МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА АВТОБЛОКИРОВКИ
MICROPROCESSOR-BASED AUTOMATIC INTERLOCKING SYSTEM

Изобретение относится к автоматическим средствам интервального регулирования движения поездов на перегонах магистрального железнодорожного транспорта с любым видом тяги поездов, с движением пассажирских поездов с централизованным электроснабжением, в том числе на участках, оборудованных устройствами диспетчерской централизации.
Приоритетное внимание при разработке подобных систем уделяется вопросам их безопасного функционирования. Для этого ведется работа по усовершенствованию схемных и алгоритмических решений, применяемых при разработке.
Известны разработки Московского государственного университета путей сообщения: микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки АБ-ЧКЕ, предназначенная для контроля состояний рельсовых линий и передачи информации между напольными сигнальными точками; управления огнями напольных светофоров по условиям безопасности движения; формирования сигналов систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) и числового кода; передачи на станцию данных о поездном положении на перегоне и диагностике аппаратуры сигнальных точек автоблокировки (найдено в Интернете: http:nilatm.miit.ru);
унифицированная микропроцессорная система автоматической блокировки АБ-УЕ, выполненная на современной микропроцессорной элементной базе. В состав аппаратуры входят: приемопередатчик сигналов контроля состояния рельсовых линий и устройства защиты и согласования. Информация между сигнальными точками передается по рельсовой линии (там же);
микропроцессорная система автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры и рельсовыми цепями без изолирующих стыков АБ-Е2, предназначенная для контроля целостности и свободности рельсового пути, передачи информации между сигнальными точками о состоянии рельсовых линий, управления показаниями проходных светофоров по условиям безопасности движения, а также для передачи информации на станции о поездном положении на перегоне и состоянии аппаратуры сигнальных точек (там же).
Высокий уровень безопасности разработанных систем обеспечивается за счет:
высоконадежной микроэлектронной элементной базы;
модульного принципа построения аппаратных средств;
резервирования модулей, выполняющих ответственные функции по принципу «2 из 2», жесткой синхронизации работы резервированных модулей;
схемы контроля с односторонними отказами, которая производит сравнение сигналов резервированных модулей;
помехоустойчивых методов обнаружения контрольных сигналов;
программных средств диагностирования аппаратуры в процессе ее работы;
использования системы дистанционного контроля для передачи диагностической информации и данных о поездной ситуации;
оперативного выявления и устранения предотказного состояния, когда диагностируется отказ одного из резервированных модулей (там же).
Известно трехканальное устройство для управления блоками исполнительных реле, содержащее источники импульсных сигналов, блоки питания, блок исполнительных реле, блоки источников сигналов управления, выходные ключи, устройства контроля выходных ключей, три модуля сбора информации, три процессорных блока и три блока памяти (патент РФ на изобретение №2292113, H03R 19/23, B61L 19/14).
Известна система сбора, преобразования и обработки измерительной информации, содержащая два блока канала связи с периферийным оборудованием, датчики, центральное устройство управления и обработки, коммутаторы, блок управления коммутаторами, аналого-цифровые преобразователи и канал ввода-вывода, связанный с центральным блоком управления и обработки, выходы датчиков соединены с соответствующими входами коммутаторов, управляющие входы которых подключены к выходам блока управления коммутаторами, а выходы коммутаторов подключены к аналого-цифровым преобразователям (патент РФ на изобретение №2118848, G06F 17/40).
Известен способ управления дублированной системой с задержкой, заключающийся в приеме информационной последовательности импульсов, ее обработке в основном и резервном каналах системы в соответствии с установленной функцией, задержке обработанных информационных последовательностей импульсов, оценке работоспособности каналов, блокировке неисправного канала и подключении на выход системы исправного канала (патент РФ на изобретение РФ №2147162, Н05К 10/10).
Известна двухканальная система для регулирования движения железнодорожных транспортных средств, содержащая два процессорных комплекта, работающих синхронно по одинаковой программе, схему встроенного аппаратного контроля, к которой подключены указанные процессорные комплекты и которая предназначена для сравнения работы процессорных комплектов и воздействия на работу системы, если один из комплектов неисправен. Система представляет собой моноблочную конструкцию и имеет многомодульную структуру, включающую в себя модуль центрального процессора, состоящего из упомянутых двух процессорных комплектов, по меньшей мере, один интерфейсный модуль сбора информации о состоянии объектов контроля железнодорожной станции и прилегающих перегонов, интерфейсные модули формирования управляющих сигналов, воздействующих на исполнительные устройства электрической централизации, и интерфейсные модули передачи ответственных команд. Все модули связаны между собой системной шиной, которая состоит из двух идентичных шин, каждая из которых подключена к соответствующему процессорному комплекту (патент РФ на изобретение №2286279, B612L 27/00, G06F 11/00) - прототип.
Задачей изобретения являются расширение функциональных возможностей и повышение отказоустойчивости системы для контроля состояния большого количества объектов на станциях и перегонах с возможностью осуществления функций управления, автоблокировки, а также повышение устойчивости ее работы путем использования перехода в состояние защитного отключения или защитного отказа в модулях, предназначенных для реализации ответственных команд.
Для решения поставленной задачи предлагается микропроцессорная система автоблокировки на основе применения принципа счета осей подвижного состава, содержащая пост диспетчерского управления движением поездов, автоматизированные рабочие места (АРМ) с децентрализованными персональными компьютерами для управления системой, блоки управления напольными преобразователями сигналов (НПС), локальные системы (ЛС) передачи, блоки ввода-вывода, блоки защиты (БЗ), два канала обработки сигналов блоков счета осей (БСО) с путевыми датчиками (ПД) и НПС, причем в каждом БСО выход ПД соединен с входом НПС, выход НПС в каждом БСО является информационным входом БСО, цепь формирования сигналов АЛС, передаваемых в стационарные рельсовые цепи (РЦ) в маршрутах отправления, отличающаяся тем, что в нее введены блок станционных устройств электрической централизации (БЭЦ), цепь контроля наличия сигнальных показаний на входном светофоре, цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на главный путь, цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на боковой путь, цепь контроля наличия ключа-жезла в аппарате дежурного по станции (ДСП), реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором, реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором, блок удаленного мониторинга, основной и резервный постовые решающие блоки (ПРБ), первый дифференциальный блок (ДБ), второй ДБ, причем первый, второй и третий входы БЭЦ соединены с выходом цепи формирования сигналов АЛС в маршрутах отправления и с первыми выходами реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором и реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором соответственно, первый, второй и третий выходы БЭЦ соединены с входами цепи контроля наличия сигнальных показаний на входном светофоре, цепи контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на главный путь и цепи контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на боковой путь соответственно, выходы цепи контроля наличия сигнальных показаний на входном светофоре, цепи контроля наличия - на входном светофоре разрешающего сигнала приема на главный путь, цепи контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на боковой путь, цепи наличия ключа-жезла в аппарате ДСП, вход цепи формирования сигналов АЛС в маршрутах отправления, вход реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором и вход реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором соединены с первыми входами-выходами основного и резервного ПРБ, вторые выходы реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором и реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором соединены с первым и вторым соответственно входами пульта-табло ДСП, вход-выход которого подключен к первым входам-выходам основного и резервного ПРБ, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы-выходы ЛС соединены с входом-выходом второго АРМ, входом-выходом блока удаленного мониторинга, вторым и третьим входами-выходами основного и резервного соответственно ПРБ, первая группа выходов основного и резервного ПРБ является группой выходов к точкам подключения к рельсовой цепи передачи кодов через АЛС, первый и второй выходы основного и резервного ПРБ соединены с входами первого и второго соответственно ДБ, входы-выходы которых соединены с входами-выходами первого и второго соответственно БЗ, третий и четвертый выходы основного и резервного ПРБ являются выходами для подключения цепи кодирования станционных РЦ в маршрутах отправления и входных цепей аппаратуры выделенного канала связи соответственно, вторая группа выходов основного и резервного ПРБ является группами исполнительных выходов для подключения цепи включения ламп проходных светофоров, вход основного и резервного ПРБ являются входами от цепей аппаратуры выделенного канала связи с ПРБ, размещенным на второй станции, ограждающей перегон.
Микропроцессорная система автоблокировки отличается также тем, что основной и резервный ПРБ каждый содержит: порт ввода информации, первый и второй микроконтроллеры (МК), блок бесперебойного питания (ББП), блок электронных ключей (БЭК), первый, второй и третий модемы, блок включения реле (БВР), причем в каждом ПРБ вход порта ввода информации является информационным входом ПРБ, вход-выход порта ввода информации соединен с входами-выходами БЭК, первого, второго и третьего модемов и БВР, первые входы-выходы первого и второго МК являются входами-выходами связи с ЛС, а вторые входы-выходы первого и второго МК подключены к входам-выходам БЭК, первого, второго и третьего модемов и БВР, выход ББП является выходом бесперебойного питания аппаратуры ПРБ и подключен к входным цепям блоков, входящих в состав ПРБ, в том числе модемов.
Микропроцессорная система отличается также тем, что информационные выходы основных и резервных БСО соединены с информационными входами основного и резервного ПРБ.
На фиг.1 показана блок-схема микропроцессорной системы автоблокировки; на фиг.2 - блок-схема основного ПРБ; на фиг.3 - блок-схема резервного ПРБ; на фиг.4 - показана мнемосхема перегона.
1
1
1
1
1
9
1
9
1
9
На чертежах показано: 1 - БЭЦ, 2 - цепь контроля наличия сигнальных показаний на входном светофоре, 3 - цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на главный путь, 4 - цепь контроля наличия на входном светофоре разрешающего сигнала приема на боковой путь, 5 - цепь контроля наличия ключа-жезла в аппарате ДСП, 6 - цепь формирования сигналов АЛС, передаваемых в станционные РЦ в маршрутах отправления, 7 - реле контроля свободности первого участка удаления и первого защитного участка за первым по удалению проходным светофором, 8 - реле контроля свободности второго участка удаления и первого защитного участка за вторым по удалению проходным светофором, 9 - первое АРМ, 10 - пульт-табло ДСП, 11 - второе АРМ, 12 - блок удаленного мониторинга, 13 - ЛС, 14 - ПРБ, 15 - резервный ПРБ, 16 - первый ДБ, 17 - второй ДБ, 18 - первый БЗ, 19 - второй БЗ, 20 - порт ввода информации основного ПРБ, 21 - первый МК основного ПРБ, 22 - второй МК основного ПРБ, 23 - ББП основного ПРБ, 24 - 24n - БЭК основного ПРБ, 25, 26 и 27 - первый, второй и третий соответственно модемы основного ПРБ, 28-28m - БВР основного ПРБ, 29 - порт ввода информации резервного ПРБ, 30 и 31 - первый и второй соответственно МК резервного ПРБ, 32 - ББП резервного ПРБ, 33-33n - БЭК резервного ПРБ, 34, 35 и 36 - первый, второй и третий соответственно модемы резервного ПРБ, 37-37m - блоки включения реле резервного ПРБ, 38-38 - БСО, 39-39 - основные ПД, 40-40 - резервные ПД, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 и 48 - светофоры.
Система работает следующим образом.
Исходное состояние
В исходном состоянии перегон свободен от подвижного состава. Все блоки системы исправны и включены, сигналы АЛС в рельсовые линии блок-участков не передаются. Выходные светофоры станций А и Б в сторону перегона закрыты, маневры с выездом на перегон в нечетной горловине станции А и четной горловине станции Б не производятся.
Включены зеленые огни проходных светофоров в установленном направлении движения; огни проходных светофоров противоположного направления погашены.
На пульте индикации (ПИ) ДСП обеих станций включены в режиме непрерывного свечения:
- индикаторы состояния свободности/занятости перегона зеленого цвета (красные индикаторы погашены);
- индикаторы открытого состояния проходных светофоров белого цвета;
- индикаторы установленного направления движения желтого цвета;
- индикатор отсутствия предотказного состояния устройств автоблокировки желтого цвета.
1
9
В памяти НПС в составе БСО 38-38 хранится информация о количестве ранее проследовавших осей.
1
9
ПРБ 14 и 15 циклически опрашивают аппаратуру БСО 38-38 (цикл опроса - две секунды, не более) и получают от них информацию о количестве осей. ПРБ фиксируют свободность перегона и включают питание обмоток сигнальных реле. Через фронтовые контакты сигнальных реле формируются цепи включения зеленых огней проходных светофоров в установленном на данный момент направлении движения. Кроме того, под током находятся обмотки реле контроля состояния свободности первых и вторых участков приближения к станциям А и Б.
В случае выхода из строя или сбоя в работе аппаратуры одного из БСО, а также в случае несанкционированного демонтажа ПД посторонними лицами ПРБ фиксирует факт отказа или сбоя и включает соответствующую индикацию на ПИ ДСП: индикатор "Неисправность" желтого цвета переходит в мигающий режим работы. При этом работоспособность устройств автоблокировки сохраняется за счет исправного или работающего без сбоя резервного БСО. Факт отказа, сбоя или демонтажа ПД фиксируется по результатам обработки данных, полученных от отказавшего БСО, а также в случае отсутствия отклика от данного БСО в цикле опроса. Подробная информация об отказе появляется на мониторе АРМ электромеханика.
Режим пропуска четного поезда
Дежурные по станциям (ДСП), убедившись в состоянии свободности перегона по показаниям соответствующих индикаторов, устанавливают четное направление движения путем согласованного нажатия соответствующих кнопок на пульте-табло ДСП на станциях А и Б.
ДСП станции А задает маршрут отправления, открывается соответствующий выходной сигнал. В цепи включения разрешающего показания выходного светофора контролируется свободность первого участка удаления и защитного участка за первым по ходу четного поезда проходным светофором. Показания выходного светофора зависят от состояния свободности второго участка удаления и защитного участка за вторым по ходу четного поезда проходным светофором 44, так как в исходном состоянии перегон свободен, на выходном сигнале включается зеленый свет.
Соответствующее реле БЭК 24, получая управляющие импульсы от ПРБ, работает в режиме кода, соответствующего зеленому свету локомотивного светофора. Контактами соответствующих реле БЭК 24 формируются цепи передачи кодов АЛС в станционные РЦ по трассе заданного ДСП маршрута. Разрядность передаваемого кода зависит от текущих состояний первого и второго участков удаления, а также защитных участков за первым и вторым проходными светофорами 45 и 44 соответственно по четному ходу.
1
1
3
С момента вступления первой оси поезда за путевые датчики ПД39, ПД 40 ПРБ включает передачу сигналов АЛС от точки подключения 38, управляя работой соответствующего реле БЭК 24. Разрядность кода АЛС, формируемого ПРБ, зависит от текущего состояния впереди лежащих блок-участков и защитных участков за проходными светофорами 45, 44 и 47. На ПИ ДСП станции А и станции Б включаются индикаторы красного цвета занятости перегона и индикаторы красного цвета занятости первого по четному ходу блок-участка перегона. Одноименные индикаторы белого цвета гаснут.
3
3
3
5
После вступления первой оси поезда за путевые датчики ПД39, ПД40 выключается передача сигналов АЛС от точки подключения 38 и включается передача кодов от точки подключения 38. Порядок работы устройств при дальнейшем движении поезда до девятого пункта счета аналогичен вышеописанному.
9
9
9
9
С момента вступления первой оси поезда за путевые датчики ПД39, ПД40 ПРБ станции А выключает передачу сигналов АЛС от точки подключения 38. Одновременно ПРБ станции Б включает передачу кодов АЛС от точки подключения 38, управляя работой соответствующего реле БЭК 24. Разрядность кода АЛС, формируемого ПРБ, зависит от текущего состояния впередилежащих второго и первого блок-участков приближения, защитного участка за проходным светофором 47, а также от показаний входного светофора 46 станции Б и целостности нити лампы красного огня входного светофора 46. На ПИ ДСП станции А и станции Б включаются индикаторы красного цвета занятости второго участка приближения к ст.Б. Одноименные индикаторы белого цвета гаснут.
8
8
8
6
После вступления первой оси поезда за путевые датчики ПД39, ПД40 выключается передача сигналов АЛС от точки подключения 38 и включается передача кодов от точки подключения 39. Показания светофора 47, а также разрядность кода, передаваемого навстречу поезду, зависят от состояния первого участка приближения к ст.Б, а также от показаний входного светофора ст.Б
6
6
4
С момента вступления первой оси поезда за путевой датчик ПД39 ПРБ станции Б выключает передачу сигналов АЛС от точки подключения 39 и включает передачу кодов АЛС от точки подключения 39, управляя работой соответствующего реле БЭК 24. Разрядность кода АЛС, формируемого ПРБ, зависит от показаний входного светофора 46 станции Б. В случае обрыва в цепи нити лампы красного огня входного светофора 46 кодирование первого участка приближения к станции Б не осуществляется. На ПИ ДСП станций А и Б включаются индикаторы красного цвета занятости первого участка приближения к ст. Б. Одноименные индикаторы белого цвета гаснут.
1
1
3
3
После прохода последней оси поезда за ПД39, ПД40 и ПД39, ПД40 блоки БСО соответствующих НПС фиксируют в своей памяти количество осей проследовавшего поезда и передают соответствующую информацию в ПРБ станции А. ПРБ сравнивает полученные данные. Если полученные числа равны между собой, первый путевой участок считается свободным. После освобождения первого блок-участка и защитного участка за проходным светофором 45 на станции А возбуждается соответствующее реле, контролирующее свободность первого блок-участка. С этого момента вслед первому поезду может быть отправлен второй - по желтому показанию выходного светофора.
После освобождения второго блок-участка перегона по четному ходу и защитного участка за проходным светофором 44 на станции А возбуждается соответствующее реле. С этого момента дежурный по станции А может отправить следующий поезд по зеленому сигналу выходного светофора.
1
3
5
7
9
После прохода последней оси поезда за контролируемые участки блоки БСО 38, 38, 38, 38 и 38 фиксируют в своей памяти количество осей проследовавшего поезда и передают соответствующую информацию в ПРБ станции А.
Искусственное восстановление (ИВ) исходного состояния ПРБ производится при фактически свободном перегоне путем согласованного нажатия дежурными по станциям, ограничивающим перегон, соответствующих кнопок на пульте-табло ДСП. ИВ производится после окончания работ по техническому обслуживанию или ремонту аппаратуры, производившихся с прекращением действия устройств автоблокировки.
Все блоки БСО включаются в замкнутые контуры, образованные кабельными линиями между НПС, а также между НПС и ПРБ. Полученная блоками БСО информация передается по жилам кабелей СЦБ на ПРБ в двух направлениях, по прямой и обратной ветвям кабельных контуров; по этим же кабелям от двух независимых источников электропитания, размещенных в ПРБ, осуществляется электропитание блоков НПС ПД. Кроме подсчета количества осей, блоки НПС контролируют правильное положение датчиков относительно головки рельса. В случае изменения положения любого из датчиков соответствующий блок НПС переходит в защитное состояние, в котором прекращается передача информации в ПРБ. Указанное переключение происходит автоматически в случае отказа или сбоя в работе ПРБ 14. При этом работоспособность системы обеспечивается за счет исправного ПРБ 15. Обратное переключение происходит также автоматически после устранения причин отказа и последующего искусственного восстановления исходного состояния ПРБ 14. В случае появления неисправности ПРБ15 при исправном ПРБ14, на пульте-табло ДСП включается индикатор предотказного состояния системы.