СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОГО ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ, СЛЕДУЮЩИХ ДРУГ ЗА ДРУГОМ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована для обеспечения оптимального безопасного движения поездов, следующих друг за другом.
Известна система автоматизированного ведения грузового поезда (RU 2299144, 2007.05.20) содержащая вычислительный блок с подключенными к нему блоком памяти, измерительными средствами и средствами индикации параметров движения поезда, блок управления режимом тяги и блок управления режимом торможения, выходы которых соединены с цепями управления поездом. В систему также введены датчики тока якоря и возбуждения тяговых двигателей, датчик напряжения контактной сети, датчик пути и скорости, которые соединены с вычислителем, три блока высоковольтной гальванической развязки, блок моделирования динамических характеристик поезда, блок сравнения и блок формирования команд запрета управлением режимами тяги и торможением, подключенный к соответствующим управляющим входам блока управления режимом тяги и блока управления режимом торможения.
Известная система обеспечивает режим ведения поезда только в зависимости от эксплуатационных параметров ведущего локомотива и поезда в целом и не учитывает внешнюю характеристику и поездную обстановку участка пути.
Известна система для предотвращения аварий на железнодорожных путях, в которой аппаратура наблюдения и оповещения с видеопроцессорной подсистемой обработки и регистрации изображений, блоком тревожной сигнализации и передающей частью подсистемы беспроводной связи размещены в районе потенциально опасного участка железнодорожного пути, например, опасной зоны железнодорожного переезда RU 2295470 С1, 2007.03.20). Система обеспечивает машиниста оперативной информацией об обстановке на ближайшей опасной зоне железнодорожного переезда. Решение об экстренном торможении поезда либо о продолжении дальнейшего движения принимает сам машинист с учетом всей совокупности имеющейся у него информации.
Недостатком данной системы является возможность отслеживания только специально выделенных районов потенциально опасных участков и отсутствие средств автоматического безопасного ведения поезда по участку в целом.
Наиболее близким аналогом является устройство обнаружения опасного сближения поездов, следующих в одном направлении, содержащее средства космической связи и позиционирования, соединенные посредством канала радиосвязи с приемником сигналов позиционирования, установленном на локомотиве каждого поезда, решающее устройство, выполненное с возможностью вычисления расстояния между поездами и скорости сближения для последующего принятия решения о дальнейшем режиме движения поезда, следующим за первым поездом (RU 79082 U1, 20.12.2008).
В известном устройстве при вычислении расстояния между поездами, следующими друг за другом, используют данные, полученные от спутниковой радионавигационной системы, и включают соответствующие приемники и передатчики, установленные на поездах, а скорость их сближения вычисляют двумя независимыми способами, а именно, по доплеровской разности частот двух радиосигналов: сигнала, излучаемого передатчиком идущего впереди поезда, и сигнала, принимаемого приемником идущего сзади поезда, а также по изменению расстояния между поездами за единицу времени, вычисляемому по координатам переднего вагона сзади идущего поезда и последнего вагона впереди идущего поезда, определенным спутниковой радионавигационной системой.
Известное устройство не предусматривает автоматического управления движением поезда по результатам полученной информации о скорости сближения (удаления) поездов.
Кроме того, при управлении движением поездов известное устройство не учитывает внешнюю характеристику и поездную обстановку участка пути.
Следует заметить, что при осуществлении интенсивного торможения, например, длинносоставного поезда во время его движения могут развиваться значительные продольные динамические усилия (вплоть до нескольких сотен тонн), что в целом ряде случаев приводит к выжиманию (выдавливанию) вагонов и их сходу с рельсов. Поскольку ситуация, требующая срочной остановки поезда, может возникнуть в непредвиденный момент, необходимо учитывать возможность экстренного (интенсивного) торможения и развивающихся в междувагонных связях продольных усилий, превышение которыми допустимых значений может привести к упомянутым выше серьезным последствиям.
Решаемая задача заключается в создании системы обеспечения безопасного движения поездов, позволяющей осуществлять автоматизированное управление движением поездов, следующих друг за другом, с возможностью выбора энергооптимального и безопасного алгоритма движения.
Технический результат заключается в повышении безопасности автоматического управления движением поездов, следующих друг за другом, за счет контроля расстояния между поездами и скорости их сближения, а также за счет снижения предельно допустимых усилий на подвижной состав при различных режимах его движения.
Это достигается тем, что система обеспечения оптимального безопасного движения поездов, следующих друг за другом, содержит средства космической связи и позиционирования, соединенные посредством канала радиосвязи с приемником сигналов позиционирования, установленном на локомотиве каждого поезда, постовое центральное устройство, включающее блок идентифицирования поезда, блок вычисления расстояния между поездами и блок вычисления скорости сближения поезда, каждый из которых связан через сервер с коммутатором каналов, соединенным с помощью каналов сети цифровой передачи данных с радиостанциями, установленными на локомотиве каждого поезда, при этом на каждом локомотиве выход приемника сигнала позиционирования подключен к первому входу вычислительного блока, второй вход которого подключен к первому выходу блока контрольно-измерительных средств локомотива, соединенного вторым выходом с первым входом блока моделирования динамических характеристик, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока памяти, связанного шиной данных с соответствующими входами/выходами вычислительного блока, выходы которого подключены соответственно к входам устройства управления локомотива и блока индикации, выход блока моделирования динамических характеристик соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя предельно допустимых усилий поезда, а выход - через формирователь команд запрета управления режимами тяги и торможения соединен с соответствующими входами устройства управления локомотива, причем один их выходов блока идентификации поезда подключен к входу блока вычисления расстояния между поездами, одним из выходов связанного с соответствующим входом блока вычисления скорости сближения поездов.
На чертеже (фиг.1) представлена структурная схема системы обеспечения оптимального безопасного движения поездов, следующих друг за другом.
Система включает размещенные на искусственных спутниках Земли средства 1 космической связи и позиционирования, постовое центральное устройство 2, содержащее блок 3 идентифицирования поезда, блок 4 вычисления расстояния между поездами и блок 5 вычисления скорости сближения поезда, каждый из которых связан через сервер 6 с коммутатором 7 каналов. На локомотиве каждого поезда 8, 9 размещен приемник 10 сигналов позиционирования, подключенный к первому входу вычислительного блока 11, второй вход которого подключен к первому выходу блока 12 контрольно-измерительных средств локомотива, соединенного вторым выходом с первым входом блока 13 моделирования динамических характеристик, второй вход которого подключен к соответствующему выходу блока 14 памяти, связанного шиной данных с соответствующими входами/выходами вычислительного блока 11, выходы которого подключены соответственно к входу блока 15 индикации и соответствующим входам устройства 16 управления локомотивом. При этом выход блока 13 моделирования динамических характеристик соединен с первым входом блока 17 сравнения, второй вход которого подключен к выходу формирователя 18 предельно допустимых усилий поезда, а выход - через формирователь 19 команд запрета управления соединен с соответствующими входами устройства 16 управления локомотива.
На локомотиве каждого поезда 8, 9 размещена радиостанция 20, подключенная к соответствующему входу вычислительного блока 11 и связанная через радиоканал сети 21 передачи данных с коммутатором 7 центрального устройства 2. Средства 1 космической связи и позиционирования посредством канала спутниковой радиосвязи соединены с приемником 10 сигналов позиционирования, установленным на локомотиве каждого поезда 8, 9.
Приемник 10 сигналов позиционирования состоит из приемной антенны и блока приема и обработки информации (на чертеже не показаны).
Центральное устройство 2 расположено в диспетчерском центре. Это позволяет поездному диспетчеру с наибольшей эффективностью контролировать действия машинистов поездов и при возникновении нестандартных ситуаций брать управление поездами на себя.
Система обеспечения оптимального безопасного движения поездов, следующих друг за другом, используется следующим образом.
При движении поездов 8 и 9, следующих друг за другом, средства 1 космической связи и позиционирования осуществляют в автоматическом режиме одновременное позиционирование их локомотивов и автоматически регистрируют координаты их местоположения.
Информация о местоположении локомотива поезда 8 через каналы спутниковой радиосвязи и навигации воспринимается приемником 10 сигналов позиционирования. Принятые приемником 10 сигналы поступают на вычислительный блок 11, который с учетом сведений о составе поезда 8, полученных из блока 14 памяти, и информации о местоположении его локомотива вычисляет координаты «хвоста» поезда 8 и осуществляет их привязку к железнодорожным координатам.
Аналогичным образом определяют местонахождение локомотива поезда 9, следующего за поездом 8, а также координаты его «хвоста».
Информация о местоположении локомотивов поездов 8 и 9, а также координатах «хвоста» впереди идущего поезда 8 через радиостанцию 20 посредством каналов радиосвязи цифровой сети 21 передачи данных передается на коммутатор 7 центрального устройства и далее через сервер 6 в блок 3, блок 4 и блок 5. Центральное устройство 2, расположенное в диспетчерском центре, на основе поступившей информации определяет расстояние между поездами 8 и 9, а также скорость их сближения/удаления и по каналу радиосвязи сети 21 передачи данных передает эти данные на радиостанцию 20, установленную на локомотиве поезда 9.
С выхода радиостанции 20 информация поступает в вычислительный блок 11, который на основе полученных оперативных данных о местонахождении поезда 9, расстоянии до впереди идущего поезда 8, скорости сближения/удаления поездов 9 и 8, а также данных о профиле и плане пути, о составе поезда, расписании движения состава, хранящихся в блоке 14 памяти, рассчитывает энергооптимальную и безопасную траекторию движения и на этой основе формирует задание на управление тягой локомотива и состава поезда 9.
Кроме того, в вычислительном блоке 11 с учетом данных об энергетических характеристиках тяговых двигателей локомотива поезда 9 и напряжения в контактной сети при движении поездов на электрифицированном участке рассчитывают фактическую силу тяги/торможения и направляют их в блок 14 памяти. На основе этих данных и данных о профиле и плане пути и составе поезда блок 13 моделирования динамических усилий в составе поезда рассчитывает максимальное реализованное усилие в составе поезда 9. В блоке 17 происходит сравнение этого усилия с максимально допустимым усилием тяги/торможения, поступающим с формирователя 18. По результатам сравнения формирователь 19 команд запрета управления формирует оптимальные по динамике поезда и внешним условиям сигналы управления тягой или тормозами для блока 16 управления движением локомотива поезда 9.
Аналогичным образом осуществляют автоматическое управление движением поезда 8, обеспечивающее энергооптимальный и безопасный режим его движения по пути следования.