СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА, МАНЕВРОВОГО СОСТАВА ИЛИ ОДИНОЧНОГО ЛОКОМОТИВА ПО СТАНЦИИ И НА ПОДХОДАХ К НЕЙ
METHOD TO ENSURE SAFETY OF TRAIN, SHUNTING ROLLING STOCK OR INDIVIDUAL LOCOMOTIVE AT RAILROAD STATION OR APPROACHES THERETO

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к железнодорожной автоматике, обеспечивающей контроль выполнения условий безопасности движения.
Способ может найти применение на любых локомотивах, оборудованных современными микропроцессорными системами автоматического управления и обеспечения безопасности, включающими средства автоматического контроля скорости и местонахождения локомотива, а также средства визуализации графической информации машинисту.
Решение задачи повышения уровня безопасности железнодорожных перевозок, снижения совокупности транспортных издержек за счет повышения эффективности работы железнодорожного транспорта, решение системной задачи организации движения тяжеловесных и длинносоставных грузовых поездов и пассажирских поездов с высокими скоростями на сети железных дорог входит в Стратегию развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года.
Известен ряд технических решений, направленных на решение задачи повышения уровня безопасности движения на железнодорожном транспорте, в частности при движении поездов по станциям и на подходах к ним.
В изобретении «Устройство для автоматического управления торможением поезда» (RU 2283786, МПК: В60Т 8/172 (2006.01), B61L 3/12 (2006.01)) реализуется способ обеспечения безопасности движения поезда по станции, позволяющий осуществлять автоматический выбор и корректировку алгоритма управления служебным торможением поезда (расчет и реализацию тормозной траектории с определением фактического тормозного коэффициента) для обеспечения заданной величины снижения скорости на заданном тормозном пути или прицельной остановки у запрещающего сигнала с учетом фактических условий движения, в частности массы поезда, скорости движения, профиля пути и др.
Недостатками данного способа являются отсутствие как у машиниста, так и в локомотивной системе автоматического управления, необходимой информации по плану станции, расположению на нем маршрута приема поезда, структуре этого маршрута и координатах опасных участков, требующих особой бдительности или изменений скорости движения. Недостатком способа является также невозможность дифференцированного задания по отдельным участкам маршрута приема поезда допускаемых скоростей движения и временных ограничений скорости, связанных с возможными особыми условиями, так как при этом допускаемая скорость поезда определяется только траекторией движения, формируемой системой автоматического управления тормозами (САУТ-ЦМ) с учетом показаний локомотивной сигнализации (АЛСН), а на некодированных участках маршрута (например, боковых станционных путях и стрелочных переводах) - установленной скоростью следования по БЕЛОМУ сигналу АЛСН. Способ не применим для задания маршрута отправления или безостановочного следования по станции. Способ сложен для реализации и требует дорогостоящего оборудования станций аппаратурой передачи информации на локомотив (и, как следствие, нерационален, о чем свидетельствует практическое отсутствие применения этого способа на сети железных дорог), не обеспечивает взаимного обмена информацией между станцией и локомотивом и, в результате, не обеспечивает необходимый уровень контроля безопасности при приеме поезда на некодированные станционные пути.
Задача повышения уровня безопасности на станционных путях решается также маневровой автоматической локомотивной сигнализацией МАЛС (кн. Бервинов В.И., Доронин Е.Ю. «Локомотивные устройства безопасности». - М.: «Маршрут», 2005, с.19-20 - прототип). Работа МАЛС основана на передаче на борт локомотива маршрутного задания, несущего информацию о данном маршруте, и контроле условий безопасности движения по станции путем запрета движения локомотива со скоростью, превышающей допустимую.
Недостатками МАЛС при обеспечении безопасности движения по станции локомотивов являются:
- ограниченность информации для машиниста, поскольку информация, передаваемая на локомотив по заданному маршруту о наличии негабаритных мест с указанием их места расположения, о местах производства работ и иных особенных условиях движения по станции, например о посадке-высадке пассажиров, не учитывает важных факторов, влияющих на безопасность движения, в частности о занятости соседних путей и приготовленности других маршрутов, т.е. возможных перемещениях другого подвижного состава на станции;
- недостаточный визуальный контроль машинистом режима и условий движения по заданному маршруту ввиду отсутствия визуализации информации о ситуации на соседних путях, в частности данных о их занятости другими единицами подвижного состава, о подготовленности маршрутов для них и о других особых условиях, влияющих на движение по заданному маршруту, отражаемых на графическом плане станции (участка станции);
- отсутствие формирования «запретных зон» для выезда подвижного состава на маршрут, подготовленный для другого подвижного состава;
- ориентация на взаимодействие с машинистом, заключающаяся в том, что управляющие команды в систему машинист вводит с клавиатуры.
Задачей заявляемого способа является повышение уровня безопасности и оптимизация движения поезда, маневрового состава или одиночного локомотива на станции.
Решение указанной задачи достигается тем, что в способе обеспечения безопасности движения поезда, маневрового состава или одиночного локомотива по станции и на подходах к ней, включающем задание маршрута, передачу управляющей информации на локомотив и контроль реализации маршрута следования, в отличие от прототипа, для станционного и локомотивных комплексов оборудования сначала формируют единую электронную базу данных всех возможных маршрутов движения по станции с указанием координат значимых железнодорожных объектов по каждому маршруту и с цифровой кодировкой каждого маршрута. При приеме поезда на станцию или отправлении одновременно с открытием разрешающего сигнала на локомотив передают код заданного маршрута в составе управляющей цифровой информации, а кроме того, информацию о факторах, влияющих на условия движения по заданному маршруту, о занятости прилегающих к маршруту путей и о готовности других маршрутов. Затем на локомотиве и на станции формируют траекторию движения по заданному маршруту в соответствии с кодом маршрута и факторами, влияющими на условия движения по нему, с возможностью визуализации машинисту заданной траектории движения и переданной на локомотив информации, а также с последующим обеспечением в процессе движения по станционным путям автоматического контроля безопасной реализации заданной траектории движения по маршруту посредством одновременного автоматического обмена цифровой информацией между локомотивом и станцией об изменениях координаты поезда, маневрового состава или одиночного локомотива, его скорости и о факторах, влияющих на условия движения по маршруту, в том числе о возникновении любых нештатных ситуаций.
Решение указанной задачи достигается также тем, что в отличие от прототипа:
- визуализацию управляющей цифровой информации обеспечивают на графическом интерфейсе автоматизированной локомотивной системы управления и обеспечения безопасности;
- при визуализации управляющей информации непрерывно отображают схему станции с выделением маршрута приема, отправления и движения по станции и отображением прилегающих к маршруту путей, с обозначением местоположения поезда, маневрового состава или одиночного локомотива, значимых железнодорожных объектов, текущего положения стрелок и показаний сигналов, с обозначением особых условий движения по маршруту, занятости прилегающих к маршруту путей и готовности других маршрутов;
- на локомотив в составе управляющей цифровой информации передают данные по изменению расписания движения поезда для последующего автоматического внесения корректировки в режим автоведения автоматизированной локомотивной системы управления и обеспечения безопасности для обеспечения безопасной ликвидации опоздания поезда за счет повышения расчетной скорости движения и сокращения графиковых стоянок.
Способ предполагает формирование для каждой станции базы данных всех возможных маршрутов приема, отправления, безостановочного следования по станции поездов, а также маневровых передвижений по станционным путям в соответствии с техническим распорядительным актом (TPA) станции. Характерной особенностью этих маршрутов является наличие информации о расстояниях до железнодорожных объектов, расположенных по маршруту, например стрелок, светофоров, предельных столбиков, платформ и т.д., а также их железнодорожных координатах, обозначениях и максимально допустимой скорости их проследования. Каждому маршруту присваивается индивидуальный цифровой код.
База данных маршрутов по станции содержит фактически план станции с путевым развитием, координатами всех значимых объектов и условно закодированными маршрутами движения по станции. Такие базы данных формируют по каждой станции участка обслуживания локомотивов и интегрируют в работу автоматизированного рабочего места дежурного по станции или диспетчера. На локомотиве содержатся идентичные базы данных по всем станциям участка обслуживания. Эти базы интегрируют в базу данных, обеспечивающего работу автомаизированной локомотивной системы управления и обеспечения безопасности.
Базы данных требуют актуализации только в случаях переноса сигналов, изменения путевого развития станции, что не является частыми событиями. Тем самым обеспечивается достоверность и идентичность баз данных.
При реализации заявленной совокупности признаков способа обеспечивается получение ряда технических результатов, направленных на решение задачи, поставленной перед изобретением - повышение уровня безопасности и оптимизации движения поезда по станции, а именно:
- визуализация собственного маршрута следования и маршрутов следования других локомотивов, в результате чего исключены статистически устойчивые нарушения машинистом безопасности движения, связанные с ошибочным восприятием показаний сигналов поездных и маневровых светофоров по другим путям;
- исключение проездов запрещающих поездных сигналов на станции, например, поездных светофоров с некодированных путей или с путей с неисправным кодированием на основе отображения машинисту заданного маршрута отправления;
- оперативность и достоверность передачи информации о возникновении на локомотиве нештатных ситуаций, связанных, например, с потерей машинистом бодрствования и бдительности, выключением приборов безопасности, появлением опасных неисправностей, признаков терроризма для принятия дежурным по станции (диспетчером) необходимых мер;
- минимизация времени маневровых передвижений при четком соблюдении условий безопасности движения и контроле скорости со стороны дежурного по станции, поскольку допустимую скорость движения по маршруту определяют не только на локомотиве, но и автоматически станционным оборудованием с учетом, в частности, выполнения маневровой работы одиночным локомотивом, локомотивом с группой вагонов, маневровым составом с включенными тормозами, в том числе при движении вагонами вперед. На локомотив передают условия для формирования допустимой скорости движения по маршруту выполнения маневровых передвижений, исключая тем самым необоснованное занижение машинистом скоростей передвижения при маневрах;
- повышение точности определения текущей координаты местоположения локомотива на основании адаптивного сравнения данных от локомотивных датчиков пути и скорости и информации о занятии и освобождении секций станционной рельсовой цепи, получаемых со станции, с возможностью дополнительного контроля и корректировки координаты, например по показаниям датчика СВЧ;
- возможность приема поезда на станцию или отправление с нее по пригласительному сигналу с контролем на локомотиве готовности маршрута, свободности пути приема, отображением машинисту информации по участкам с потерей контроля свободности, в том числе по причине неисправности светофоров или рельсовых цепей;
- возможность передачи на локомотив информации о свободности маршрута при приеме пассажирского поезда на неспециализированные пути в нештатных ситуациях;
- оптимизация занятия станционных путей, например, сокращение времени занятия прибывающим поездом входной горловины или сокращение времени движения маневрового состава по приготовленному маршруту за счет контроля на локомотиве освобождения хвостом состава секций рельсовой цепи (проходов по стрелкам);
- возможность регистрации на локомотиве (и последующего анализа в условиях депо с использованием АРМ) всей переданной со станции управляющей информации, в том числе об условиях приема поезда на станцию, маршруте движения по станции и отправления с нее;
- возможность независимого расчета траектории движения локомотивом и станцией на основе данных, переданных на локомотив, и непрерывного контроля реализации маршрута следования локомотивной и станционной аппаратурой;
- возможность передачи на локомотив всех особенностей маневровой работы в соответствии с ТРА станции, в том числе особых условий «подачи» и «уборки» вагонов на подъездных путях, требований к закреплению подвижного состава и т.д.;
- масштабное отображение машинисту полной информации о станции и маршруте движения в виде подробного плана станции, включающего расположение стрелок, сигналов и других значимых объектов с указанием их координат, обозначений, положений и сигнальных показаний, масштабного положения поезда на маршруте движения, а также маршрутов движения для другого подвижного состава на станции;
- возможность осуществления способа как на маневровых, так и на магистральных локомотивах;
- возможность формирования «запретных зон», предупреждающих выход подвижного состава на маршрут, приготовленный для другого подвижного состава, и передачи соответствующей информации одновременно на все единицы подвижного состава, находящиеся на станции;
- оперативность корректировки режимов движения и ввода опаздывающего поезда в график движения путем автоматического анализа графика стоянок, исполнения поездом графика следования по станции, определения отставания от графика и передачи на локомотив задания на корректировку режима движения для исключения опоздания поезда.
Реализация способа
Способ приема поезда на некодированный путь с остановкой у запрещающего сигнала.
При формировании маршрута движения по станции дежурный по станции или диспетчер переводит стрелки в положение, соответствующее запланированному маршруту приема. По окончании подготовки маршрута дежурный по станции открывает входной светофор. Одновременно с открытием входного светофора станционным комплексом оборудования, обеспечивающим реализацию способа, формируют сообщение для передачи на локомотив. Сообщение включает кодовый номер маршрута следования по базе данных и дополнительную информацию о факторах, влияющих на условия движения по маршруту. К дополнительной информации относятся данные о занятости путей, непрерывно поступающие на пульт дежурного по станции, то есть данные о нахождении на других путях подвижного состава и данные о приготовленных маршрутах следования и выполнения маневровой работы по станции. Эти данные также соотносятся с базой данных о путевом развитии станции и перечнем возможных маршрутов. В состав дополнительной информации вводят информацию о появлении факторов, ограничивающих условия следования по приготовленному маршруту. К таким условиям могут относиться временные ограничения скорости, места проведения путевых и других работ, возможного появления пассажиров на путях и другие ситуации, требующие корректировки режима движения или особой бдительности. Дополнительная информация формируется в виде кодовых сообщений с привязкой к номеру пути и координатам, занятость путей и прочие приготовленные маршруты передаются также с указанием координат и кода.
В качестве средства передачи информации на локомотив может быть задействован, например, широкополосный высокоскоростной цифровой радиоканал, либо любой другой способ, позволяющий передавать цифровую информацию подобного рода на локомотив с обеспечением обратной связи со станцией. Причем передачу информации на локомотив осуществляют при его нахождении не только на станции, но и на подходах к ней, например, при проследовании предвходного светофора. Информацию обрабатывают (дешифрируют) локомотивным комплексом средств обеспечения работы предлагаемого способа и на основании полученного кода маршрута и дополнительных условий, влияющих на уровень допустимой скорости движения по этому маршруту, рассчитывают кривую скорости, обеспечивающую безопасное следование по станции от входного сигнала до места прицельной остановки, либо до границы станции: в случае безостановочного пропуска различие заключается только в том, что маршрут описывается кривой скорости не до места прицельной остановки, а до выходного светофора или границы станции в зависимости от условий конкретной станции, учтенных в базе данных. На основании всей полученой информации локомотивной системой формируется расчетная кривая предельно допустимой скорости, которая и определяет режим и условия движения по станции.
С момента проследования входного сигнала локомотивная аппаратура, используя тот же канал связи, передает на станцию данные о фактической скорости локомотива. Посредством станционной аппаратуры контролируют соответствие фактической скорости контролируемому уровню, задаваемому станционной аппаратурой на основании той же информации, что передается на локомотив. Для дежурного по станции (диспетчера) по запросу выводят на органы визуализации информацию о допустимости фактической скорости локомотива и о соответствии текущей станционной обстановки переданной на локомотив управляющей информации, включающей кодовый номер маршрута следования по базе данных и дополнительную информацию о факторах, влияющих на условия движения по маршруту. При изменении условий формируют новое сообщение, содержащее тот же маршрут приема, но с обновленными данными.
В процессе движения по маршруту на локомотиве машинисту на локомотивных средствах визуализации информации, в частности, на графическом интерфейсе автоматизированной локомотивной системы управления и обеспечения безопасности движения отображают в графическом виде план станции или района станции, достаточный для исчерпывающего информирования машиниста о порядке движения по станционным путям. На плане выделяют маршрут движения, объекты, расположенные по маршруту с указанием их координат, обозначают особые условия, готовность других маршрутов, занятость путей, в том числе местоположение поезда в соответствии с его представлением на пульте дежурного по станции. Указанный план отображают с соблюдением масштабирования по длине. Алгоритм отображения информации при отправлении поезда со станции аналогичен.
Передача сообщений происходит адресно, на каждый локомотив по его номеру, либо номеру поезда. При приеме, пропуске без остановки или отправлении со станции поезда на все прочие локомотивы, находящиеся на станции (безадресно), передают информацию о координатах зоны запрета движения, при попадании в которую на любом локомотиве срабатывает устройство экстренной остановки.
Имея возможность с помощью базы данных анализировать сразу всю совокупность возможных маршрутов на станции, по предлагаемому способу реально оптимизировать в автоматическом режиме сам процесс подготовки маршрутов исходя из критериев минимизации временных и прочих затрат на станционную маневровую и поездную работу.
Средствами, воплощающими изобретение, могут являться высокоинтеллектуальные бортовые системы управления, например, единая комплексная система управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава (ЕКС) и ее модификации, позволяющие автоматизировать все процессы информационного обмена со станцией, получение управляющих команд и их отработку и контроль траектории движения на основании полученной информации. ЕКС имеет органы визуализации информации машинисту, обеспечивающие графическое представление информации о маршруте и условиях движения по станции. ЕКС обеспечивает возможность регистрации на локомотиве всей принятой со станции информации о маршруте и условиях движения по станции, с последующей обработкой и анализом зарегистрированных данных с использованием АРМ.
Кроме того, использование систем такого уровня при реализации способа обеспечивает возможность осуществлять передачу на станцию поездной информации, включая диагностическую информацию о работе бортовых систем, тягового, тормозного и вспомогательного оборудования локомотива. Система ЕКС обеспечивает возможность позиционирования подвижного состава с помощью системы точечных датчиков, устанавливаемых на пути и связанных со станционной аппаратурой, и считывающих устройств локомотива, наделяя систему дополнительными функциями, в том числе возможностью автоматического точного и безопасного осаживания состава в тупик вагонами вперед, что значительно расширяет меры по обеспечению безопасности движения.
Предлагаемая система допускает использование новой помехоустойчивой АЛС, что также повышает безопасность движения по станции.
Таким образом, реализация заявленной совокупности признаков формулы изобретения обеспечивает возможность непосредственного непрерывного оперативного автоматического контроля одновременно локомотивной аппаратурой управления и обеспечения безопасности движения и станционными средствами всего процесса следования поезда по заданному маршруту с учетом факторов, влияющих на условия движения в режиме реального времени, что обеспечивает решение поставленной перед изобретением задачи - повышение уровня безопасности поездной и маневровой работы на станционных путях.