СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ
METHOD OF RAILWAY TRAFFIC CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов на перегоне.
Уровень техники
Известен способ контроля проследования поезда в полном составе (способ контроля освобождения участка), заключающийся в том, что при проследовании хвостового вагона с вагонным индуктором над контрольной точкой фиксируется освобождение участка [Котляренко Н.Ф. и др. Путевая блокировка и авторегулировка. - М.: Транспорт, 1983 (стр. 241-242, рис. 11.6)].
Недостатком этого способа является то, что необходимо использовать достаточно громоздкий вагонный индуктор (преобразователь частоты), отсутствует контроль занятия участков и целостности рельсовых нитей, затруднено применение на участках с интенсивным движением.
Известен способ регулирования движения поездов с использованием рельсовых цепей длиной 1-2,5 км [Казаков А.А., Бубнов В.Д, Казаков Е.А. Автоматизированные системы интервального регулирования движения поездов. - М.: Транспорт, 1995 (стр. 70-81)] и передачей информации о состоянии впередилежащих блок-участков на локомотив.
Недостатками этого способа является то, что на границах рельсовых цепей (РЦ) предусмотрены малонадежные изолирующие стыки и громоздкие дроссель-трансформаторы, рельсовые цепи длиной 2-2,5 км потребляют большое количество энергии, имеют низкую надежность в условиях пониженного сопротивления изоляции; при проектировании коротких рельсовых цепей требуется большое количество приборов; используются напольные светофоры, а также строительство линий продольного энергоснабжения.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом является повышение безопасности движения поездов, надежности работы систем интервального регулирования движения поездов (ИРДП), повышение пропускной способности перегона, снижение затрат на строительство и эксплуатацию за счет исключения изолирующих стыков и дроссель-трансформаторов, уменьшение длины перегонных рельсовых цепей (ПРЦ). В предложенном изобретении длина рельсовой линии (РЛ) для шунтового режима составляет 0 м, для контрольного режима - 250 м. Фиксация освобождения перегонного участка пути (ПУП - участок между точками подключения путевых трансформаторов) длиной 500 м осуществляется методом сравнения количества фактически проследовавших вагонов с количеством вагонов в сформированном поезде. Расширяется информативность системы обмена информацией между подвижным составом и стационарными устройствами, снижается влияние асимметрии тягового тока на работу приборов рельсовых цепей за счет использования междурельсовых перемычек.
Общепринятый термин «блок-участок» в настоящем описании заменен на термин «перегонный участок пути» потому, что участок не ограждается сигналом (изменилось назначение участка). Дополнительное определение «перегонный» указывает на месторасположение участка - на перегоне. На станциях предусматривается типовая схема рельсовой цепи.
Технический результат достигается тем, что предложен способ регулирования движения поездов с использованием рельсовых цепей, предназначенных для фиксации занятия рельсовой линии и осуществления контроля целостности рельсовых нитей, согласно которому питание перегонных рельсовых цепей осуществляют от генератора частотой 781 Гц для контроля целостности рельсовых нитей и от генератора частотой 6250 Гц для фиксации занятия короткой рельсовой линии с зоной шунтовой чувствительности длиной 5 м и отсчета вагонов проходящего поезда; для определения количества вагонов в поезде используют счетчик вагонов, при этом информацию о поезде и целостности рельсовых нитей передают по двухпроводной линии на пост электрической централизации станции приема, где посредством ЭВМ совместно с другой поступающей на нее информацией формируют сигналы о количестве свободных перед поездом перегонных путевых участков и номере пути приема или проследования поездов по станции, затем данную информацию посредством цифровой радиосвязи передают на поезда, находящиеся на перегоне и станции, а посредством двухпроводной линии - сигналы для включения и отключения устройств контроля состояний рельсовых линий и контроля количества вагонов в проследовавших поездах; наконец, посредством локомотивных ЭВМ формируют сигналы о номере, координате поезда и количестве вагонов в поезде и передают их посредством цифровой радиосвязи на станцию приема.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена рельсовая линия с приборами рельсовой цепи, структурная схема соединения приборов, участвующих в передаче информации с линейной точки на пост ЭЦ. На фиг. 2 приведена временная диаграмма и распределение частот в кодовых посылках сигналов телеуправления и телесигнализации, передаваемых по линейной цепи. На фиг. 3 представлена временная диаграмма и распределение частот в кодовых посылках сигналов телеуправления и телесигнализации, передаваемых по цифровой радиосвязи.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 изображены: рельсовая линия 1; междурельсовые перемычки 2 и 3; путевой генератор 4 с входом 5; путевой приемник 6 с выходами 7 и 8; путевой трансформатор 9. Кроме того, на фиг. 1 обозначен поезд 10, локомотивный приемник ГЛОНАСС 11, локомотивная цифровая радиостанция 12 и пост ЭЦ 13; тракт передачи информации от рельсовой цепи 14 с участием счетчика вагонов 15, приемопередатчика линейной установки 16 на пост ЭЦ 17.
1
2
1
3
2
4
1
2
3
4
На фиг. 2 изображены: временные интервалы для обмена информацией между линейными установками и постом ЭЦ 18, 19 и 20; временные интервалы для передачи информации на пост ЭЦ о количестве вагонов 21, изменения направления движения на перегоне 22 и передачи сигнала цикловой синхронизации 23. Кроме того, представлены: импульс 24 для передачи сигнала ТУ частотой f (активный) или f (пассивный), активные импульсы 25 для передачи сигналов ТУ f или ТС f, пассивные импульсы 26 для передачи сигналов ТУ f или ТС f, импульсы 27 ТУ частотой f или f, импульсы 28 ТС частотой f или f, интервал временной посылки 29 для обмена информацией между линейной установкой и постом ЭЦ для управления линейной установкой и передачи информации о целостности рельс. Интервал временной посылки для передачи информации о количестве вагонов состоит из пассивной посылки 30, активной 31, пассивной 32 и активной 33. Период следования импульсов определяется интервалом 34, который служит для передачи полезной информации. Общая продолжительность передачи информации о количестве вагонов определяется интервалом 35.
1
3
2
4
На фиг. 3 изображены: активные частоты f или f 36 и пассивные - f или f 37; сигнал для передачи информации о количестве свободных перегонных участков пути перед поездом (ТУ) состоит из пассивного импульса 38, активного - 39, пассивного - 40 и активного - 41, полезная информация передается посредством длительности периода 42; сигнал для передачи информации о номере поезда или координате локомотива (ТС) состоит из пассивного импульса 43, активного - 44, пассивного - 45 и активного - 46, полезная информация передается посредством длительности периода 47; сигнал для передачи информации о номере пути приема (ТУ) состоит из пассивного импульса 48, активного - 49, пассивного - 50 и активного - 51, полезная информация соответствует периоду 52; сигнал для передачи информации о количестве вагонов в поезде (ТС) состоит из пассивного импульса 53, активного - 54, пассивного - 55 и активного - 56, полезная информация передается посредством длительности периода 57. Перечисленные частоты являются частотами, которые осуществляют передачу полезной информации. Несущие частоты занимают диапазон 2-6 гГц.
Действие способа осуществляется следующим образом. На фиг. 1, 2 и 3 представлены взаимно связанные технические решения. Устройство, представленное на фиг. 1, осуществляет контроль занятия рельсовой линии (длина рельсовой линии 0 м), отсчет проходящих вагонов и контроль целостности рельсовой линии 1 (участки рельсовых линий 250 и 250 м, включены параллельно). Занятие рельсовой линии 1 фиксируется при вступлении головы поезда в зону шунтовой чувствительности (ЗШЧ), которая находится в окрестностях места подключения трансформатора 9 (±3 м от места подключения трансформатора). При проследовании поезда в полном составе фиксируется освобождение участка пути перед путевым трансформатором 9. Контроль целостности поезда осуществляется станционной ЭВМ станции приема сравнением количества вагонов при формировании (КВФ) поезда с количеством вагонов (КВЗ), прошедших через ЗШЧ. Отсчет вагонов, прошедших ЗШЧ, осуществляется следующим образом. Путевой генератор 4 сигналом (логическая единица (ЛЕ)) на входе 5 настраивается на генерацию частоты 6250 Гц (100000/16). Действующим выходом приемника 6 является выход 7, на котором присутствует потенциал ЛЕ, когда центр тяжести вагона находится над окрестностями места подключения трансформатора 9 и своими тележками не влияет на ЗШЧ. При перемещении вагона на 3-4 м на ЗШЧ накладывается шунт (шунты от тележек), на выходе 7 приемника 6 появляется потенциал логической единицы (ЛЕ). Количество срабатываний путевого приемника (количество появления ЛЕ) соответствует КВЗ. Эта информация по проводной линии связи передается на пост ЭЦ станции приема 13. В передаче информации от КВЗ участвует рельсовая цепь 14, счетчик вагонов 15, приемопередатчик 16 и аппаратура пост ЭЦ 17.
На этот же пост по каналу цифровой радиосвязи с локомотивной радиостанции 12 поезда 10 передается информация о КВФ и местонахождении локомотива этого поезда, которая определяется приемником ГЛОНАСС 11. На посту ЭЦ 13 станционной ЭВМ (не показана) сравниваются значения КВЗ и КВФ. При совпадении упомянутых значений фиксируется освобождение участка перед ЗШЧ. Занятие рельсовой линии 1 происходит с задержкой, т.е. только при вступлении головы поезда в ЗШЧ. Такая задержка не вызывает опасную ситуацию, т.к. при фиксации освобождения рельсовой линии 1 проверяется факт занятия впередилежащей рельсовой линии. При работе с хозяйственными поездами такая зависимость мешает контролю за перемещением хозяйственного поезда. Проблема решается тем, что при составлении алгоритма работы ЭВМ станции приема учитывается специфика передвижения хозяйственных поездов.
Контроль целостности рельсовой линии 1 осуществляется следующим образом. Путевой генератор 4 сигналом логического нуля (ЛН) на входе 5 настраивается на генерацию частоты 781 Гц (6250/8). Действующим выходом приемника 6 является выход 8, на котором присутствует потенциал ЛЕ при исправной рельсовой линии. Приемник 6 фиксирует целостность рельсовых нитей, если ток на входе приемника (ток входа трансформатора 9) находится в диапазоне «исправно» (см. фиг. 1).
Для передачи информации с линейных установок (ЛУ) на ЭВМ станции приема, управления работой линейных установок, изменения направления движения поездов на перегоне предусмотрена двухпроводная линия. Сигналы передаются с разделением по времени. Временная диаграмма представлена на фиг. 2. Для каждой линейной точки предусмотрены временные интервалы для обмена информации, которые пронумерованы порядковыми номерами 18, 19, … 20. Для передачи информации о количестве вагонов, прошедших ЗШЧ, предусмотрен интервал 21, для смены направления движения поездов - интервал 22, для передачи на все линейные установки сигнала цикловой синхронизации - 23.
1
2
3
4
Временное разделение сигналов выполнено по принципу работы системы диспетчерской централизации «Луч». Частоты и параметры коротких импульсов взяты по аналогии с приказом ТС системы «Луч» [Егоренков Н.Г., Кононов В.А. Устройства управления диспетчерской централизации системы «Луч». - М.: Транспорт, 1988, стр. 9-14]. Обозначения f, f, f и f соответствуют частотам 1025, 1225, 1625 и 1825 Гц, короткие импульсы и интервалы имеют продолжительность 8 мс, длинные - зависят от значения передаваемого сигнала.
1
2
3
4
1
3
2
4
1
2
3
4
1
1
2
2
3
4
Частотам f или f, f или f соответствует условное обозначение 24, активным частотам f или f соответствует условное обозначение 25, пассивным частотам f или f соответствует условное обозначение 26; приказы ТУ во временных интервалах 18, 19, … 20 (29) передаются импульсом 27 на частотах f, f, приказы ТС - импульсом 28 на частотах f, f. Временной интервал 29 выбран больше импульса, чтобы исключить негативное влияние разброса параметров счетчиков времени поста ЭЦ и линейных установок (как в системе «Луч»). Импульсом 27 на частоте f передается команда ТУ для включения устройств контроля количества вагонов, проходящих через ЗШЧ, в отсутствие импульса частотой f это устройство отключается. Импульсом 27 на частоте f передается команда ТУ для включения устройств контроля целостности рельсовых нитей, в отсутствие импульса частотой f это устройство отключается. Импульсом 28 на частоте f передается команда ТС о занятии участка за ЗШЧ, импульсом 28 на частоте f - об освобождении участка перед ЗШЧ.
3
4
3
4
1
1
Для передачи сигнала ТС с информацией о количестве вагонов, проследовавших ЗШЧ, предусматривается временной интервал 21 (35), который содержит импульс 30 частотой f, импульс 31 частотой f, импульс 32 частотой f и импульс 33 частотой f. Полезная информация определяется длительностью периода 34. Эта информация передается только той линейной установкой, которая получила импульс 27 частотой f. В каждом цикле обмена информацией между постом ЭЦ и линейными установками 18, 19, … 20 передается только один импульс (29) частотой f.
Следует отметить, что при обмене информацией между постом ЭЦ и линейными установками к линейным проводам (не показаны) подключается только одна линейная установка, это создает наиболее благоприятные условия для обмена информацией.
Для обмена информацией между станциями, прилегающими к перегону, при изменении направления движения предусматривается временной интервал 22. Станции обмениваются информацией в трех циклах поочередно в соответствии с алгоритмом релейной схемы изменения направления. На станции приема известно состояние всех перегонных участков. Поэтому специального контроля свободности перегонных участков не требуется.
Для передачи сигнала цикловой синхронизации предусмотрен временной интервал 23. В этот интервал времени к линейным проводам подключаются все линейные установки, импульс сигнала цикловой синхронизации передается с усилением через специальное устройство (на фиг. 1 не показан).
Таким образом, с поста ЭЦ осуществляется управление линейными установками, а на пост ЭЦ передается информация о состоянии участков пути и количестве вагонов, проследовавших ЗШЧ.
1
2
3
4
Обмен информацией между локомотивом и постом ЭЦ станции приема осуществляется цифровыми радиосигналами, временные диаграммы которых представлены на фиг. 3. Сигналы ТУ осуществляют передачу на локомотив информации о количестве свободных участков пути до впереди идущего поезда или о количестве свободных участков пути до конца маршрута (приема, отправления, сквозного или безостановочного пропуска). Сигналы ТС осуществляют передачу на пост ЭЦ станции приема номер подходящего к станции поезда (или координату местонахождения локомотива) и количество вагонов в поезде. Для передачи радиосигналов используются частоты 2-6 гГц, информационные сигналы передаются частотами f, f, f, f, длительность посылок и распределение частот соответствует тем, которые используются на временной диаграмме фиг. 2. Для передачи информации на локомотив о количестве свободных участков используются посылки 38, 39, 40 и 41, полезная информация определяется длительностью периода 42. Для передачи информации на пост ЭЦ о номере поезда или координате местонахождения локомотива используются посылки 43, 44, 45 и 46, полезная информация определяется длительностью периода 47. Для передачи информации на локомотив о номере пути используются посылки 48, 49, 50 и 51, полезная информация определяется длительностью периода 52. Для передачи информации на пост ЭЦ о количестве вагонов в поезде используются посылки 53, 54, 55 и 56, полезная информация определяется длительностью периода 57.
Таким образом, на локомотив передается информация о состоянии маршрутных участков, а на пост ЭЦ - о номере поезда, о координате местонахождения локомотива и количестве вагонов в поезде.
Полученная на посту ЭЦ станции приема информация позволяет регулировать движение на станции и перегоне, а информация, полученная на локомотиве, - регулировать скорость поезда.
Представленный способ регулирования движения поездов существенно отличается от известного тем, что технические решения, предложенные для реализации, не требуют установки напольных сигналов и дроссель-трансформаторов, строительства линий продольного энергоснабжения, кодирования рельсовых цепей перегона, снижает количество приборов на линейных установках. Упрощение (микроэлектронных) схем линейных точек, снижение количества приборов линейных установок, сокращение длины перегонных участков пути, снижение тока в питающих цепях позволяет существенно сократить капитальные и эксплуатационные затраты. Кроме того, повышается надежность действия системы регулирования движения поездов, безопасность движения поездов (выше надежность, меньше повреждений, ниже влияние человеческого фактора), повышается пропускная способность (более достоверный контроль местонахождения впереди идущего поезда).