СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ОДНОПУТНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ
METHOD TO OPTIMISE TRAIN TRAFFIC ON SINGLE LINE

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных системах диспетчерского управления на однопутных железных дорогах.
Известны способ и реализующая его система для организации движения поездов на однопутных железных дорогах при диспетчерской централизации, в которых обгон или скрещение поездов осуществляют во время нахождения поездов на промежуточных станциях, имеющих по крайней мере два железнодорожных пути, при этом разрешение приема поезда на промежуточную станцию с примыкающего к станции однопутного перегона и разрешение отправления поезда на свободный, примыкающий к станции, однопутный перегон осуществляют путем открытия соответствующего входного или выходного светофора (WO 0128839, B61L 23/00, 26.04.01). Недостатком известных способа и реализующей его системы является низкий уровень автоматизации, обусловленный, в частности, отсутствием каналов цифровой связи, что снижает эффективность управления движением.
Известны способ и реализующая его система для интервального регулирования движения при диспетчерской централизации, при которых безопасные скорость и интервал между попутно следующими поездами автоматически поддерживается локомотивными бортовыми устройствами, получающими исходную информацию о координатах своего и соседних поездов на участке управления, из диспетчерского центра управления, а также от соседних поездов по спутниковым каналам навигации и связи (JP 2000318613, MITSUBISHI ELECTRIC CORP, 21.11.2000).
Недостатком известных способа и реализующей его системы является отсутствие контроля излома рельсов, что ограничивает область их применения.
Известны способ и реализующая его система для интервального регулирования движения при диспетчерской централизации, при которых безопасные скорость и интервал между поездами автоматически поддерживается локомотивными бортовыми устройствами, получающими исходную информацию о координатах своего и соседних поездов на участке управления, из диспетчерского центра управления по цифровому каналу радиосвязи, а также от бортового устройства спутниковой навигации. При этом поезда оборудованы устройствами контроля целости состава, а интервальное регулирование осуществляется координатным способом (журнал «Автоматика, Связь, Информатика», №8, 2006 г., Ходжаев У. Статья «Система ITCS.» Рис.1) или (журнал «Железные дороги мира», 2005, №4, с.46-52 «Продвижение проектов ETCS в Европе»).
Недостатком известных способа и реализующей его системы является отсутствие контроля излома рельсов, что ограничивает область их применения.
Наиболее близким к заявляемому способу оптимизации движения поездов на однопутной железной дороге из известных является выбранный в качестве прототипа способ и реализующая его система для организации движения поездов на однопутных железных дорогах при диспетчерской централизации, в котором обгон или скрещение поездов осуществляют во время нахождения поездов на промежуточных станциях, имеющих по крайней мере два железнодорожных пути, при этом разрешение приема поезда на промежуточную станцию с примыкающего к станции однопутного перегона и разрешение отправления поезда на свободный, примыкающий к станции, однопутный перегон осуществляют путем открытия соответствующего входного или выходного светофора, а свободность и целостность участков железнодорожного пути контролируют с помощью рельсовых цепей и устройств автоблокировки и электрической централизации, причем для безостановочного обгона и скрещения поездов прибытие поездов на промежуточную станцию синхронизируют по времени путем переговоров между машинистами и диспетчером по поездной радиосвязи (А.А.Казаков. «Автоматика регулирует движение поездов», рис.11, М., Транспорт, 1986).
Недостатком известного способа и реализующей его системы является низкий уровень автоматизации, обусловленный, в частности, отсутствием каналов цифровой связи, что снижает пропускную способность и эффективность управления движением.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности управления движением поездов.
В части способа технический результат достигается тем, что в способе оптимизации движения поездов на однопутной железной дороге, при котором обгон и скрещение поездов осуществляют во время нахождения поездов на промежуточных станциях, имеющих, по крайней мере, два железнодорожных пути, при этом прием поезда на промежуточную станцию с примыкающего к станции однопутного перегона и отправление поезда на свободный, примыкающий к станции, однопутный перегон, осуществляют при открытом соответственно входном или выходном светофоре, а свободность и целостность участков железнодорожного пути контролируют с помощью рельсовых цепей и устройств автоблокировки и электрической централизации, при этом для безостановочного обгона и скрещения прибытие поездов на промежуточную станцию синхронизируют по времени, согласно изобретению в процессе движения поездов, с заданной периодичностью и при каждом изменении рабочих режимов ведения поездов осуществляют тестирование участвующих в этом изменении компонентов и подсистем и производят перерасчет прогнозируемого времени прохождения упомянутых станционных светофоров, а после перерасчета корректируют данные для синхронизации по времени путем обмена данными по цифровому радиоканалу между центром диспетчерского управления и поездами, приближающимися к данной промежуточной станции, и одновременно с обновленными данными для синхронизации движения поездов по времени рассчитывают и передают обновленные значения параметров и критериев, которые используют для оптимизации управления движением как каждого поезда индивидуально, так и всех поездов на диспетчерском участке в целом.
В части устройства технический результат достигается тем, что в системе для оптимизации движения поездов на однопутной железной дороге, содержащей промежуточную станцию, имеющую, по крайней мере, два железнодорожных пути с устройствами автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенными с постовыми устройствами ЭЦ, и диспетчерский центр управления, который через линию магистральной связи соединен с упомянутыми постовыми устройствами ЭЦ, согласно изобретению диспетчерский центр управления через радиоканал цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, а на каждом из упомянутых локомотивов бортовые устройства управления соединены с бортовыми приемниками спутниковой навигации.
На чертеже приведена структурная схема системы для оптимизации движения поездов на однопутной железной дороге, реализующей предлагаемый способ.
Система для организации движения поездов на однопутной железной дороге по заявляемому техническому решению содержит промежуточную станцию 1, имеющую, по крайней мере, два железнодорожных пути с устройствами автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенными с постовыми устройствами 2 ЭЦ, и диспетчерский центр управления 3, который через линию магистральной связи 4 соединен с упомянутыми постовыми устройствами 2 ЭЦ, а через радиоканал 5 цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления 6 локомотивов 7 поездов, вовлеченных в диспетчерское управление. На каждом из упомянутых локомотивов 7 бортовые устройства управления 6 соединены с бортовыми приемниками 8 спутниковой навигации.
Система для организации движения поездов на однопутной железной дороге реализует предлагаемый способ следующим образом.
При нормальном осуществлении безостановочного скрещения двух встречных поездов на промежуточной станции 1, за счет взаимодействия бортовых устройств управления 6 поездов 7 с диспетчерским центром управления 3, поезда подходят к станции одновременно или с допустимым расхождением по времени. Диспетчер устанавливает маршруты приема каждому поезду и открывает входные светофоры. Поезда входят на станцию и с уменьшенной скоростью движутся по путям станции. За время движения поезда П1 до выходного светофора Н2 поезд П2 полностью освобождает входную стрелку. Точно так же при движении поезда П2 до выходного светофора 42 поезд П1 полностью освобождает входную стрелку. Диспетчер заблаговременно устанавливает маршруты и открывает выходные светофоры Н2 и Ч2. Встречные поезда безостановочно следуют на перегоны.
По условиям пропуска встречных поездов сигналы промежуточных станций переводятся на автодействие. В других случаях диспетчер дает соответствующие указания ДСП и следит по показаниям приборов за их своевременным выполнением.
Аналогичным образом осуществляют безостановочные обгоны, которые необходимы, когда за грузовым поездом следует пассажирский. При этом на промежуточной станции (или двухпутной вставке, оборудованной светофорами) грузовой поезд замедляет движение, а пассажирский поезд обгоняет его по второму пути. Для увеличения скоростей движения необходимо повышать точность времени подхода и проследования станции с соблюдением условий безопасности движения поездов.
При нормальной работе системы безопасные скорости и интервалы между попутно следующими поездами поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления 6 совместно с устройствами АБ с рельсовыми цепями. При АБ с проходными светофорами напольные светофоры являются основным средством регулирования. Информация передается машинисту по оптическому каналу с использованием цвета и режима горения огней светофора. Для повышения безопасности движения в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ системы АБ дополняются устройствами АЛС. На промежуточной станции 1 в составе устройств АБ с рельсовыми цепями размещены также путевые устройства кодирования АЛС (не показаны). Бортовые устройства управления 6 локомотивов 7 имеют в своем составе локомотивные устройства непрерывной АЛС с автостопом (не показаны) и устройства автоведения (не показаны).
Диспетчерский центр управления 3 взаимодействует по цифровому радиоканалу связи 5 с бортовыми устройствами управления 6 локомотивов 7 для обмена цифровой управляющей информацией. На каждом из локомотивов 7 его бортовое устройство управления 6 непрерывно вычисляет текущие координаты местонахождения и скорость движения поезда. Определение координат осуществляется на основе данных, получаемых от бортовых приемников 8 спутниковой навигации, с учетом поправок от имеющихся в бортовом устройстве управления 6 датчиков пройденного пути и данных из электронной топографической карты участков пути по маршруту следования поезда (не показаны).
Базируясь на имеющейся в бортовом устройстве управления 6 программе автоведения, информации о длине поезда, длине и профиле БУ по маршруту следования поезда, а также скорости поезда, бортовое устройство управления 6 периодически рассчитывает прогнозируемый момент времени проезда входного или выходного светофора впереди расположенной промежуточной станции 1 и отсылает эти данные через радиоканал 5 цифровой связи в диспетчерский центр управления 3. В свою очередь, на диспетчерском центре управления 3 на основе полученных данных устройством управления 6 каждого из локомотивов 7 передается по цифровому радиоканалу связи 5 назначенное время проследования соответствующего светофора. Эта информация используется бортовыми устройствами управления 6 локомотивов 7 для оптимизации процесса ведения поезда. Например, при восстановлении сбоев графика эта информация позволяет бортовым устройствам управления 6 рассчитать оптимальный способ нагона графика. Протокол связи по цифровому радиоканалу связи 5 основан на известных диспетчерскому центру управления 3 уникальных адресах, присвоенных бортовым устройствам управления 6 каждого локомотива 7.
Организация безостановочных обгонов и скрещений поездов на однопутных участках с двухпутными вставками и станциях с продольным расположением приемоотправочных путей предусматривается инженерами-графистами в графиках движения поездов при их разработке. С точки зрения достижения максимальной участковой скорости, стремиться к их организации следует и при оперативном диспетчерском регулировании пропуска поездов, которые следуют по участку с отклонением от графиковых расписаний или же в условиях чрезвычайных ситуаций.
Такие обгоны и скрещения диспетчер предусматривает, разрабатывая план-график пропуска поездов по участку. Технология реализации принятых решений о порядке пропуска поездов с безостановочными обгонами и скрещениями следующая.
Проложив на графике расписания безостановочного следования поездов, диспетчер связывается с машинистами поездов по радиосвязи, доводит до их сведения порядок пропуска по участку и договаривается о строгом соблюдении перегонных времен хода. Информация, которая принимается во внимание, при согласовании плана движения может включать: сведения о техническом состоянии локомотива, данные о поезде (вес, род груза и его распределение, тормозное нажатие, тип подвижного состава и т.д.), предупреждения по ограничению скорости, тип профиля тягового участка и опасные места (т.е. в которых происходят обрывы поезда, буксование, возможны оползни, размыв пути, плохая видимость, "мертвые" зоны радиосвязи и т.д.). Кроме того, к ней относятся сведения о метеоусловиях, снижении видимости сигналов, наличии в воздухе насекомых (гнуса, комаров) или песка (песчаные бури), о времени хода по участку, сцеплении локомотива с первым вагоном и. т.д.
В процессе движения система накапливает оперативную информацию, например, такую как: данные о ходовых и тормозных качествах поезда, отклонения в содержании технических средств транспорта, показания сигналов, энергетические параметры локомотива, поездная обстановка впереди и сзади поезда, время и скорость движения, место нахождения поезда, видимость дорожной обстановки и сигналов. Кроме того, бортовые устройства управления 6 и машинист получают указания от диспетчера, учитывают снижение коэффициента сцепления колесных пар локомотива с рельсами и коэффициента трения тормозных колодок, получают сведения от других участников перевозочного процесса (машинистов, дежурных по станциям, переездам и др.) о техническом состоянии поезда. Все эти данные используются для расчета режимов безопасного и экономичного ведения поезда.
Тесное взаимодействие поездных и узловых диспетчеров с локомотивными бригадами, постоянная взаимная информация о движении поездов позволяют диспетчерам вводить поезда в график, а локомотивным бригадам соблюдать установленное время хода по перегонам и в каждом конкретном случае использовать резервы графика движения для экономии топлива (электроэнергии). Например, когда заранее известно, что поезд будет пропущен по участку без стоянок на промежуточных станциях, может быть выбран наиболее экономичный режим ведения поезда, такой как ведение поезда одной секцией тепловоза (электровоза) или наоборот, форсирование тяги, если поставлена задача добиться максимального ускорения в продвижении поезда по участку.
Бортовые устройства управления 6 с заданной периодичностью и при каждом изменении рабочих режимов ведения поезда осуществляют тестирование участвующих в этом изменении компонентов и подсистем и производят перерасчет прогнозируемого времени прохождения упомянутых станционных светофоров. После перерасчета бортовые устройства управления 6 корректируют данные для синхронизации по времени путем обмена данными по цифровому радиоканалу с центром диспетчерского управления. Например, если в процессе тестирования выявляется состояние предотказа буксового узла, с тем чтобы исключить поломку во время пути следования поезда, рекомендуется движение с пониженной скоростью. Для устройства автоведения поезда эта рекомендация обладает высоким приоритетом и поэтому выполняется безусловно.
В рассматриваемом примере бортовые устройства управления 6 произведут снижение скорости движения. Соответственно, это приводит к корректировке графика движения. Для сохранения режима безостановочного скрещения требуется замедление в движении встречного поезда. Это может быть использовано бортовым устройством управления 6 этого поезда для дополнительной экономии топлива или других расходуемых материалов, например песка, или же для возврата электроэнергии в контактную сеть за счет рекуперативного торможения. Таким образом, даже в случае ненормального функционирования системы в целом, за счет ее гибкости достигается повышение эффективности.
Заявляемый способ организации движения поездов на однопутных железных дорогах при диспетчерской централизации и реализующая его система обеспечивают повышение пропускной способности и эффективности ведения поездов.