью и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Все разумные модификации, модернизации и эквивалентные замены в составе, конструкции и принципе действия настоящего изобретения, выполненные в пределах его сущности, входят в объем охраны изобретения.
Источники информации
1. СП 239.1326000.2015. Свод правил. Системы информирования пассажиров, оповещения работающих на путях и парковой связи на железнодорожном транспорте. Утвержден приказом Минтранса России № 206 от 06.07.2015. Минтранс России, 2015.
2. Блиндер И.Д., Вдовин С.А., Запольский А.В. Система оповещения работающих на перегоне //Автоматика, связь, информатика, № 3, 2015, с. 23–27.
3. Слюняев А.Н., Ананьев Д.В., Андриенко В.С., Блиндер И.Д. Централизованная система информирования и оповещения // Автоматика, связь, информатика, № 8, 2012, с. 6-12.
4. Автоматизированная система ограждения места работ и оповещения работающих на железнодорожных путях о приближении железнодорожного подвижного состава без использования сигналистов (СОРБИС-М) http://www.elektropribor1.com/files/project_4522/SORBIS-M_.pdf