Способ децентрализованного интервального регулирования движения поездов и система для его реализации
METHOD FOR DECENTRALIZED INTERVAL CONTROL OF TRAIN MOVEMENT AND SYSTEM FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи, может быть использовано на локомотивах (МВПС) эксплуатируемых в пассажирском, скоростном, высокоскоростном и грузовом движении поездов, как отдельно, так и в составе многоуровневых систем интервального регулирования.
Известна система интервального регулирования движения поездов, содержащая включенные в систему реального времени, заключенное в общий блок, расположенный в кабине машиниста, микропроцессорное устройство обработки информации, соединенное цифровым интерфейсом с комплексным устройством локомотивной безопасности, заключенный в общий блок, расположенный на последнем вагоне железнодорожного состава, приемник спутниковых навигационных сигналов, объединенный с цифровой радиостанцией УВК диапазона, микропроцессорное устройство обработки информации выполнено с возможностью воздействия через усилитель на электропневматический клапан экстренного торможения, с возможностью анализа принятых от других модулей данных и принятия окончательного решения о скоростном режиме движения железнодорожного состава, а также с возможностью контроля целостности железнодорожного состава (RU 78757, B61L 25/04, 10.12.2008).
Недостатком известной системы является отсутствие защищенного канала передачи данных, низкая надежность и помехоустойчивость при передаче информации, снижение эффективности управления движением из-за низкого быстродействия в обмене информации о параметрах движения поездов между стационарными и бортовыми устройствами управления поезда.
В качестве прототипа изобретения на способ выбран способ децентрализованного интервального регулирования движения поездов, заключающийся в том, что находящееся на локомотиве устройство обработки данных одновременно получает информацию как от локомотивного навигационного приемника поезда, так и от приемника радиосигнала, получающего сигнал по линии радиосвязи от навигационного устройства, расположенного на хвостовом вагоне впереди идущего поезда, при этом данные с хвостового навигационного устройства обрабатываются с учетом кривизны и профиля пути в устройстве обработке данных, которое вычисляет координаты локомотива и хвостового вагона впереди идущего поезда, определяет расстояние между ними и вырабатывает управляющие и/или информационные сигналы (RU2664023, B61L 23/34,  14.08.2018).
В качестве прототипа изобретения на устройство выбрана система децентрализованного интервального регулирования движения поездов, содержащая установленный на локомотиве локомотивный навигационный приемник с антенной, принимающий сигнал от спутниковой группировки, а также устройство обработки, причем выход навигационного приемника соединен с первым входом устройства обработки, приемник линии связи, приемная антенна, хвостовое навигационное устройство с антеннами, причем сигнал со спутниковой группировки через антенну поступает в хвостовое навигационное устройство, расположенное на хвостовом вагоне впереди идущего поезда, с которого обработанная необходимым образом информация через антенну и по линии связи поступает на вход приемной антенны, выход которой подключен ко второму входу устройства обработки, в котором вычисляются координаты локомотива и хвостового вагона впереди идущего поезда с последующим определением расстояния между ними и на выходе которого формируется управляющая информация (RU2664023, B61L 23/34,  14.08.2018).
Недостатком известных способа и системы является низкий уровень защищенности каналов передачи данных, отсутствие защиты целостности передаваемой ответственной информации, низкая надежность при отказах элементов систем, отсутствие возможности определения  целостности впереди идущего состава.
Техническим результатом предлагаемых технических решений является повышение уровня защищенности каналов передачи данных, помехоустойчивости и обеспечение целостности передаваемой ответственной информации, повышение надежности и отказоустойчивости системы, повышение пропускной способности и эффективности ведения поездов, повышение безопасности движения поездов и снижение человеческого фактора.
Технический результат в части способа достигается тем, что в способе децентрализованного интервального регулирования движением поездов, заключающимся в одновременном приеме на локомотиве позади идущего поезда сигналов от размещенного на нем навигационного приемника и по радиоканалу сигналов от навигационного приемника, размещенного на хвостовом вагоне впереди идущего поезда, определении координат локомотива позади идущего поезда и хвостового вагона впереди идущего поезда, вычислении расстояния между ними и выработке по вычисленному расстоянию управляющих и/или информационных сигналов на локомотиве позади идущего поезда, согласно предложению с локомотива впереди идущего поезда по дополнительному радиоканалу передают на локомотив позади идущего поезда информацию о количестве осей поезда и о координате его локомотива, полученной  от размещенного на нем навигационного приемника, по принятой информации вычисляют координату хвостового вагона впереди идущего поезда, которую сравнивают с координатой, полученной от навигационного приемника, размещенного на хвостовом вагоне впереди идущего поезда, и в случае их несовпадения, формируют сигнал о нарушении целостности состава впереди идущего поезда и передают его в диспетчерский пункт для принятия оперативных мер, а при выходе из строя навигационного приемника, размещенного на хвостовом вагоне впереди идущего поезда, вырабатывают управляющие и/или информационные сигналы по результатам вычисленной координаты хвостового вагона впереди идущего поезда.
Технический результат в части устройства достигается тем, что в системе для децентрализованного интервального регулирования движением поездов, содержащей установленный на локомотиве навигационный приемник, соединенный с блоком обработки информации, управляющий выход которого предназначен для подключения средств управления локомотивом, установленные на хвостовом вагоне впереди идущего поезда передающий радиомодуль и навигационный приемник, подключенный к микропроцессорному модулю, согласно изобретению на локомотиве установлены приемопередающий радиомодуль, модуль дешифрации информации и микропроцессорный модуль, выходом подключенный к блоку отображения, а входом – к выходу блока обработки информации, другой вход которого через модуль дешифрации соединен с выходом приемопередающего радиомодуля, входом подключенного к другому выходу блока обработки информации, выполненного на микропроцессоре, на локомотиве впереди идущего поезда установлены последовательно соединенные навигационный приемник, микропроцессорный модуль, модуль шифрации информации и передающий радиомодуль, при этом в хвостовом вагоне этого поезда дополнительно установлен модуль шифрации информации, через который микропроцессорный модуль подключен к передающему радиомодулю, передающие радиомодули, установленные на локомотиве и в хвостовом вагоне впереди идущего поезда через соответствующие каналы связи соединены с приемопередающим радиомодулем, который по дополнительному радиоканалу связи соединен с приемопередающим устройством диспетчерского пункта.
На чертеже представлена структурная схема системы для децентрализованного интервального регулирования движением поездов, реализующая предлагаемый способ.
Система для децентрализованного интервального регулирования движением поездов содержит установленный на локомотиве 1 позади идущего поезда навигационный приемник 2, соединенный с блоком 3 обработки информации, управляющий выход которого предназначен для подключения средств управления локомотивом 1, установленные на хвостовом вагоне 4 впереди идущего поезда передающий радиомодуль 5 и навигационный приемник 6, подключенный к микропроцессорному модулю 7, на локомотиве 1 позади идущего поезда установлены приемопередающий радиомодуль 8, модуль 9 дешифрации информации и микропроцессорный модуль 10, выходом подключенный к блоку 11 отображения, а входом – к выходу блока 3 обработки информации, другой вход которого через модуль 9 дешифрации соединен с выходом приемопередающего радиомодуля 8, входом подключенного к другому выходу блока 3 обработки, выполненного на микропроцессоре, на локомотиве 12 впереди идущего поезда установлены последовательно соединенные навигационный приемник 13, микропроцессорный модуль 14, модуль 15 шифрации информации и передающий радиомодуль 16.
При этом в хвостовом вагоне 4 впереди идущего поезда дополнительно установлен модуль 17 шифрации информации, через который микропроцессорный модуль 7 подключен к передающему радиомодулю 5.
Передающие радиомодули 16 и 5, установленные соответственно на локомотиве 12 и в хвостовом вагоне 4 впереди идущего поезда через соответствующие каналы связи соединены с приемопередающим радиомодулем 8, который по дополнительному радиоканалу связи соединен с приемопередающим устройством 18 диспетчерского пункта 19.
Система для децентрализованного интервального регулирования движением поездов работает следующим образом.
При отправлении поезда в микропроцессорный модуль 14 впереди идущего поезда  машинистом вносится информация о количества осей в подвижном составе. При движении по маршруту впереди идущего поезда микропроцессорный модуль 14 формирует пакет данных содержащий информацию о количествеве осей, а так же координату нахождения локомотива 12, получаемую от навигационного приемника 12 взаимодействующего со спутниковой системой 20 навигации.
Сформированный пакет данных поступает на модуль 15 шифрации, где происходит шифрование поступившей информации. Далее зашифрованный пакет данных от модуля 15 шифрации поступает на передающий радиомодуль 16, который передает его по радиоканалу в эфир.
Микропроцессорный модуль 7 хвостового вагона 4 так же формирует пакет данных, содержащих координату хвостового вагона 4, получаемую от встроенного навигационного приемника 6 на основании данных от спутниковой системы 20 навигации, и передает данную информацию в модуль 17 шифрации информации, который зашифровывает информацию и отправляет ее на передающий радиомодуль 5 для передачи по радиоканалу в эфир.
Приемопередающий радиомодуль 8 позади идущего поезда 1, получая зашифрованные данные по радиоканалам от передающих модулей 5 и 16, содержащие информацию о координатах локомотива 12 впереди идущего поезда и его хвостового вагона 4, а также информацию о его количестве осей, передает её в модуль 9 дешифрации, где полученные данные дешифрируются и передаются в блок 3 обработки.
Блок 3 обработки на основании полученных данных определяет координаты хвостового вагона 4 впереди идущего поезда по информации от передающего модуля 5.
Кроме того, блок 3 обработки вычисляет координату хвостового вагона 4 впереди идущего поезда по координате его локомотива 12 и количеству осей впереди идущего поезда и определяет целостность впереди идущего поезда путем сравнения определенной и вычисленной координатам его хвостового вагона 4. В случае определения нарушения целостности впереди идущего поезда блок 3 обработки формирует информацию о неисправности, которую передает через приемопередающий модуль 8 по радиоканалу в приемопередающее устройство 18 диспетчерского пункта 19 для принятия оперативных мер.
Блок 3 обработки на основании информации о координате собственного локомотива 1, полученной от навигационного приемника 2, и координаты хвостового вагона 4 впереди идущего поезда производит расчет расстояния локомотива 1 до хвостового вагона 4 впереди идущего поезда и передает информацию о нем, а также информацию о целостности впереди идущего поезда в микропроцессорный модуль 10, который производит расчет допустимых скоростей движения и формирует безопасный алгоритм построения кривой торможения до хвостового вагона 4 впереди идущего поезда. При этом для информирования машиниста выводит микропроцессорный модуль 10 информацию о расстоянии до впереди идущего поезда и его целостности на информационное табло блока 11 отображения.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить уровень защищенности каналов передачи данных и помехоустойчивость системы, а также обеспечить целостность передаваемой ответственной информации, повысить надежность и отказоустойчивость системы, пропускную способность и эффективность ведения поездов, что позволить обеспечить безопасность движения поездов.