СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к области управляющих систем и может быть использована для автоматизированного управления и обеспечения безопасности движения пассажирского электропоезда, в частности, метрополитена.
Известно устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста по патенту RU №2262459 (B61L 25/04, 20.10.2005). Устройство содержит блок контроля безопасности, модули центральной обработки информации, межмодульный интерфейс, модули измерения параметров движения, модули непрерывных каналов внешних устройств, блок приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, модуль датчиков пути и скорости, межмодульный интерфейс. Логически модули взаимодействуют между собой посредством системного интерфейса CAN. Каждый модуль циклически, с периодичностью (450-500) мс выдает в системный интерфейс результаты своей работы. Вместе с тем каждый модуль выделяет из сообщений других модулей информацию, необходимую ему для обработки данных.
Недостатками устройства являются: низкое быстродействие, отсутствие функциональной возможности управления тягой и служебным торможением, использование только экстренного торможения.
Известна единая комплексная систем управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава (ЕКС) RU 72926 (B61L 3/00, 10.05.2008). ЕКС, включающая подсистемы автоведения поезда, автоматического управления служебным торможением и контроля безопасности движения, а также отдельные функциональные блоки, включающие систему датчиков пути и скорости движения, приемные устройства автоматической локомотивной сигнализации и спутниковой навигационной системы, устройство выявления неисправностей оборудования локомотива, систему датчиков давления в основных агрегатах пневматической тормозной системы локомотива, устройство контроля бодрствования машиниста, устройство визуализации информации машинисту и устройство регистрации информации, передаваемой между подсистемами и функциональными блоками, с энергонезависимой памятью, отличающаяся тем, что подсистемы и функциональные блоки соединены параллельно общесистемным CAN-интерфейсом, устройство контроля бодрствования машиниста выполнено интерактивным с узлами физиологического контроля и регистрации управляющих действий машиниста по ведению поезда с возможностью воздействия управляющим выходом через общесистемный CAN-интерфейс на подсистему автоматического управления служебным торможением.
Недостатками системы являются аппаратная избыточность, накопление ошибки при определении пройденного пути из-за износа диаметра бандажа колесной пары, связанной с датчиками скорости и пути.
Известна система управления движением поезда RU №2446071 (B61L 3/12, B61L 25/00, 27.03.2012). Система содержит комплекты устройств единой комплексной системы управления и безопасности движения поезда, каждый из которых содержит соединенные через CAN интерфейс своей кабины управления поездом подсистему автоведения, подсистему автоматического управления служебным торможением и подсистему контроля безопасности движения, которая включает модуль коррекции текущей координаты, подключенный к CAN интерфейсу своей кабины управления поездом, через который модуль коррекции текущей координаты соединен с модулем контроля проследования границ рельсовых цепей, модулем электронной карты маршрута, модулем измерения пройденного пути и модулем памяти длины поезда. Выход модуля коррекции текущей координаты соединен с портом управления модуля электронной карты маршрута, a CAN интерфейсы кабин управления поездом соединены между собой посредством канала защищенного цифрового обмена данными.
Недостатками системы является аппаратная избыточность, недостаточная точность измерения пройденного пути для выполнения прицельного торможения.
Известна система управления движением электроподвижного состава поезда RU №2326016 (B61L 27/00, 10.06.2008). Система содержит размещенные в головном и хвостовом вагонах датчики скорости и пути, датчики коррекции пути, катушки индуктивного канала, антенну с блоком радиосвязи, блок терминала машиниста, блок управления электропневмоклапаном, бортовые компьютеры, блоки релейной коммутации, последовательные интерфейсы, а также блоки релейной коммутации вагонов, блоки вагонных контроллеров и контроллеры двигателей вагонов. Система обеспечивает автоматическое управление асинхронными тяговыми приводами.
Наличие в системе датчиков коррекции пути позволяет осуществлять коррекцию значений координат местоположения поезда на перегоне и уточнение значений бандажа (диаметра) колесной пары, связанной с датчиками скорости. Однако эта система имеет аппаратную избыточность.
Все рассмотренные устройства не отвечают требованиям, предъявляемым к системам управления электропоездов в метрополитене: обеспечение безопасности движения во время следования по коротким перегонам (расстояния между станциями) и с малыми интервалами времени движения поездов, обеспечение большой точности выполнения графика движения и остановки поезда у платформы с необходимой точностью, особенно на платформах закрытого типа.
Наиболее близким аналогом по технической сущности и в части выполняемых функций, взятым в качестве прототипа изобретения, является система управления и обеспечения безопасности движения электроподвижного состава по патенту RU 85876 (B61L 27/00, 20.08.2009).
Система содержит блок связи, с которым соединены два датчика скорости и пути, две катушки индуктивного канала, два датчика коррекции пути, последовательный системный CAN-интерфейс, блок радиосвязи с антенной, блок терминала машиниста, а также четыре бортовых компьютера, блок управления электропневмоклапаном, блок релейной коммутации. Цикл работы системы составляет 100 мс. При исправной системе управления и фактической скорости меньше допустимой разрешается движение поезда в режиме, определяемом машинистом. Режимы ведения поезда обеспечиваются двумя бортовыми компьютерами по результатам обработки параметров движения и информации из базы данных. В случае превышения допустимой скорости выдается команда на торможение с предварительным отключением тяговых двигателей с ходового режима и сигнализацией об их автоматическом отключении и включении торможения. Команды поступают в два других бортовых компьютера, которые осуществляют контроль в пределах заданного времени эффективности торможения, и в случае неэффективности торможения выдают сигнал на экстренное торможение. Эти бортовые компьютеры соединены между собой и проводят обмен информацией и сравнение команд, сформированных каждым из бортовых компьютеров для выдачи в блок релейной коммутации. В случае отрицательного результата сравнения поступающих команд в течение заданного времени происходит формирование команд на группы проводов, обеспечивающих «защитное» состояние СУП (схемы управления поездом), и выдача команды экстренного торможения в блок управления для срабатывания электропневмоклапана (ЭПК) без предварительного торможения. Это может привести к травмированию пассажиров и увеличению времени перехода в режим ручного управления, что нежелательно при требовании повышения пропускной способности и по увеличению интенсивности движения поездов метро. В современных мегаполисах интервал движения поездов метро в часы пик достигает полутора минут и менее. При этом на одном перегоне между двумя станциями может находиться несколько поездов, движущихся с максимально допустимыми скоростями.
Недостатком системы является и отсутствие технической возможности обеспечения информационного обмена с подсистемами поезда по стандартизированному CAN-интерфейсу.
Предлагаемая система управления движением электроподвижного состава решает задачу расширения функциональных возможностей, повышения эффективности контроля и уровня безопасности движения поезда.
Решение указанной задачи достигается тем, что в систему управления движением электроподвижного состава (далее - система управления), содержащую модули внешних устройств, датчики скорости и пути, катушки индуктивного канала, датчики коррекции пути, межмодульный CAN-интерфейс, бортовые компьютеры, блок радиосвязи с антенной, дополнительно введены модули внешних устройств и модуля команд. При этом модули внешних устройств, датчики скорости и пути, катушки индуктивного канала, модули обработки и модули команд образуют подсистему безопасности, которая выполнена с возможностью автономной работы, а бортовые компьютеры, блок терминала машиниста, датчики коррекции пути и блок радиосвязи с антенной образуют подсистему автоведения.
Сущность изобретения поясняется фиг., на которой представлена структурная схема системы управления. На фиг. представлены:
1, 2 - модули внешних устройств (модули ВУ);
3, 6 - датчики скорости и пути (датчики СП);
4, 7 - катушки индуктивного канала (катушки ИНК)
5, 8 - датчики коррекции пути (датчики КП);
9 - межмодульный CAN-интерфейс;
10 - блок терминала машиниста (блок ТМ)
11, 12 - бортовые компьютеры;
13 - блок радиосвязи (далее - блок PC);
15, 16 - модули обработки;
14 - антенна;
17 - блок управления электропневмоклапаном (БУ ЭПК);
18 - поездные провода;
19, 20 - модули команд;
21 - вагонный CAN-интерфейс;
22 - подсистема безопасности;
23 - подсистема автоведения.
Электроподвижной состав комплектуется двумя системами управления, одна устанавливается в головном вагоне, а вторая - в хвостовом. Головным считается вагон, который является первым по ходу движения поезда.
Модули 1, 2 ВУ, межмодульный CAN-интерфейс 9, модули 15, 16 обработки, и модули 19, 20 команд, бортовые компьютеры 11, 12 объединены в системный блок, который размещается в аппаратном отсеке (также в системный блок входят блок питания БП 75/24 и преобразователи напряжения для электропитания датчиков напряжением 12 В - на фиг. не показаны). При этом, бортовые компьютеры 11, 12 могут быть не установлены в системный блок, если система 23 автоведения не входит в комплект поставки.
Другие блоки системы управления размещаются следующим образом: блок 10 ТМ - в кабине машиниста; датчики 5, 8 КП - в кабине машиниста (у правого бокового стекла); датчики 3, 6 СП в корпусе редукторов колесных пар; блок 13 PC крепится на крыше головного и хвостового вагонов.
Катушки 4, 7 ИНК, БУ ЭПК17, поездные провода 18 и вагонный CAN-интерфейс 21 в состав системы управления не входят.
Система управления представляет собой двухканальный программно-аппаратный комплекс, блоки и модули которого объединены межмодульным CAN-интерфейсом 9. Входы-выходы модулей команд 19, 20 подключены к двухканальному вагонному CAN-интерфейсу 21, который используется для обмена информацией системы управления с системой управления вагонным оборудованием (СУВО) (на фиг. не показана) и может быть использован для связи с информационной системой пассажирского информирования, системой регистрации и другими устройствами.
Обеспечиваются два основных варианта эксплуатации системы управления:
- использование только подсистемы 22 безопасности (по классификации метрополитена - система автоматической локомотивной сигнализации автоматического регулирования скорости - АЛС-АРС); - совместное использование подсистемы 23 автоведения и подсистемы 22 безопасности.
Подсистема 22 безопасности является базовой в системе управления. Система управления обеспечивает следующие режимы работы:
- «контроль скорости» (КС), при котором управление движением поезда машинист осуществляет под контролем подсистемы 22 безопасности с ограничением скорости поезда по Vд;
- «ограничение скорости» (ОС), при котором управление движением поезда машинист осуществляет под контролем под контролем подсистемы безопасности с ограничением скорости до 20 (35) км/ч;
- «автоведение» (АВ), автоматический, при котором движение поездом осуществляется с возможностью контроля со стороны машиниста - является основным режимом системы управления поездом. По инициативе машиниста возможен переход из автоматического в автоматизированный режим ведения поезда.
В любом из режимов машинист может вмешаться в процесс управления поездом и включить режим торможения или хода.
Входной информацией являются сигналы и данные, которые система управления принимает от датчиков 3, 6 СП, датчиков 5, 8 КП, от катушек 4, 7 ИНК, блока 10 ТМ, по вагонному CAN-интерфейсу 21, по поездным проводам 18 от органов управления (пульт машиниста), сигналы от БУ ЭПК 17 и блока 13 PC, а также из базы данных бортовых компьютеров 11, 12.
Фактическая скорость движения вычисляется в модулях 1, 2 ВУ, в которые от датчиков 3, 6 СП поступают последовательности импульсов (один импульс соответствует прохождению поездом около 2, 5 см пути), частота которых пропорциональна скорости вращения колесной пары, а соответственно и скорости движения поезда. В модули 1, 2 ВУ от датчиков 3, 6 СП также поступают сигналы, которые определяют по направлению вращения шестерни редуктора колесной пары направление движения поезда.
Информация о допустимой скорости в виде кодовых сигналов тракта автоматической локомотивной сигнализации автоматического регулирования скорости (АЛС-АРС) поступает по рельсовым цепям на катушки 4, 7 индуктивного канала.
Выходной информацией системы управления является информация, выдаваемая по вагонному CAN-интерфейсу 21, в блок 13 PC, в блок 10 ТМ и дискретные сигналы по поездным проводам 18, сигнал включения датчиков 5, 8 КП и сигналы в БУ ЭПК 17.
Назначение блоков системы, являющихся общими для работы подсистем 22 безопасности и 23 автоведения
Модули 1, 2 ВУ служат для:
1) приема сигналов, поступающих по рельсовым цепям на катушки 4, 7 ИНК, их гальванической развязки, фильтрации, дешифрации и преобразования в цифровую форму;
2) приема и обработки сигналов от датчиков 3, 6 СП и от датчиков 5, 8 КП (при наличии);
3) выдачи сигнала на включение инфракрасного излучения датчиками 5, 8 КП (при наличии);
4) формирования информационных пакетов, содержащих фактическую скорость и пройденный путь, для передачи по межмодульному CAN-интерфейсу 9 в модули 15, 16 обработки и в бортовые компьютеры 11, 12.
Модули 15, 16 обработки предназначены для:
1) приема команд от модулей 1, 2 ВУ, бортовых компьютеров 11, 12 (в случае работы подсистемы 23 автоведения) и их контроля;
2) приема по поездным проводам 18 дискретных сигналов:
- педаль безопасности/кнопка бдительности (подтверждение бдительности машиниста) - ПБ/КБ;
- контроль закрытого состояния дверей поезда - КД;
- выключатель задержки отправления поезда (разрешает движение в АВ) - ВЗП;
- выключатель разрешения движения (при наличии допустимой скорости не более 35 км/час) - ВРД;
- положение тумблера «Включение автоведения» - ВАВ;
- положение контроллер водителя (КВ): в ходовом положении - КРХ; в нулевом положении - ВМА; в тормозном положении - КРТ;
- нажатие кнопки пуска в режиме АХ (аварийного хода) - ХодР;
- нажатие кнопки тормоза в режиме АХ - ТормР;
- включение режима АХ - КРУ;
3) выдачи дискретных сигналов по поездным проводам 18:
- тормоз удержания - СтТ;
- запрещение хода в режиме АХ - ОтмХ;
- команда тормоза 1-50% тяги на тормоз - Т1;
- команда тормоза 2-80% тяги на тормоз - Т2;
- разрешение открытия левых дверей) - ОДЛ;
- разрешение открытия правых дверей) - ОДП;
- «прямое» закрытие (блокировка) дверей) - ЗД;
4) решения функциональных задач подсистемы 22 безопасности, по контролю и регулированию скорости движения поезда с формированием управляющих команд.
Модули 19, 20 команд предназначены для:
1) формирования информационных пакетов для передачи по вагонному CAN-интерфейсу 21;
2) приема информации по вагонному CAN-интерфейсу 21;
3) приема и передачи информации по межмодульному CAN-интерфейсу 9;
4) приема контрольных сигналов от БУ ЭПК 17 (КСОТ - петля безопасности включена (запитана);
5) выдачи сигналов в БУ ЭПК 17 на его срабатывание (петля безопасности разорвана).
Работа подсистемы 22 безопасности
1 Регулирование скорости движения поезда
После включения подсистемы 22 безопасности модули 1, 2 ВУ начинают непрерывно вести прием и обработку сигналов, соответствующих фактической скорости (Vф) и допустимой скорости (Vд). Модули 15, 16 обработки получают значения Vф и Vд из модулей 1, 2 ВУ и при приближении значения Vф к Vд формируют сигнал запрета ходового режима (ОтмХ), блокируя формирование ходовых команд.
При фиксации модулями обработки 15, 16 превышения Vд формируется звуковой сигнал и команды торможения, последовательно выдаются сигналы T1, Т2 на дискретные выходы модулей 15, 16 обработки, а также формируются дублирующие команды и передаются в модули 19, 20 команд для последующей передачи по вагонному CAN-интерфейсу 21.
Торможение поезда отменятся при снижении полученной Vф ниже Vд, при условии подтверждения машинистом бдительности нажатием ПБ/КБ.
После отмены тормозного режима дальнейшее назначение ходовых режимов возможно только при переводе КВ через 0 положение (получение сигнала ВМА).
При отсутствии показаний Vд (Vд = НЧ - пропадание сигналов с рельсовых цепей) подсистема 22 безопасности:
- формирует торможение до полной остановки при отсутствии сигнала с ПБ/КБ;
- после полной остановки и нажатия ПБ допускается движение со скоростью не более 20 км/ч.
Отсутствие показаний Vд фиксируется следующим образом:
- при наезде на рельсовую цепь с отсутствием кодирования выдается значение предыдущей Vд, пока не пройдет 0,8 секунд с момента наезда на Vд = НЧ;
- при несовпадении данных, полученных от двух каналов приема Vд или получении недостоверных данных по одному из каналов (при получении частот вне диапазона значений или двойных частот и т.д.) формируется Vд = НЧ через 1,2 с;
- на стоящем поезде (при Vф менее 0,1 м/с), если происходит пропадание сигналов с рельсовых цепей, смена Vд производится через 2,5 с.
При запрещающем показании Vд (Vд = 0) подсистема 22 безопасности разрешает движение с нажатой ПБ/КБ со скоростью не более 20 км/ч при включенном тумблере ВРД (возможен запрос на разрешение движения при Vд = 0 через ТМ, при наличии подсистемы автоведения 23), в противном случае подсистема 22 безопасности формирует команды торможения до полной остановки.
При наличии сигнала ВРД и разрешенном показании Vд подсистема 22 безопасности ограничивает скорость движения до 20 км/ч.
2 Контроль набора скорости
При назначении ходового режима подсистема 22 безопасности контролирует показание Vф и величину пройденного пути. В случае если через 5 секунд после назначения ходового режима не зафиксировано достаточного увеличения показаний Vф и пройденного пути подсистема 22 безопасности отменяет ходовой режим. Для повторного назначения ходового режима требуется перевод КВ через 0 положение.
3 Контроль скатывания поезда
При показаниях Vф менее 2 км/ч подсистема 22 безопасности формирует команду СтТ.
После формирования команды СтТ и остановки поезда контролируется величина скатывания поезда, при скатывании поезда в любом направлении на величину более 30 см подсистема 22 безопасности снимает питание с петли безопасности БУ ЭПК 17.
Команда СтТ отменяется в следующих случаях:
- по появлении сигнала ходового режима (КРХ);
- по появлению сигнала ПБ при отсутствии показаний Vд = НЧ.
После отмены команды СтТ контролируется величина скатывания поезда назад. Если зафиксировано скатывание поезда назад более 30 см при отсутствии ходового режима или более 150 см при наличии КРХ, подсистема 22 безопасности формирует команду СтТ.
4 Контроль эффективности торможения
При превышении Vд подсистема 22 безопасности выполняет контроль эффективности торможения, анализируя фактическое замедление поезда. В случае обнаружения неэффективного торможения (за время не более 4 с) или при фиксации отказа СУВО подсистема 22 безопасности, выдает команду экстренного торможения в БУ ЭПК 17, снимая питание с петли безопасности.
После снятия питания с петли безопасности БУ ЭПК 17 повторная подача питания на петлю безопасности возможна только после полной остановки поезда по команде подтверждения бдительности (нажатием на ПБ) либо переключением реверсора через нулевое положение.
Совместная работа подсистемы 23 автоведения и подсистемы 22 безопасности
После перевода тумблера «Включение автоведения» (ВАВ) на пульте машиниста в активное положение происходит подключение электропитания к аппаратуре подсистемы безопасности.
После активации кабины с пульта машиниста система управления начинает работать в штатном режиме (время цикла - 100 мс), получая информацию о параметрах движения.
С помощью блока 10 ТМ, включающего блок индикации (сенсорный дисплей), машинист контролирует техническое состояние, параметры и режимы движения системы.
Так как вычисленное по данным датчиков 3, 6 СП значение пройденного пути зависит от диаметра бандажа колесной пары, связанной с этими датчиками, а погрешность вычисления возрастает с увеличением времени измерения, в системе для повышения точности прицельного торможения производится коррекция значений диаметра бандажа колесной пары и пройденного пути. Для этой цели используются датчики 5, 8 КП. Они представляют собой приемопередатчики сигналов в инфракрасном (ИК) диапазоне частот и работают совместно с пассивными отражателями ИК-сигналов (рефлекторами - катафотами), установленными на перегонах, например, за 100 м и за 15 м до зоны «Остановка первого вагона» (ОПВ). Датчиками 5, 8 КП по наличию отражения формируются потенциальные сигналы, которые поступают на гальванически развязанные входы модулей 1, 2 ВУ (головного вагона) определяются координаты установки первого и второго рефлекторов, значения которых поступают в бортовые компьютеры 11 и 12, определяются коэффициенты коррекции. Запрос на измерение бандажа колесной пары с указанием ее номера может быть введен из головной кабины и производится на мерных перегонах независимо от скорости поезда.
Фактическая скорость (Уф) и направление движения поезда, получаемое от датчиков СП позволяет получить информацию о пройденном пути - «координату» поезда. После каждой остановки насчитанный путь обнуляется.
Бортовые компьютеры 11, 12 выполняют программу по обеспечению заданных режимов ведения поезда. По пути следования поезда в реальном времени производится расчет энергооптимального режима движения, выработка команд на управление (тягой и торможением, а также прицельным торможением при подъезде к станции) с использованием входных параметров, поступающих по радиоканалу от Центрального поста, либо при отсутствии связи с Центральным постом (ЦП) - получая их из поездной базы данных.
База данных, которая введена в память обоих бортовых компьютеров 11, 12 содержит всю информацию о маршрутах движения, параметрах линий, стоянках (станциях, тупиках, депо), перегонах с учетом: плана и профиля участков движения, скоростных характеристик движения, мест расположения рефлекторов. Также база данных содержит расчетные значения коэффициентов тяги для расчета на борту скорости отключения и подключения тяги для каждого перегона с учетом минимизации расхода энергии. Кроме того, в базе данных может храниться информация по идентификации пользователей с учетом персональных прав доступа.
Вся информация о работе системы управления может быть вызвана на дисплей блока 10 ТМ с помощью меню, а оперативная информация о параметрах и режимах движения отображается постоянно.
При работе в режиме АВ, КС или ОС бортовые компьютеры 11, 12 формируют команды управления двигателем, рассчитывая процент тяги с учетом положения КВ, которые выдаются для управления только, если данные команды разрешаются подсистемой 22 безопасности.
При работе подсистемы 22 безопасности формируются только тормозные команды, а формирование результирующей команды на привод с учетом положения КВ осуществляет система управления вагонным оборудованием (СУВО).
Выходы системы управления подключены к двухканальному вагонному CAN-интерфейсу 21, который используется для обмена с СУВО и дублирования некоторых команд, выдаваемых и принимаемых по дискретным входам и выходам модулей 15, 16 обработки, обеспечения связи с различными устройствами, в том числе с информационными системами пассажирского информирования и записи информации в устройство регистрации («черный ящик»).
Сообщение с информацией о командах управления передается от системы управления по вагонному CAN-интерфейсу 21 с частотой 10 Гц. Пример одного из информационных пакетов представлен в таблице 1.
«Бит контроля» (Б2.7) принимает значения «0» и «1» каждые 500 мс, что свидетельствует об исправности системы передачи.
Бит «Есть ошибки системы» (Б2.5). Используется для регистрации в «черном ящике» потенциальных отказов (неисправностей которые уменьшают надежность системы). Определение конкретного устройства, из-за которого был зафиксирован сбой, проводится по диагностическому пакету, в котором передаются результаты фоновой диагностики всех блоков системы управления и другая информация (диагностический пакет формируется и передается аналогичным образом и здесь не приводится).
Бит «Отказ системы» (Б2.5) устанавливается, если есть неисправность, при которой невозможно дальнейшее функционирование даже системы 22 безопасности (сопровождается разрывом петли безопасности БУ ЭПК 17).
Одновременное появление противоречивых команд, например, ОДЛ и ОПД, фиксируется как ошибка. Если в течение 500 мс формируется недостоверная команда на привод, то фиксируется отказ системы управления.
Для пассажирских систем оповещения модулями 19, 20 команд передаются сообщения по вагонному CAN-интерфейсу 20 с частотой 2 Гц (вся эта информация выводится и на дисплей блока 10 ТМ). Состав сообщения представлен в таблице 2.
Бит «ЦП» (Б2.7) устанавливается в «1» при наличии информации от ЦП о графиках движения. При наличии данного бита оставшееся время хода/стоянки (Б3) формируется по данным от ЦП, в противном случае в Б3 передается время, рассчитанное по базе данных бортовых компьютеров 11, 12.
Пример одного из информационных пакетов, поступающих от СУВО по вагонному CAN-интерфейсу 21 с частотой 10 Гц в модули 19, 20 команд в представлен в таблице 3.
Бит «Дублирующая АЛС-АРС Готов» (D1.4) устанавливается в «1» при включенной и исправной дублирующей системе АЛС-АРС.
Бит «СУВО Готов» (Б1.5) устанавливается в «1», если СУВО находится в рабочем режиме и готова принимать команды управления.
Бит «СУВО Норма» (D1.6) устанавливается в «1» при отсутствии неисправностей.
Бит «БУ ЭПК Норма» (D1.7) устанавливается в «1» при отсутствии неисправностей в БУ ЭПК 17.
Предлагаемая система управления конструктивно и функционально построена по двухуровневому принципу, при котором на основном уровне реализуются функции подсистемы 22 безопасности (АЛС-АРС) в соответствии с требованиями, предъявляемыми службами метрополитена к системам АЛС-АРС.
Подсистема 23 автоведения, блоки которой реализуют режим АВ, является опциональным дополнением к подсистеме 22 безопасности и получает возможность управления только в случае, если подсистема 22 безопасности разрешает движение.
Подсистема 23 автоведения обеспечивает автоматическое ведение поезда с учетом безопасного расстояния до впереди идущего состава с соблюдением плавности хода и назначенного графика движения с точностью до 5 с без вмешательства машиниста в процесс управления поездом. При этом реализуются следующие функции:
- управление движением поезда, учитывающее план и профиль пути и эпюру скоростей;
- прицельное торможение поезда с точностью 35 см;
- коррекция режимов ведения поезда на основании данных о реальных характеристиках поезда;
- возможность включения тягового режима и всех режимов торможения от КВ;
- расчет и включение ходового режима после сброса торможения по разрешению от подсистемы 22 безопасности и от машиниста;
- автоматическое открытие дверей поезда на станции после подтверждения, полученного по радиосвязи от блока PC 13.
При отказе подсистемы 23 автоведения без сохранения возможности функционирования в режимах КС, ОС, АВ формируется команда электрического торможения, а на дисплей блока 10 ТМ выводится сообщение о неисправности, указывающее вид неисправности и необходимость переключения системы управления в режим работы подсистемы 22 безопасности.
При отказе подсистемы 22 безопасности происходит выдача сигналов в БУ ЭПК 17 на разрыв петли безопасности и формируется звуковой сигнал, указывающий необходимость отключения системы управления и перехода на ручное управление.
Подсистема 23 автоведения при эксплуатации может быть исключена из контура управления и может не входить в комплект поставки, то есть может поставляться только аппаратура подсистемы 22 безопасности.
На линиях метрополитена, где АЛС-АРС является основным средством управления при движении поездов, (по требованию правил технической эксплуатации - ПТЭ) должны применяться дублирующие системы, предназначенные для резервирования АЛС-АРС, при этом, желательно другого производителя. Кроме того, система АЛС-АРС, как дублирующая, обязательна к установке на всех строящихся и реконструируемых линиях метрополитенов, а также на весь новый подвижной состав.
Набор функциональных подсистем и модулей, из которых, в зависимости от проекта, комплектуется система управления поездами метрополитена, повышает уровень унификации, облегчает и делает экономически выгодным ее развертывание и ввод в действие, позволяя использовать смешанный режим эксплуатации и обеспечивая возможность постепенного перехода к функциональности более высокого уровня, включая управление поездами без машинистов (интеллектуальных поездов).
Техническим результатом полезной модели является:
- обеспечение информационного обмена по стандартизированному CAN-интерфейсу с подсистемой управления тяговым приводом, регистратором, системой оповещения пассажиров и др.;
- дублирование передачи по CAN-интерфейсу информации об ответственных сигналах, передаваемых по поездным проводам;
- улучшение технологичности и повышение качества контроля за счет расширения диагностических возможностей;
- возможность использования системы управления в различных модификациях, что позволяет повысить уровень унификации, и соответственно конкурентоспособность.
Таким образом, заявляемая система управления позволяет расширить функциональные возможности, повысить эффективность контроля и уровень безопасности движения поезда.
Для реализации системы может быть использована современная элементная база и выпускаемые промышленностью устройства. Каждый из модулей обработки и модулей команд с гальванической развязкой и CAN-портами может быть построен на микросхеме AT90CAN128 фирмы Atmel.
Бортовые компьютеры можно выполнить на базе процессорного блока СРС204-01 фирмы Fastwel, оснащенной двумя каналами CAN-интерфейса. Для реализации модулей внешних устройств может быть использован сигнальный процессор eZdsp TMS320F2812. Для электрического подключения блоков друг к другу можно использовать разъемные соединители типа DSUB, WAGO и РРС.
Могут быть использованы блоки, выпускаемые АО НИИ ТМ:
- датчики скорости и пути РДВ ЖИПС.408112.002;
- датчики коррекции пути ДКП М ЖИПС.426449.124;
- терминал машиниста ТМ ЖИПС.468365.006-02 с жидкокристаллическим дисплеем размером 8'' по диагонали с сенсорным экраном.
Предложенная система является промышленно применимой: перспективные поезда проекта «Юбилейный» 81-722/723/724 серии, оснащенные асинхронными тяговыми приводами (АТП), укомплектованные системами управления (условное обозначение ПАМ-АТП), проходят опытную эксплуатацию в Петербургском метрополитене, а в Минском метрополитене проходят опытную эксплуатацию поезда с установленными подсистемами автоведения.