СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ПЕРЕГОНЕ
SYSTEM OF INTERVAL RAILWAY TRAFFIC CONTROL ON STATION LIMIT

Система относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к системам компьютерного интервального регулирования движения поездов на перегоне.
Известна система интервального регулирования движения поездов, содержащая на перегоне между постами электрической централизации (ЭЦ) соседних станций n блок-участков с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами, при этом каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков соответственно соединена с напольными устройствами сопряжения общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца, причем напольные устройства сопряжения приемных концов соединены непосредственно с входами соответствующих приемников кодовых сигналов тональной частоты. Система также включает устройства систем АЛСН непрерывного типа (Кравцов Ю.А. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики». М., Транспорт, 1996 с.108, р.4.21). Недостатком известной системы является сложность обслуживания, связанная с нахождением на пути большого количества сложной электронной аппаратуры.
Наиболее близкой из известных по своей технической сущности и достигаемому результату системой является выбранная в качестве прототипа система интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащая на перегоне между постами ЭЦ соседних станций n блок-участков с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами, при этом каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков соединена соответственно с напольными устройствами сопряжения общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца. Напольные устройства сопряжения приемных концов соединены непосредственно с входами соответствующих приемников кодовых сигналов тональной частоты, которые размещены на ближайших к их блок-участкам постах ЭЦ, рядом с передатчиками кодовых сигналов тональной частоты своих рельсовых цепей («Современные системы автоблокировки с тональными рельсовыми цепями». Учебное пособие. - Самара: СамГАПС, 2004, р.5.3, с.110). На каждом из локомотивов, обращающихся на участке дороги, оборудованном данной системой интервального регулирования, имеется комплексное локомотивное устройство безопасности с входящими в его состав приемниками автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа соответственно систем АЛС-ЕН и АЛСН, приемником точечного канала, приемником спутниковой навигации и приемопередатчиком цифрового радиоканала связи, соединенными через межмодульный интерфейс с модулем центральной обработки информации и с модулями памяти карты маршрута, индикации, регистрации, контроля бдительности машиниста и управления исполнительными цепями локомотива (RU 2262459 C2, B61L 25/04, опубл. 20.10.05). Данная система за счет расположения основной части аппаратуры перегонных рельсовых цепей на постах ЭЦ улучшает условия обслуживания аппаратуры, но имеет недостаточный уровень надежности, обусловленный повышенной сложностью аппаратуры на постах ЭЦ и недостаточной надежностью протяженных кабельных сетей.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности системы.
Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащей на перегоне между постами ЭЦ соседних станций n блок-участков с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами, при этом каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков, соответственно, соединена с напольными устройствами сопряжения, общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца, а напольные устройства сопряжения приемных концов соединены через кабельную сеть непосредственно с входами соответствующих приемников кодовых сигналов тональной частоты, которые размещены на ближайших к их блок-участкам постах ЭЦ, рядом с передатчиками кодовых сигналов тональной частоты своих рельсовых цепей, при этом каждый из локомотивов, обращающийся на участке дороги, оборудован входящими в состав его комплексного локомотивного устройства безопасности приемниками автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа, приемником точечного канала, приемником спутниковой навигации и приемопередатчиком цифрового радиоканала связи, соединенными через межмодульный интерфейс с модулем центральной обработки информации и с модулями памяти карты маршрута, индикации, регистрации, контроля бдительности машиниста и управления исполнительными цепями локомотива, согласно изобретению напольные устройства сопряжения общих передающих концов первой группы из упомянутых рельсовых цепей блок-участков соединены через кабельную сеть с входами соответствующих передатчиков кодовых сигналов тональной частоты, а второй группы из упомянутых рельсовых цепей блок-участков - соединены с выходами напольных блоков переключения, у которых первые входы соединены через кабельную сеть с выходами соответствующих передатчиков кодовых сигналов тональной частоты, а вторые входы соединены с выходами резервных напольных передатчиков кодовых сигналов на частотах системы автоматической локомотивной сигнализации, при этом на каждом из упомянутых локомотивов установлены модули резервного управления, подключенные своим портом к межмодульному интерфейсу, которые выходом соединены с входом управления пороговой чувствительностью приемника автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа.
На Фиг.1 приведена структурная схема заявляемой системы интервального регулирования движения поездов на перегоне. На Фиг.2 приведена структурная схема устройства, размещенного на локомотиве.
1
n
1
n
1
n
1
n
1
n
Система интервального регулирования движения поездов содержит на перегоне между постами ЭЦ 1 и 2 соседних станций n блок-участков 3-3 с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами 4, при этом каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков 3-3 соответственно соединена с напольными устройствами сопряжения 5 общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца, причем напольные устройства сопряжения 6 приемных концов соединены через кабельную сеть 7 с входами соответствующих приемников 8 кодовых сигналов тональной частоты, которые размещены на ближайших к их блок-участкам 3-3 постах ЭЦ 1, 2, рядом с передатчиками 9 кодовых сигналов тональной частоты своих рельсовых цепей, при этом каждый из локомотивов 10, обращающийся на участке дороги, оборудованном данной системой интервального регулирования, оборудован входящими в состав его комплексного локомотивного устройства безопасности 11 приемниками 12, 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа соответственно систем АЛС-ЕН и АЛСН, приемником 14 точечного канала, приемником 15 спутниковой навигации и приемопередатчиком 16 цифрового радиоканала связи, соединенными через межмодульный интерфейс 17 с модулем центральной обработки информации 18 и с модулями памяти карты маршрута 19, индикации 20, регистрации 21, контроля бдительности машиниста 22 и управления исполнительными цепями локомотива 23. Напольные устройства сопряжения 5 общих передающих концов первой группы из упомянутых рельсовых цепей блок-участков 3-3 соединены через кабельную сеть 7 с входами соответствующих передатчиков 9 кодовых сигналов тональной частоты, а второй группы из упомянутых рельсовых цепей блок-участков 3-3 соединены с выходами напольных блоков переключения 24, у которых первые входы соединены через кабельную сеть 7 с выходами соответствующих передатчиков 5 кодовых сигналов тональной частоты, а вторые входы соединены с выходами резервных напольных передатчиков 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН, при этом на каждом из упомянутых локомотивов 10 имеются модули резервного управления 26, подключенные своим портом 27 к межмодульному интерфейсу 17, у которых их выход 28 соединен с входом 29 управления пороговой чувствительностью приемника 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН, при этом максимальные расстояния между резервными напольными передатчиками 25 кодовых сигналов на частотах системы АЛСН выбраны из условия надежного выполнения контрольного режима, по локомотивному приемнику 13 системы АЛСН, в резервном режиме работы системы.
Работа устройств системы происходит следующим образом.
В комплексном локомотивном устройстве безопасности 11 каждого из локомотивов 10 все основные модули взаимодействуют друг с другом посредством межмодульного системного CAN интерфейса 17. Модуль центральной обработки информации 18 является основным модулем, реализующим технологический алгоритм системы. Он, в частности, осуществляет взаимодействия с каналами поступления первичной информации от первичных датчиков (не показаны) локомотивных приемников 12, 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа, соответственно систем АЛС-ЕН и АЛСН, приемника 14 точечного канала, приемника 15 спутниковой навигации и приемопередатчика 16 цифрового радиоканала связи. Он также взаимодействует с модулями памяти карты маршрута 19, индикации 20, регистрации 21 и контроля бдительности машиниста 22 и модулем управления исполнительными цепями локомотива 23.
Модуль центральной обработки информации 18 реализует следующие логические функции системы: контроль различных модулей системы, включение или выключение их из конфигурации по результатам контроля, контроль входных и выходных данных, формируемых в его двух каналах обработки, и последующую выдачу этих данных на элемент безопасности и элемент управление клапаном экстренного торможения, входящими в модуль управления исполнительными цепями локомотива 23 (не показаны).
1
n
При отсутствии поездов контроль рельсовых цепей блок-участков 3-3 осуществляется за счет того, что передатчики 9 кодовых сигналов тональной частоты через кабельную сеть 7 для первой группы рельсовых цепей непосредственно, а для второй группы - через напольные блоки переключения 24 подают свои кодовые сигналы тональных частот в напольные устройства 5 сопряжения общих передающих концов, откуда они поступают в рельсовые цепи. Эти сигналы при свободности и исправности рельсовых цепей проходят через устройства сопряжения 6 и через кабельную сеть 7 в соответствующие приемники 8 кодовых сигналов тональной частоты, которые фиксируют свободность и исправность рельсовых путевых участков.
1
При вступлении локомотива на приемный конец рельсовой цепи очередного блок-участка 3i на вход его локомотивного приемника 12 или 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа от передатчика автоматической локомотивной сигнализации (соответствующей системы АЛС-ЕН или АЛСН) навстречу движению локомотива поступают коды с информацией о показаниях путевых светофоров 4, ограждающих следующий по ходу движения поезда блок-участок 3+1. Разрешающие показания светофоров свидетельствуют, в том числе, об исправности рельсового пути соответствующих блок-участков. Передатчики кодов АЛС (на Фиг.1 отдельно не показаны, так как могут быть совмещены схемно и конструктивно с передатчиками 9) входят в состав аппаратуры на постах ЭЦ 1 и 2 и работают через кабельную сеть 7, аналогично передатчикам 9 кодовых сигналов тональной частоты, для контроля рельсовых цепей.
Локомотивный приемник 12 или 13 преобразует кодовый сигнал, поступающий из рельсов, в логические информационные сигналы, которые обрабатываются модулем центральной обработки информации 18 наряду с информацией о текущей координате локомотива, которая приходит от приемника 15 спутниковой навигации. Эта информация используется совместно с информацией от модуля памяти карты маршрута 19 и информацией от приемопередатчика 16 цифрового радиоканала связи для управления движением поезда.
По цифровому радиоканалу связи поступает информация о координатах местонахождения соседних поездов, которая используется для интервального регулирования движения.
При отказах основной аппаратуры, размещенной на постах ЭЦ 1, 2, или участков соединенных с ней кабельной сети 7 рассматриваемая система интервального регулирования переходит в резервный режим с сохранением возможности продолжения движения поездов.
В этом режиме светофоры 4 погашены, и движение поездов осуществляется на основе информации, поступающей от приемопередатчика 16 цифрового радиоканала связи, приемника 15 спутниковой навигации и от резервной аппаратуры контроля исправности рельсового пути.
1
Контроль исправности рельсов блок-участков 3-3n в резервном режиме осуществляется по низкочастотному каналу системы АЛСН. Этот канал в резервном режиме включает на пути напольные блоки переключения 24 и резервные напольные передатчики 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН, а на каждом из локомотивов 10 - модуль резервного управления 26 и приемник 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа системы АЛСН, который по сравнению с известными аналогами имеет вход 29 управления пороговой чувствительностью для улучшения его работы по контролю обрыва рельсов железнодорожного пути.
1
Обеспечение безопасного интервала попутного следования поездов на перегоне осуществляется комплексным локомотивном устройством безопасности 11 каждого из локомотивов 10 на основе информации о координатах и скорости движения поездов на ближайших блок-участках 3-3n. Для большей безопасности, поезда могут быть оборудованы устройствами контроля целостности состава (не показаны). Движение в резервном режиме работы системы, для большей безопасности, может быть организовано так, чтобы разграничить поезда большими, чем в исправной системе, интервалами попутного следования. При сокращении интервала попутного следования до минимально допустимого модуль центральной обработки информации 18 вырабатывает команду на торможение поезда.
Поскольку затухание в рельсовой цепи для низкочастотных сигналов 25 Гц, 50 Гц или 75 Гц, используемых в АЛСН, меньше, чем для сигналов тональной частоты, (такой как, например, 425 Гц), резервные напольные передатчики 25 кода на частотах системы АЛСН подключены через соответствующие напольные блоки переключения 24 лишь к некоторым напольным устройствам 5 сопряжения общих передающих концов. Поэтому общий объем добавочной (сравнительно простой и дешевой) аппаратуры на пути невелик, а живучесть, являющаяся важнейшим для железнодорожного транспорта показателем надежности системы, повышается значительно, и надежность системы в целом повышается.
Кодовый сигнал, формируемый резервными напольными передатчиками 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН, содержит признак резервного режима и защитные коды для исключения ложных подпиток рельсовой цепи данного блок-участка от посторонних источников, например с соседнего пути. Когда этот сигнал принимается на локомотиве, модуль центральной обработки информации 18 сопоставляет его код с ожидаемым кодом от ближайшего по ходу движения поезда, резервного напольного передатчика 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН (информация о его координате и коде имеется на локомотиве в модуле памяти карты маршрута 19). Нормальный прием ожидаемого кода является свидетельством исправности аппаратуры и целостности рельсового пути.
В системе дополнительное повышение надежности и сокращение объема резервной аппаратуры на пути достигается за счет введения автоматического регулирования пороговой чувствительности приемников 13 автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН в зависимости от расстояния локомотива по отношению к ближайшему по ходу движения поезда резервному напольному передатчику 25 кодовых сигналов на частотах системы АЛСН. Для этого на каждом локомотиве 10 за счет работы модуля центральной обработки информации 18, который из координаты расположения ближайшего по ходу движения поезда резервного напольного передатчика 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН вычитает текущую координату локомотива 10, известную ему от приемника 15 спутниковой навигации.
Знание расстояния до упомянутого передатчика 25 позволяет улучшить условия выполнения контрольного режима по локомотивному приемнику 13 системы АЛСН при одновременном сокращении в требуемом количестве резервных напольных передатчиков 25 специальных кодовых сигналов на частотах системы АЛСН. Улучшение условий выполнения контрольного режима достигается за счет того, что порог срабатывания локомотивных приемников 13 системы АЛСН автоматически увеличивается по мере приближения локомотива 10 к очередному резервному напольному передатчику 25 и соответственно возрастанию амплитуды принимаемого сигнала.
Закон изменения чувствительности заложен в памяти модуля центральной обработки информации 18 и рассчитан из условия обеспечения оптимальной чувствительности приемника 13 системы АЛСН к обрыву рельсовой нити. По известным методикам теории рельсовых цепей, приведенных, например, в книге «Путевая блокировка и авторегулировка». М.И.Вахнин и др., М., Транспорт, 1974.
При управлении пороговой чувствительностью приемника 13 системы АЛСН к обрыву рельсовой нити модуль центральной обработки информации 18 в резервном режиме работы системы через межмодульный интерфейс 17 воздействует на порт 27 модуля резервного управления 26. Модуль резервного управления 26 в процессе своей работы формирует сигнал, которым через свой выход 28 воздействует на вход 29 управления пороговой чувствительностью приемника 13 системы АЛСН.
Возможность перехода системы на резервный режим с сохранением контроля целостности рельсового пути обеспечивает повышение надежности системы с сохранением требуемого уровня безопасности движения поездов.