МНОГОУРОВНЕВАЯ СИСТЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПЕРЕВОЗОК НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Полезная модель относится к области безопасности, в частности, безопасности перевозок пассажиров и грузов по железнодорожной сети и может быть использована на железнодорожном транспорте.
Известно устройство контроля над управлением локомотивов и бдительностью машинистов, представляющее собой набор модулей, установленных на объединительную плату внутри смонтированного блока. Логически модули взаимодействуют между собой посредством системного интерфейса сети абонентского доступа (CAN). Каждый модуль циклически, с периодичностью 450-500 мс выдает в системный интерфейс информацию о своем состоянии и результаты своей работы. Вместе с тем каждый модуль выделяет из сообщений других модулей информацию, необходимую ему для обработки данных (RU 2262459 С2, 20.10.2005).
Известна система для оценки соблюдения технологий и норм безопасности движения, содержащая установленный на автоматизированном рабочем месте персональный компьютер, включающий блок центрального процессора, с подключенными к нему блоком ввода команд, блоком памяти и модулем обработки и формирования сигналов, к выходу которого подключен монитор, включающий приемный модуль данных о динамической поездной модели, приемный модуль сигналов коррекции временных меток, модуль передачи запросов, приемный модуль данных запроса, модуль звукового воспроизведения и два интерфейса, при этом входы приемного модуля данных о динамической поездной модели и приемного модуля сигналов коррекции временных меток соединены с первым интерфейсом, а выход модуля передачи запросов, вход приемного модуля данных запроса и второй вход приемного модуля сигналов коррекции временных меток соединены со вторым интерфейсом, к которому подключены каналы связи с регистраторами переговоров систем регистрации (RU 76621 U1, 27.09.2008).
Известна единая комплексная система управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава (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, 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 на подсистему автоматического управления служебным торможением, при этом для обратимого перевода подсистем в управляющий режим сброса тяги и/или торможения при достижении скоростью движения поезда пороговых значений допускаемой скорости (RU 72926 U1, 10.05.2008).
Недостатками данных решений являются невозможность управления и обеспечения безопасности движения поездов и контроля выполнения технологических процессов всего железнодорожного комплекса, обеспечивающего движение поездов, что приводит к снижению качества продукции железнодорожного транспорта.
Известна система контроля технологической дисциплины процесса управления движением поездов, включающая центральный web-портал, по меньшей мере, один центральный обрабатывающий комплекс, по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место контроля выполнения технологических норм управления движением поездов, автоматическую систему управления железнодорожным транспортом, по меньшей мере, один управляющий вычислительный комплекс, двухконтурную систему взаимодействия с тяговым подвижным составом, первый контур которой обеспечивает безопасность движения поездов, включает технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики, комплексное локомотивное устройство безопасности, взаимодействующее с тяговым подвижным составом по радиоканалу с использованием радиомодемов, и межконтурную систему взаимодействия, второй технологический контур системы включает бортовые приборы управления, устройство цифрового взаимодействия, обеспечивающее взаимодействие с автоматической системой управления железнодорожным транспортом, с одной стороны, и с бортовыми приборами - с другой, перевозную радиостанцию, систему цифровой радиосвязи, обеспечивающую связь с центральным обрабатывающим комплексом, управляющим тяговым подвижным составом, центральный web-портал осуществляет анализ представленных из центрального обрабатывающего комплекса данных в наглядном виде (RU 2307041 С1, 27.09.2007). Известная система контроля технологической дисциплины процесса управления движения поездов решает задачу обеспечения безопасности перевозок на железнодорожном транспорте.
Однако известное техническое решение не учитывает состояние всей инфраструктуры железнодорожного транспорта и не обеспечивает оперативное воздействие на ее технические средства в случае нарушения их безопасной работы.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании многоуровневой системы управления, обеспечивающей безопасность работы железнодорожного транспорта с учетом информации о состоянии поезда и поездных путей, объектов подвижного состава и всей инфраструктуры железнодорожного транспорта.
Технический результат заключается в повышении безопасности перевозок на железнодорожном транспорте за счет существенного снижения случаев нарушения режимов работы технических средств железнодорожного транспорта, своевременного реагирования на критические и опасные для движения поездов повреждения, улучшения качества и своевременного обслуживания подвижного состава и технических средств инфраструктуры железной дороги.
Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемой многоуровневой системе обеспечения безопасности перевозок на железнодорожном транспорте, содержащей первый уровень управления, включающий центральный обрабатывающий комплекс, связанный каналом связи, по меньшей мере, с одним автоматизированным рабочим местом (АРМ) пользователя центрального уровня управления железнодорожным транспортом и с одним АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа, второй уровень управления, содержащий диспетчерский центр, включающий АРМ локомотивного диспетчера, АРМ диспетчера сигнализации, централизации и блокировки, АРМ энергодиспетчера, АРМ поездного диспетчера и систему управления средствами сигнализации, централизации и блокировки, третий уровень управления, содержащий средства сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня, а также размещенные на поезде локомотивное устройство безопасности, система автоматического управления торможением, устройство контроля бдительности машиниста, бортовой комплекс средств диагностики вагонов и локомотива и система принудительной остановки локомотива, причем соответствующие входы-выходы диспетчерского центра непосредственно подключены к соответствующим выходам-входам АРМ пользователя центрального уровня управления, АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа, устройства безопасности, системы автоматического управления торможением, устройства контроля бдительности машиниста, бортового комплекса средств диагностики вагонов и локомотива и системы принудительной остановки локомотива, и через систему управления средствами сигнализации, централизации и блокировки к средствам сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня, первый уровень управления дополнительно включает автоматизированную систему управления (АСУ) движением поездов, АСУ локомотивным хозяйством, АСУ хозяйством сигнализации, централизации и блокировки, АСУ электрификации и электроснабжения, АСУ вагонным хозяйством, АСУ хозяйством пути и сооружений, АСУ пассажирскими перевозками, АСУ коммерческой работой, АСУ безопасностью движения, каждая из который соответствующими входами-выходами подключена через канал связи, по меньшей, с одним диспетчерским центром управления, центральным обрабатывающим комплексом, АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа и АРМ пользователя центрального уровня управления железнодорожным транспортом.
На фиг.1 представлена структурная схема одного из вариантов многоуровневой системы обеспечения безопасности работы железной дороги.
Многоуровневая система состоит из трех уровней 1, 2 и 3 управления. Первый уровень 1 управления включает центральный обрабатывающий комплекс 4 (ЦОК АСУ МС 4), связанный каналом 5 связи, с автоматизированным рабочим местом 6 пользователя центрального уровня управления железнодорожным транспортом (АРМ ЦУ ЖТ 6) и с автоматизированным рабочим местом 7 пользователя оперативно-ситуационного анализа (АРМ ОСА 7).
Второй уровень 2 управления содержит диспетчерский центр 8, включающий автоматизированное рабочее место 9 диспетчера сигнализации, централизации и блокировки (АРМ ШД), автоматизированное рабочее место 10 локомотивного диспетчера (АРМ ТНЦ), автоматизированное место 11 энергодиспетчера (АРМ ЭЧЦ) и автоматизированное рабочее место 12 поездного диспетчера (АРМ ДНЦ), а также систему 13 управления средствами сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).
Третий уровень 3 управления включает средства 14 сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня, а также размещенные на поезде 15 локомотивное устройство 16 безопасности, система 17 автоматического управления торможением, устройство 18 контроля бдительности машиниста, бортовой комплекс средств диагностики вагонов 19, бортовой комплекс 20 средств диагностики локомотива и система 21 принудительной остановки локомотива.
При этом соответствующие входы-выходы диспетчерского центра 8 непосредственно подключены к соответствующим выходам-входам АРМ ЦУ ЖТ 6 и АРМ ОСА 7, локомотивного устройства 16 безопасности, системы 17 автоматического управления торможением, устройства 18 контроля бдительности машиниста, бортового комплекса 19 средств диагностики вагонов, бортового комплекса 20 средств диагностики локомотива и системы 21 принудительной остановки локомотива и через систему 13 управления средствами сигнализации, централизации и блокировки к средствам 14 сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня.
К средствам 14 сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня могут относиться светофоры 22, рельсовые цепи 23, переезды 24, стрелки 25, устройства 26 контроля нагрева букс, устройства 27 контроля нарушения габаритов подвижного состава и другие устройства диагностики безопасности движения линейного уровня.
Первый уровень 1 управления дополнительно включает автоматизированную систему 29 управления движением поездов (АСУ Д), автоматизированную систему 30 управления локомотивным хозяйством (АСУ Т), автоматизированную систему 31 управления хозяйством сигнализации централизации блокировки и связи (АСУ Ш), автоматизированную систему 32 управления хозяйством электрификации и электроснабжения (АСУ Э), автоматизированную систему 33 управления вагонным хозяйством (АСУ В), автоматизированную систему 34 управления хозяйства пути и сооружений (АСУ П), автоматизированную систему 35 управления пассажирскими перевозками (АСУ Л), автоматизированную систему 36 управления грузовой и коммерческой работ (АСУ М), автоматизированную систему 37 управления безопасности движения и экологии (МАСУ БД).
Каждая из автоматизированных систем 29-37 управления соответствующими входами-выходами подключена через каналы связи к соответствующим выходам-входам диспетчерского центра 8, ЦОК АСУ МС 4, АРМ ЦУ ЖТ 6 и АРМ ОСА 7.
Связь поезда 15 с диспетчерским центром 8 может осуществляться по радиоканалу 38 через искусственный спутник 39 Земли. В этом случае диспетчерский центр 8 и локомотив поезда 15 снабжены соответствующими абонентскими терминалами 40 и 41.
Многоуровневая система обеспечения безопасности перевозок на железнодорожном транспорте работает следующим образом.
Движущийся по железной дороге поезд 15 диагностирует с помощью КСД - БВ 19 состояние технических средств вагонов, с помощью КСД - БЛ 20 состояние технических средств локомотива, с помощью КЛУБ - У16 и подключенного к нему ТСКБМ 18 контролирует безопасное состояние локомотива. Вся информация о состоянии технических средств и управления локомотива по каналу радиосвязи поступает в диспетчерский центр 8 управления непосредственно на АРМ ТНЦ 10 и АРМ ДНЦ 12.
Информация о техническом состоянии светофоров 22, рельсовых цепей 23, переездов 24, стрелок 25 по каналам связи поступает в соответствующие системы СЦБ 13, где она контролируется, анализируется и передается по каналу связи на АРМ ШД 9 и АРМ ДНЦ 12. При их неудовлетворительном состоянии, не отвечающим техническим требованиям эксплуатации, диспетчер связи АРМ ШД 9 информирует по каналу связи через АСУ Ш 31 работника связи о необходимости проведения соответствующего ремонта или технического осмотра. Поездной диспетчера АРМ ДНЦ 12 принимает соответствующие меры по безопасному управлению движением поезда 15.
Например, при получении АРМ ДНЦ 12 информации от устройства 26 контроля о неудовлетворительном состоянии букс проходящего мимо устройства поезда 15 поездной диспетчер принимает оперативные меры по информированию об этом машиниста поезда 15. При необходимости в остановке поезда 15 поездной диспетчер передает посредством спутниковой связи командную информацию на КУПОЛ 21 о принудительной остановке поезда 15.
В диспетчерский центр 8 поступает также информация о техническом состоянии объектов подвижного состава и инфраструктуры железнодорожного транспорта. По каналу связи от АСУ Д 29 в диспетчерский центр 8 поступает информация о графике движения поездов, от АСУ В 33 - о состоянии вагонного хозяйства, от АСУ П 34 - информация о состоянии путей и сооружений на железной дороге, от АСУ Л 35 - о безопасности пассажирских перевозок, от АСУ М 36 - о безопасности проведения грузовых и коммерческих работ, от МАСУ БД 37 - о состоянии системы безопасности движения и экологии на железнодорожном транспорте.
Таким образом, в диспетчерском центре анализируют не только информацию о состоянии поезда и поездных путей, но и информацию о состоянии объектов подвижного состава и всей инфраструктуры железнодорожного транспорта.
Кроме того, результаты принятых мер по поддержанию системы безопасности направляются из диспетчерского центра 8 по каналу связи пользователям технических средств АСУ Д 29, АСУ Т 30, АСУ Ш 31, АСУ Э 32, АСУ В 33, АСУ П 34, АСУ Л 35, АСУ М 36, МАСУ БД 37.
По каналу связи осуществляют обмен информацией между диспетчерским центром 8 пользователями АРМ ОСА 7. Это позволяет пользователю АРМ ОСА 7 осуществлять контроль и анализ ситуации по безопасности движения поездов на дороге, регионе или сети железных дорог в целом. Результаты оперативно ситуационного анализа по каналу связи 5 поступают в центральный обрабатывающий комплекс ЦОК АСУ МС 4, осуществляющий анализ технологической дисциплины, поддержку принятия решений по безопасному движению поездов. По каналу связи 5 информация от ЦОК АСУ МС 4 поступает в АРМ 6 пользователя центрального уровня управления, контролирующего ситуацию по безопасности движения и ход выполнения принимаемых решений. При необходимости пользователь АРМ 6 центрального уровня управления по каналу связи непосредственно связывается с диспетчерами диспетчерского центра 8 для принятия совместных решений по организации безопасного движения поездов и контроля хода их выполнения.
В качестве системы управления средствами сигнализации, централизации и блокировки можно использовать известную автоматизированную систему управления хозяйством Ш АСУ-Ш-2, широко используемую на Октябрьской железной дороге. Функциональные возможности используемой системы представлена на официальном сайте производителя РОСЖЕЛДОРПРОЕКТа Гипротранссигналсвязь (см. http://gtss.rzdp.ru/info/275.html).
Как известно, автоматизированное рабочее место (АРМ) представляет собой один или несколько персональных компьютеров в промышленном исполнении. АРМы делятся на две основные категории: автоматизированные рабочие места оперативного персонала, управляющего технологическим процессом и автоматизированные рабочие места обслуживающего персонала. АРМ пользователя центрального уровня управления является АРМ персонала, управляющего технологическим процессом. В качестве такого АРМа используют известный АРМ персонала, управляющего технологическим процессом (см. официальный сайт производителя АРМов Научно-исследовательской лаборатории «Компьютерные системы автоматики», http://nilksa.ru/projects/complexes/8/).
В качестве АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа можно использовать известное автоматизированное рабочее место оперативно-ситуационного анализа диспетчерского центра управления движением поездов (см. Труды Российского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института информатизации, автоматизации и связи ВНИИАС. Выпуск 2, М.: БизнесПроект. 2005, стр.98-102).
В качестве автоматизированной системы управления движением поездов можно использовать известную систему мультипроцессорного комплекса для управления движением поездов (см. Комплексная автоматизированная система управления железнодорожным транспортом, под ред. А.П.Петрова, М., Транспорт, 1977, стр.258-263). В качестве АСУ локомотивного хозяйства можно использовать известную схему автоматизированного оперативно-диспетчерского управления ремонтом тягового подвижного состава (см. там же, стр.414-422), в качестве АСУ хозяйством сигнализации, централизации и блокировки и связи - известную схему сопряжения УВМ с устройствами СЦБ (см. там же, стр.170-173, стр.460-463), в качестве АСУ электрификации и электроснабжения - известную подсистему АСУЭ (см. там же, стр.431-434), в качестве АСУ вагонным хозяйством - известную АСУ-В (см там же стр.422-431), а качестве АСУ хозяйством пути и сооружений - известную АСУ-путь (см. там же, стр.450459), в качестве АСУ пассажирскими перевозками - известную систему «Экспресс-3», широко применяемую на железнодорожном транспорте (см. там же, стр.390- 413), В качестве АСУ коммерческой работой - известную АСУ-М (см. там же, стр.365-378)), в качестве АСУ безопасностью движения - известную МАСУ БД, используемая на железнодорожном транспорте (Автоматизированная система управления безопасностью движения, GISMPS.COM, геинформационный портал, 02.08.2006, http://www.gismps.ru/content/view/184/56/).
Таким образом, предлагаемая многоуровневая система обеспечения безопасности перевозок на железнодорожном транспорте за счет анализа не только информации о состоянии поезда и поездных путей, но и информации о состоянии объектов подвижного состава и всей инфраструктуры железнодорожного транспорта позволяет своевременно реагировать на критические и опасные для движения поездов повреждения, что позволяет снизить случаи нарушения режимов работы технических средств железнодорожного транспорта, улучшить качество и своевременность обслуживания подвижного состава и технических средств всей инфраструктуры железной дороги, а, следовательно, повысить уровень безопасности управления пассажирскими и грузовыми перевозками.