СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к области управляющих систем и может быть использована для автоматизированного управления движением пассажирского электропоезда, в частности, в метрополитенах.
Известна система автоматизированного ведения грузового поезда (RU №2299144, B61L 3/00, 20.05.2006), которая содержит 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, а также 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.
Недостатком этой системы является недостаточная точность измерения пройденного пути из-за накопления погрешностей в результате износа колес.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является система управления движением электроподвижного состава поезда (RU №88632, B61L 27/00, 20.11.2009), которая содержит размещенный в головном вагоне блок управления исполнительными элементами поезда, в нем размещены бортовые компьютеры, датчики скорости и пройденного пути, блок терминала машиниста, блок управления двигателями моторных вагонов, двигатели моторных вагонов, блок управления тормозными устройствами всех вагонов, тормозные устройства всех вагонов, блок управления открыванием/закрыванием дверей всех вагонов, поездной радиомодем, соединенный со станционным радиомодемом, диспетчерский центр управления и контроля за движением поездов, размещенные на перегонах и станциях в расчетных точках пассивные программируемые радиометки, размещенные в головном вагоне приемопередатчик и вагонный контроллер приемопередатчика и поездного радиомодема, блок хранения информации о текущем графике движения поезда, размещенные на станциях проводной канал и станционный контроллер, при этом приемопередатчик имеет двустороннюю радиосвязь с каждой пассивной программируемой радиометкой при прохождении вагона вблизи пассивной программируемой радиометки и соединен с вагонным контроллером, второй вход-выход которого соединен с с поездным радиомодемом, третий вход-выход соединен с блоком хранения информации о текущем графике движения поезда, а четвертый вход-выход соединен с блоком управления исполнительными элементами поезда, причем второй вход-выход станционного радиомодема связан с диспетчерским центром управления и контроля за движением поездов через последовательно соединенные проводной канал и станционный контроллер.
Недостатком этой системы является накопление существенных погрешностей на участках пути следования поезда между остановками вследствие использования колесной пары вагона в качестве датчика скорости и пройденного пути.
Задача полезной модели - повышение точности измерения скорости и пройденного пути за счет учета износа колесной пары.
Технический результат достигается за счет того, что система управления движением электроподвижного состава, содержащая размещенный в головном вагоне блок управления исполнительными элементами поезда, поездной радиомодем, соединенный со станционным радиомодемом, диспетчерский центр управления и контроля за движением поездов, размещенные на перегонах и станциях пассивные программируемые радиометки, размещенные в головном вагоне приемопередатчик и вагонный контроллер приемопередатчика и поездного радиомодема, блок хранения информации о текущем графике движения поезда, размещенные на станциях проводной канал и станционный контроллер, при этом приемопередатчик имеет двустороннюю радиосвязь с каждой пассивной программируемой радиометкой при прохождении вагона вблизи пассивной программируемой радиометки и соединен с вагонным контроллером, второй вход-выход которого соединен с поездным радиомодемом, третий вход-выход соединен с блоком хранения информации о текущем графике движения поезда, а четвертый вход-выход соединен с блоком управления исполнительными элементами поезда, причем второй вход-выход станционного радиомодема соединен с диспетчерским центром управления и контроля за движением поездов через последовательно соединенные проводной канал и станционный контроллер, дополнительно содержит устройство калибровки датчика скорости и пройденного пути, первый вход которого соединен с третьим выходом приемопередатчика, второй вход соединен со вторым выходом блока управления исполнительными элементами поезда, а выход соединен со вторым входом блока управления исполнительными элементами поезда.
Устройство калибровки датчика скорости и пройденного пути содержит последовательно соединенные блок определения эталонных меток, блок вычисления эталонной единичной длины колеса, блок принятия решения об обновлении эталонной единичной длины колеса, блок хранения эталонной единичной длины колеса, вход блока определения эталонных меток является первым входом устройства калибровки датчика скорости и пройденного пути, второй вход блока вычисления эталонной единичной длины колеса является вторым входом устройства калибровки датчика скорости и пройденного пути, выход блока хранения эталонной единичной длины колеса является выходом устройства калибровки датчика скорости и пройденного пути.
На чертеже представлена блок-схема системы.
Система управления движением электроподвижного состава содержит размещенный в головном вагоне блок управления исполнительными элементами поезда 1 (в нем размещены бортовые компьютеры, датчики скорости и пройденного пути, блок терминала машиниста, блок управления двигателями моторных вагонов, двигатели моторных вагонов, блок управления тормозными устройствами всех вагонов, тормозные устройства всех вагонов, блок управления открыванием/закрыванием дверей всех вагонов), поездной радиомодем 2, соединенный со станционным радиомодемом 3, диспетчерский центр управления и контроля за движением поездов 4, размещенные на перегонах и станциях в расчетных n точках пассивные программируемые радиометки 5.1…5.m, размещенные в головном вагоне приемопередатчик 6 и вагонный контроллер 7 приемопередатчика 6 и поездного радиомодема 2, блок хранения информации о текущем графике движения поезда 8, размещенные на станциях проводной канал 9 и станционный контроллер 10, при этом приемопередатчик 6 имеет двустороннюю радиосвязь с каждой радиометкой 5.i при прохождении вагона вблизи пассивной программируемой радиометки и соединен с вагонным контроллером 7, второй вход-выход которого соединен с поездным радиомодемом 2, третий вход-выход соединен с блоком хранения информации о текущем графике движения поезда 8, а четвертый вход-выход соединен с блоком управления исполнительными элементами поезда 1, причем второй вход-выход станционного радиомодема 3 связан с диспетчерским центром управления и контроля за движением поездов 4 через последовательно соединенные проводной канал 9 и станционный контроллер 10, размещенное в головном вагоне устройство калибровки датчика скорости и пройденного пути 11, в которое входят блок определения эталонных меток 12, вход которого соединен с третьим выходом приемопередатчика 6, блок вычисления эталонной единичной длины колеса 13, первый вход которого соединен с выходом блока определения эталонных меток 12, а второй вход соединен со вторым выходом блока управления исполнительными элементами поезда 1 (конкретно с выходом датчика скорости и пройденного пути), блок принятия решения об обновлении эталонной единичной длины колеса 14, вход которого соединен с выходом блока вычисления эталонной единичной длины колеса 13, блок хранения эталонной единичной длины колеса 15, вход которого соединен с выходом блока принятия решения об обновлении эталонной единичной длины колеса 14, а выход соединен со вторым входом блока управления исполнительными элементами поезда 1 (конкретно со входом датчика скорости и пройденного пути).
Система управления движением электроподвижного состава работает следующим образом.
При прибытии на станцию оборота из депо под управлением машиниста в заданное время согласно расписания в момент вхождения головного вагона поезда в зону взаимной радиовидимости поездного 2 и станционного 3 радиомодемов вагонный контроллер 7 посылает запрос диспетчерскому центру 4 через проводной канал 9 и станционный контроллер 10 на график движения поезда. В ответ на этот запрос диспетчерский центр 4 передает в обратном направлении информацию о графике движения данного поезда с указанием расчетного времени отправления со всех станций пути его следования, одновременно осуществляется синхронизация часов диспетчерского центра 4 с часами в вагонном контроллере 7. Полученная информация о графике движения данного поезда запоминается в блоке хранения информации о текущем графике движения поезда 8.
Далее поезд останавливается в зоне пассивной программируемой радиометки «Остановка первого вагона» (ОПВ) для посадки пассажиров. При вхождении в зону радиовидимости пассивной программируемой метки ОПВ приемопередатчик 6 принимает записанную в этой метке информацию о стороне открытия дверей, времени открытого их состояния для посадки пассажиров, режиме включения электродвигателей (X2 или X3) и времени их включенного состояния для разгона при отправлении поезда с данной станции.
При полной остановке поезда вагонный контроллер 7 вычисляет время открытого состояния дверей, сравнивая полученную от пассивной программируемой радиометки ОПВ информацию с временем отправления поезда, заданным графиком движения поезда. В результате сравнения этой информации возможно корректирование времени открытого состояния дверей. По истечении расчетного времени вагонный контроллер 7 выдает блоку управления исполнительными устройствами 1 команду на закрытие дверей вагонов поезда. Проверив, что все двери фактически закрылись, блок управления исполнительными устройствами 1 вырабатывает сигнал вагонному контроллеру 7. При получении этого сигнала вагонный контролер 7 сравнивает момент времени поступления сигнала с временем отправления поезда по графику движения поезда. На основании результатов сравнения вагонный контроллер 7 принимает решение о режиме включения двигателей (X2 или X3) и времени их включенного состояния для разгона поезда и передает эту информацию в блок управления исполнительными устройствами 1. По истечении расчетного времени двигатели поезда отключаются. В случае, если по каким-то причинам сигнал на отключение двигателей не поступил, установленная в расчетной точке пути пассивная программируемая радиометка «Отключение двигателей» (ОД) даст дополнительный сигнал на отключение двигателей.
При въезде поезда на станцию устанавливается пассивная программируемая радиометка, содержащая программу первой ступени прицельного торможения (СТ1), а при приближении поезда к зоне ОПВ (за 15-20 м до ОПВ) устанавливается пассивная программируемая радиометка, содержащая программу второй ступени прицельного торможения (СТ2), которая обеспечивает остановку поезда строго в заданной точке. Содержание информации пассивных программируемых радиометок принимается на вагоне с помощью приемопередатчика 6, декодируется вагонным контроллером 7 и передается блоку управления исполнительными устройствами 1 на исполнение, обеспечивая автоматическое управление движением поезда от одной станции до другой.
Дальнейшее движение поезда от одной станции к другой осуществляется по изложенному выше алгоритму.
По прибытию на противоположную станцию оборота после выхода пассажиров поезд должен зайти в тупик. Движение в тупик осуществляется автоматически аналогично движению от одной станции к другой. В тупике головной вагон становится хвостовым, а хвостовой - головным. Машинист переходит в вагон, ставший головным, и активирует систему управления движением. При этом приемопередатчик 6 головного вагона, находясь в зоне радиовидимости метки X2 или X3 (в зависимости от протяженности путей тупика), получает информацию о требуемом режиме тяги. Как только маневровый светофор, стоящий на выходе из тупика, откроется на разрешающее показание, машинист дает согласие на движение нажатием кнопки, блок управления исполнительными устройствами 1, имея на входе от вагонного контроллера 7 принятый режим тяги, включает электродвигатели, и поезд разгоняется для выхода из тупика. Отключение электродвигателей выполняется по команде пассивной программируемой радиометки ОД, установленной на выходе из тупика. Выход поезда на станцию и остановка в заданном месте осуществляется по станционным пассивным программируемым радиометкам СТ1 и СТ2, обеспечивающим прицельное торможение поезда.
Еще до полной остановки поезда в момент вхождения головного вагона поезда в зону взаимной радиовидимости поездного 2 и станционного 3 радиомодемов вагонный контроллер 7 вновь посылает запрос диспетчерскому центру 4 через проводной канал 9 и станционный контроллер 10 на новый график движения. В ответ на этот запрос диспетчерский центр 4 передает в обратном направлении информацию о графике движения данного поезда с указанием расчетного времени отправления со всех станций пути его следования, одновременно вновь осуществляется синхронизация часов диспетчерского центра 4 с часами в вагонном контроллере 7. Полученная о графике движения поезда информация также запоминается в блоке хранения информации о текущем графике движения поезда 8.
Далее цикл повторяется.
Для повышения точности измерения скорости и пройденного пути на границах прямого участка пути приняты за эталонные смежные пассивные радиометки. Поезд, проходя мимо эталонных пассивных радиометок 5.i и 5.i+1, с помощью приемопередатчика 6 фиксирует начало и конец эталонного отрезка пути, блок выделения эталонных меток 12 распознает эти метки, блок вычисления эталонной единичной длины колеса 13 определяет эталонную единичную длину для фактической длины окружности колеса на основании длины эталонного отрезка пути и количества импульсов от оборота колеса, полученного от датчика скорости и пройденного пути блока управления исполнительными устройствами 1. Далее величина эталонной единичной длины для фактической длины окружности колеса поступает в блок принятия решения об обновлении эталонной единичной длины колеса 14, откуда поступает в блок хранения эталонной единичной длины колеса 15 и участвует в расчетах скорости и пройденного пути. После каждого проезда поездом эталонного отрезка пути, блок принятия решения об обновлении эталонной единичной длины колеса 14 обновляет информацию блока хранения эталонной единичной длины колеса 15 на основании нового расчета эталонной единичной длины для фактической длины окружности колеса.
Вследствие калибровки датчиков скорости и пройденного пути за счет учета износа колес повышается точность измерения скорости и пройденного пути, что ведет к повышению степени безопасности в результате функционирования системы управления движением электроподвижного состава.