СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОЙ ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ
SYSTEM OF CENTRALISED SYSTEM CONTROL

Изобретение относится к системам автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте и может быть использовано для автоматизированного управления движением поездов в железнодорожных транспортных коридорах.
Известна система диспетчерской централизации, обеспечивающая автоматическую установку маршрутов движения поезда. Система работает на основе информации из таблицы установки маршрутов и данных о местоположении поезда, поступающих из системы слежения за его движением. Маршруты устанавливаются автоматически во всей зоне действия поста поездного диспетчера. Таблица установки маршрутов содержит, в частности, номер поезда, информацию о маршрутах и критерий их установки. Если соблюдается этот критерий, система проверяет возможность установки маршрута. При положительном результате проверки выдается команда на установку маршрута. Если по каким-либо причинам маршрут в течение заданного срока не устанавливается, то оператору выдается соответствующая информация. Наряду с ручным режимом, когда команды на установку маршрутов вводит оператор, система может работать в автоматическом и полуавтоматическом режимах («Посты диспетчерской централизации в Португалии», журнал «Железные дороги мира», № 5, 2002).
Известная система не обладает возможностью динамического перерасчета порядка пропуска поезда в случае появления сбоев и отказов в работе устройств электрической централизации и автоматической блокировки.
Наиболее близким аналогом к изобретению является система диспетчерской централизации, содержащая модуль планирования пропуска поездов с базой данных допустимых управляющих приказов, линейные устройства электрической централизации и автоматической блокировки (ЭЦ и АБ), автоматизированное рабочее место поездного диспетчера, в котором выход базы данных управляющих приказов и первый выход базы маршрутов подключены к входам блока анализа и предварительной обработки управляющих приказов, выход которого подключен к первому входу блока формирования управляющего воздействия, выход базы алгоритмов работы устройств СЦБ подключен к первому входу блока логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки АРМ ДНЦ, выход которого подключен ко второму входу блока формирования управляющего воздействия, первый выход которого подключен к первому входу блока контроля состояния маршрутов, выход которого подключен к одному входу блока обеспечения связи, один выход которого подключен к базе данных управляющих приказов АРМ ДНЦ, второй выход блока формирования управляющего воздействия через каналы телеуправления, линейные устройства электрической централизации и автоматической блокировки (ЭЦ и АБ) и каналы телесигнализации подключены ко вторым входам блока логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки АРМ ДНЦ, блока контроля состояния маршрутов и третьему входу блока формирования управляющего воздействия, второй вход и второй выход блока обеспечения связи автоматизированного рабочего места поездного диспетчера через двухпороговый шлюз подключены к модулю планирования пропуска поездов, второй выход базы маршрутов подключен к входу базы данных допустимых управляющих приказов модуля планирования пропуска поездов (RU 99422, B61L 27/04, 20.11.10).
Известная система диспетчерской централизации обеспечивает выполнение функций автоматического формирования заданий на установку маршрутов и слежение за своевременным и безопасным пропуском поездов контролируемого диспетчерского участка. Однако она не обеспечивает автоматизированное оперативное изменение графика движения поездов при нахождении их в транспортных коридорах между узловыми станциями диспетчерского управления из-за отсутствия обмена цифровыми данными достаточного объема между диспетчерскими центрами и бортовыми устройствами локомотивов.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и оперативности управления движением поездов при ограничениях по объему обмена оперативной информацией с поездами, находящимися в транспортных коридорах.
Технический результат достигается тем, что в системе диспетчерской централизации, содержащей блок планирования пропуска поездов с модулем памяти, содержащим базу данных допустимых управляющих приказов, линейные устройства электрической централизации и автоматической блокировки, автоматизированное рабочее место поездного диспетчера, в котором выход первого модуля памяти, содержащего базы данных управляющих приказов, и первый выход второго модуля памяти, содержащего базы маршрутов, подключены к входам блока анализа и предварительной обработки управляющих приказов, выход которого соединен с первым входом блока формирования управляющего воздействия, выход третьего модуля памяти, содержащего базы алгоритмов работы устройств СЦБ, подключен к первому входу блока логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки, выход которого соединен со вторым входом блока формирования управляющего воздействия, первый выход которого подключен к первому входу блока контроля состояния маршрутов, выход которого подключен к первому входу блока обеспечения связи, первый выход которого подключен к первому модулю памяти, содержащего базу данных управляющих приказов, второй выход блока формирования управляющего воздействия соединен по каналам телеуправления с линейными устройства электрической централизации и автоматической блокировки, подключенными по каналам телесигнализации ко вторым входам блока логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки, блока контроля состояния маршрутов и третьему входу блока формирования управляющего воздействия, второй вход и второй выход блока обеспечения связи через двухпортовый шлюз подключены к блоку планирования пропуска поездов, в котором вход модуль памяти, содержащий базы данных допустимых управляющих приказов, соединен со вторым выходом второго модуля памяти, содержащего базы маршрутов, согласно изобретению введены управляющий вычислительный комплекс станционной системы радиоуправления поездами, управляющий вычислительный комплекс системы радиоуправления поездами в транспортных коридорах, станционная система цифровой радиосвязи, перегонная система цифровой радиосвязи, при этом первый и второй порты блока формирования управляющего воздействия подключены соответственно к первым портам управляющего вычислительного комплекса станционной системы радиоуправления поездами и управляющего вычислительного комплекса системы радиоуправления поездами в транспортных коридорах, вторые порты которых подключены соответственно к станционной и перегонной системам цифровой радиосвязи с бортовыми устройствами локомотивов.
На чертеже представлена структурная схема системы диспетчерской централизации.
Система диспетчерской централизации содержит блок 1 планирования пропуска поездов с модулем 2 памяти, содержащим базу данных допустимых управляющих приказов, линейные устройства 3 электрической централизации и автоматической блокировки, автоматизированное рабочее место 4 поездного диспетчера, в котором выход первого модуля 5 памяти, содержащего базы данных управляющих приказов и первый выход второго модуля 6 памяти, содержащего базы маршрутов, подключены к входам блока 7 анализа и предварительной обработки управляющих приказов, выход которого соединен с первым входом блока 8 формирования управляющего воздействия, выход третьего модуля 9 памяти, содержащего базы алгоритмов работы устройств СЦБ, подключен к первому входу блока 10 логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки, выход которого соединен со вторым входом блока 8 формирования управляющего воздействия, первый выход которого подключен к первому входу блока 11 контроля состояния маршрутов, выход которого подключен к первому входу блока 12 обеспечения связи, первый выход которого подключен к первому модулю 5 памяти, содержащего базы данных управляющих приказов, второй выход блока 8 формирования управляющего воздействия соединен по каналам 13 телеуправления с линейными устройства 3 электрической централизации и автоматической блокировки, подключенными по каналам 14 телесигнализации ко вторым входам блока 10 логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки, блока 11 контроля состояния маршрутов и третьему входу блока 8 формирования управляющего воздействия, второй вход и второй выход блока 12 обеспечения связи через двухпортовый шлюз 15 подключены к блоку 1 планирования пропуска поездов, в котором вход модуля 2 памяти, содержащий базы данных допустимых управляющих приказов, соединен со вторым выходом второго модуля 6 памяти, содержащего базы маршрутов, первый и второй порты блока 8 формирования управляющего воздействия подключены соответственно к первым портам управляющего вычислительного комплекса 16 станционной системы радиоуправления поездами и управляющего вычислительного комплекса 17 системы радиоуправления поездами в транспортных коридорах, вторые порты которых подключены соответственно к станционной 18 и перегонной 19 системам цифровой радиосвязи с бортовыми устройствами 20 локомотивов.
Система диспетчерской централизации работает следующим образом.
В пределах узловой станции система диспетчерской централизации осуществляет автоматическое управление движением поездов в рамках диспетчерского участка путем установки маршрутов приема/отправления поездов в соответствии с управляющими приказами, сформированными блоком 1 планирования пропуска поездов.
Управляющий приказ представляет собой команду проведения операции по приему, отправлению либо проследованию одного поезда по одной из станций диспетчерского участка и включает мнемоническое обозначение маршрута, а также идентификационный код, по значению которого для данного маршрута ищется соответствие в базе маршрутов, содержащейся во втором модуле 6 памяти. Элементом списка маршрутов является структура, содержащая состав маршрута (рельсовые цепи, стрелки, светофор и т.д., а также код соответствующей команды телеуправления).
Информация о допустимых управляющих приказах в модуль 2 памяти (в базу данных допустимых управляющих приказов) вносится из первого модуля 5 памяти (базы данных управляющих приказов автоматизированного рабочего места 4 поездного диспетчера) на этапе адаптации информационного обеспечения и к конкретному диспетчерскому участку.
При установке маршрута движения поезда блок 1 планирования пропуска поездов формирует управляющие приказы на установку поездных маршрутов и передает их через двухпортовый шлюз 15 в изолированную локальную вычислительную сеть диспетчерского центра (ЛВС ДЦ) (на чертеже не показана), к которой подключено автоматизированное рабочее место 4 поездного диспетчера. При выборе варианта изменения текущего графика движения блок 1 планирования пропуска поездов, взаимодействуя с автоматизированными информационными системами различных служб, учитывает их готовность к своевременному и качественному обслуживанию поездов, следующих по измененному графику движения.
Двухпортовый шлюз 15 выполнен в виде аппаратно-программного средства, оснащенного двумя сетевыми картами, одна из которых подключена к корпоративной системе передачи данных (СПД) ОАО «РЖД», а другая - к ЛВС ДЦ. Специализированное программное обеспечение, установленное на двухпортовом шлюзе 15, осуществляет фильтрацию и передачу трафика между сетевыми картами. Таким образом, двухпортовый шлюз 15 обеспечивает безопасный обмен данными между СПД и ЛВС ДЦ в отсутствии их физического объединения. Блок 12 обеспечения связи осуществляет прием управляющих приказов от блока 1 планирования пропуска поездов и передачу информации о текущем поездном положении и состоянии ранее принятых управляющих приказов в соответствии с протоколом информационного взаимодействия и обеспечивает оперативное обнаружение фактов разрыва связи между блоком 1 планирования пропуска поездов и автоматизированным рабочем местом 4 поездного диспетчера, и сигнализирует о необходимости экстренного выхода из режима автоматического управления и передачи управления поездному диспетчеру.
Принятые управляющие приказы сохраняются в модуле 2 памяти (в базе данных допустимых управляющих приказов). Блок 7 анализа и предварительной обработки управляющих приказов осуществляет последовательный выбор управляющих приказов из базы данных управляющих приказов, определяет подлинность управляющего приказа, а именно действительно ли управляющий приказ сформирован блоком 1 планирования пропуска поездов, а также относится ли выбранный управляющий приказ к данному диспетчерскому участку.
В том случае, если управляющий приказ удовлетворяет перечисленным условиям, блок 7 анализа и предварительной обработки управляющих приказов, используя содержащуюся во втором модуле 6 памяти базу данных маршрутов данного диспетчерского участка, формирует последовательность (серию) маршрутов приема/отправления поездов, обеспечивающих реализацию (исполнение) управляющего приказа.
Информация о выбранных маршрутах поступает в блок 8 формирования управляющих воздействий. Для каждого из выбранных маршрутов на основании результатов работы блока 10 логического контроля и информации о текущем поездном положении, полученной по каналам 14 телесигнализации линейных устройств электрической централизации и автоматической блокировки, в блоке 8 производится оценка возможности исполнения (установки) данного маршрута.
Бортовые устройства всех локомотивов 20, участвующих в движении, снабжены базами данных и подпрограммами для автоматического выполнения типовых сценариев оперативного изменения графика движения поездов в соответствующих транспортных коридорах и все необходимые данные для работы подпрограмм обработки обновляются во время нахождения поездов на узловых станциях через управляющий вычислительный комплекс 16 и станционную систему 18 цифровой радиосвязи на основе высокоскоростных каналов широкополосного доступа (например, Wi-Max и другие подобные) за время нахождения локомотивов 20 в пределах возможности использования этой связи.
Управляющие приказы блока 8 формирования управляющего воздействия через управляющий вычислительный комплекс 17 системы радиоуправления поездами в транспортных коридорах и перегонную систему 19 цифровой радиосвязи поступают в бортовые устройства локомотивов 20, с которых через перегонную систему 19 цифровой радиосвязи и управляющий вычислительный комплекс 17 поступают в блок 8 формирования управляющего воздействия ответные сообщения от бортовых устройств локомотивов 20.
Блок 8 формирования управляющих воздействий блокирует исполнение приказа на установку маршрута в том случае, если:
- рельсовая цепь в составе маршрута занята;
- рельсовая цепь в составе маршрута замкнута;
- перегон отправления занят (активен сигнал занятости перегона) и развернут во встречном направлении (только для маршрутов отправления);
- рельсовая цепь, находящаяся непосредственно за концом маршрута, занята (только для маршрутов отправления);
- с соседней станции открыт маршрут отправления на перегон отправления данного маршрута (только для маршрутов отправления).
- на соседней станции устанавливается маршрут отправления на перегон отправления данного маршрута (только для маршрутов отправления).
Если хотя бы один из маршрутов серии не может быть установлен, блок 8 формирует соответствующее сообщение для блока 11 контроля состояния маршрута.
Посылка команд телеуправления начинается только в том случае, если допустима установка всех маршрутов из серии. В этом случае блок 8 формирования управляющих воздействий передает команду на установку маршрута через каналообразующее оборудование центрального поста ДЦ (на чертеже не показано) в канал 13 телеуправления к исполнительным механизмам линейных устройств 3 электрической централизации и автоматической блокировки.
После отправки команды в канал 13 телеуправления в течение времени выдержки блок 11 контроля состояния маршрутов производит непрерывный контроль исполнения установки маршрута. Время выдержки устанавливается отдельно для каждого маршрута в процессе адаптации базы данных управляющих приказов, содержащейся в первом модуле 5 памяти, к конкретному диспетчерскому участку. Если за время выдержки исполнение команды установки маршрута не закончено, передача последующей команды из серии прерывается, и блок 8 формирования управляющих воздействий формирует сообщение для блока 11 контроля состояния маршрутов о сбое в процессе установки маршрута.
Используя алгоритмы, формализованные в базе алгоритмов работы устройств СЦБ, содержащиеся в третьем модуле 9 памяти, и информацию о текущем поездном положении, полученную по каналам 14 телесигнализации, блок 10 логического контроля, вне зависимости от режима управления (автоматическое, «ручное»), производит непрерывный контроль работы линейных устройств 3 электрической централизации и автоматической блокировки с целью выявления их нештатных состояний. К состояниям, выявляемым блоком 10 логического контроля, относятся нарушения логики проследования рельсовых цепей, ложная занятость и ложная свободность, несанкционированный перевод, несанкционированная потеря контроля стрелок, взаимоисключающие показания светофоров, сбои в работе контрольно-габаритного устройства (КГУ), устройств контроля схода подвижного состава (УКСПС) и иные нештатные состояния.
Если для линейного устройства 3 электрической централизации и автоматической блокировки выявлено нештатное состояние, все управляющие воздействия, в том числе маршруты приема/отправления, в которых задействовано данное линейное устройство 3 электрической централизации и автоматической блокировки, блокируются вплоть до особого распоряжения.
Блок 11 контроля состояния маршрута обеспечивает хранение информации о поступивших в автоматизированное рабочее место 4 поездного диспетчера управляющих приказах и передачу информации в блок 1 планирования пропуска поездов о ходе их исполнения. Состояние управляющих приказов формируется на основании текущего поездного положения и сообщений блока 8 формирования управляющих воздействий о невозможности исполнения того или иного управляющего приказа. Формирование сообщений для блока 1 планирования пропуска поездов производится спорадически, по факту изменения состояния одного или нескольких управляющих приказов.
Управляющий приказ может находиться в одном из нижеперечисленных состояний:
- управляющий приказ принят от модуля построения графика пропуска поездов;
- команда телеуправления на установку маршрута отправлена в линию телеуправления;
- маршрут устанавливается (идет выдержка времени на установку маршрута);
- маршрут установлен;
- идет проследование по маршруту;
- проследование по маршруту завершено.
Передача информации осуществляется через блок 12 обеспечения связи в соответствии с протоколом информационного взаимодействия.
При невозможности автоматической установки маршрута блок 1 планирования пропуска поездов уведомляет поездного диспетчера о необходимости принятия управления на себя, для чего информация о необходимости перехода на диспетчерский режим работы через двухпортовый шлюз 15, блок 12 обеспечения связи поступает в аппаратно-программное устройство автоматизированного рабочего места 4, извещая поездного диспетчера о передаче управления. Поездной диспетчер в соответствии с оперативной обстановкой на станции формирует маршруты следования поезда и направляет информацию в блок 8 формирования управляющих воздействий. С выхода блока 8 формирования управляющего воздействия соответствующие команды по каналу 13 телеуправления поступают на исполнительные механизмы линейных устройств 3 электрической централизации и автоматической блокировки. Результаты формирования маршрута по каналам телесигнализации 14 поступают в блок 10 логического контроля устройств электрической централизации и автоматической блокировки для контроля состояния линейных устройств 3 электрической централизации и автоматической блокировки и отображаются на видеотерминале автоматизированного рабочего места 4 (на чертеже не показан).
Поскольку в бортовых устройствах локомотивов 20 имеются базы данных и подпрограммы реализации набора типовых сценариев оперативного изменения графика движения поездов в соответствующих транспортных коридорах, которые смоделированы заранее и покрывают множество вариантов организации движения, для возможных ситуаций в системе диспетчерского управления, то управляющие приказы блока 8 формирования управляющего воздействия и ответные сообщения от бортовых устройств локомотивов 20 в процессе реализации изменений графика движения в транспортном коридоре не требуют передачи больших объемов информации в обмене данными через перегонную систему 19 цифровой радиосвязи, что позволяет повысить помехоустойчивость канала передачи информации.
Таким образом, обеспечивается улучшение надежности и оперативности управления движением поездов при ограниченном объеме обмена оперативной информацией с поездами, находящимися в транспортных коридорах.