УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
AUTOMATIC LOCOMOTIVE SIGNALING DEVICE

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в системах автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) с автоматическим регулированием скорости на железнодорожном транспорте, в частности, при интервальном регулировании движения поездов на перегонах.
Известно устройство автоматической локомотивной сигнализации ЦАБ-АЛСО (централизованная система автоблокировки, в которой система АЛС является основным средством сигнализации), в котором каждая из рельсовых цепей выделена в отдельный блок-участок. Рельсовые цепи осуществляют сбор информации о местоположении поездов и передают кодовые сигналы АЛС в локомотивные устройства поездов. Длина блок-участков рассчитана исходя из тормозных путей полного служебного торможения унифицированного грузового поезда, движущегося с максимально установленной скоростью, и является постоянной величиной на данном участке для разных категорий поездов (см. учебник «Перегонные системы автоматики», Москва, "Маршрут", 2005, стр.90÷92, 207÷219).
Недостатками известного устройства являются:
- невозможность в полной мере использовать резервы пропускной способности участка для других поездов с лучшими тормозными характеристиками;
- тормозной путь рассчитывается не относительно хвоста впереди идущего поезда, а относительно занятого блок-участка;
- при движении коротких подвижных единиц не используются резервы пропускной способности линии.
Известно устройство автоматической локомотивной сигнализации (Система автоматической локомотивной сигнализации с автоматическим регулированием скорости для линий метрополитена - система АЛС-АРС), обеспечивающее высокую пропускную способность линии при гарантии безопасности движения поездов, в котором рельсовые цепи осуществляют сбор информации о местоположении поездов и передают кодовые сигналы АЛС в локомотивные устройства поездов. Длина блок-участков рассчитана исходя из тормозных путей полного служебного торможения поезда, движущегося с максимально установленной скоростью, и является постоянной величиной на данном участке (см. книгу «Быстродействующая автоматическая локомотивная сигнализация для метрополитенов», Москва, "Транспорт", 1970, стр.18-19).
Недостатком известного устройства является невозможность его использования в условиях федерального железнодорожного транспорта. Уровни и частотные характеристики сигналов АЛС определены в соответствии с техническими характеристиками специального подвижного состава, а блок-участки на конкретных линиях пассажирского движения сформированы под одинаковый скоростной режим для всех поездов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является «Устройство автоматической локомотивной сигнализации для линии железнодорожного транспорта» (автоматическая система управления движением поездов АУДП), обеспечивающее высокую пропускную способность линии при гарантии безопасности движения поездов, в котором длины блок-участков выбирают исходя из установленных скоростных режимов движения.
В оборудование известной системы входят стационарные и бортовые (локомотивные) комплекты. К стационарным комплектам относятся блок генераторов сигналов контроля состояния рельсовых цепей, выходы которого соединены со входами рельсовых цепей, блок приемников сигналов контроля состояния рельсовых цепей, входы которого соединены с выходами рельсовых цепей, и блок формирования кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации, выходы которого соединены с рельсовой линией (рельсовые цепи и приемопередатчики (АУДП) сигнальных частот рельсовых цепей и АЛС). В каждый бортовой комплект входят приемные катушки локомотива, локомотивное устройство безопасности и блок автоматического управления поездом.
Локомотивное устройство безопасности принимает по каналу АЛС, используемому рельсовую линию, сигнальную информацию о допустимой скорости движения. Затем сравнивает допустимую скорость движения с фактической, формирует сигнальные индексы АУДП, соответствующие допустимой и фактической скорости, и обеспечивает совместно с блоком автоматического управления поездом безопасный скоростной режим движения в попутном следовании поездов и остановку перед препятствием в пределах тормозного пути.
Рельсовые цепи, кодируемые сигналами АЛС, используются в процессе определения местонахождения поезда на перегоне. Информационное содержание сигнала АЛС заключается в сигнальном индексе АУДП, соответствующем допустимой скорости движения. Каждый из сигнальных индексов кодируется сигнальной частотой в диапазоне от 10 до 36 Гц. После выполнения двухступенчатой модуляции с применением частоты 60 Гц тягового переменного тока кодовый сигнал поступает в рельсовую линию для передачи на подвижной состав. С приемных катушек сигнал поступает в локомотивное устройство безопасности (см. книгу «Скоростные железные дороги Японии», Москва, "Транспорт", 1984, стр.129-148).
Недостатками известного устройства являются:
- невозможность применения системы на линиях с другими видами локомотивной тяги (например, на линиях Российских железных дорог с автономной тягой, электротягой постоянного тока и электротягой переменного тока частотой 50 Гц) из-за использования при формировании кодовых сигналов АЛС частоты тягового переменного тока (60 Гц) в качестве несущей;
- отсутствие информации о фактической скорости движения поездов со стороны стационарных устройств системы, что снижает информационную безопасность в системе управления движением поездов в условиях отказов системы или поддерживающей инфраструктуры (например, отказов датчиков скорости на подвижном составе, отказов в канале АЛС).
Техническим результатом изобретения является повышение информационной безопасности в устройстве автоматической локомотивной сигнализации за счет формирования посредством стационарного комплекта сигнальных индексов АУДП, соответствующих фактической скорости, а также формирования сигнальных индексов АУДП, соответствующих допустимой скорости с учетом длины поезда, тормозного пути и длины одной рельсовой цепи, занятой хвостовым вагоном впереди идущего поезда, и передачи этих сигнальных индексов на локомотив посредством радиоканала.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее локомотивный комплект, включающий в себя локомотивное устройство безопасности, первый вход которого соединен с выходом приемных локомотивных катушек, входы которых индуктивно связаны с рельсовой линией, и стационарный комплект, включающий в себя блок генераторов сигналов контроля состояния рельсовых цепей, выходы которого соединены со входами рельсовых цепей, блок приемников сигналов контроля состояния рельсовых цепей, входы которого соединены с выходами рельсовых цепей, и блок формирования кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации, выходы которого соединены с рельсовой линией, в локомотивный комплект введено радиоустройство, выход которого соединен со вторым входом локомотивного устройства безопасности, а в стационарный комплект блок формирования фактической скорости, блок измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой поезда, вычислитель блок-участка, блок радиоканала и блок логического контроля последовательного занятия и освобождения поездом рельсовых цепей с учетом местонахождения хвоста впереди идущего поезда и головы следующего поезда, вход которого соединен с выходом блока приемников сигналов контроля состояния рельсовых цепей, один из выходов соединен с первым входом блока формирования фактической скорости, второй соединен со входом блока измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой поезда и третий - с входом вычислителя блок-участка, выход которого соединен с входом блока формирования кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации, дополнительный выход которого соединен с первым входом блока радиоканала, второй вход которого соединен с выходом блока формирования фактической скорости, а выход через антенну связан с радиоустройством локомотивного комплекта, при этом второй вход блока формирования фактической скорости соединен с выходом блока измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой поезда.
Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, так как оно не известно из уровня техники.
Предложенное устройство является промышленно применимым и осуществимым существующими техническими средствами, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. оно явным образом не следует из уровня техники.
Таким образом, предложенное техническое решение имеет изобретательский уровень и соответствует критериям патентоспособности.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит стационарный комплект 1 и локомотивный комплект 2. В комплект 1 входят блок 3 генераторов сигналов контроля состояния рельсовых цепей, выходы которого соединены с входами контролируемых рельсовых цепей; блок 4 приемников сигналов контроля состояния рельсовых цепей, входы которого соединены с выходами рельсовых цепей; блок 5 логического контроля последовательного занятия и освобождения поездом рельсовых цепей с учетом местонахождения хвоста впереди идущего поезда и головы следующего поезда, вход которого соединен с выходом блока 4; блок 6 формирования фактической скорости, первый вход которого соединен с одним из выходов блока 5; блок 7 измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой поезда; вычислитель 8 блок-участка, вход которого соединен с третьим из выходов блока 5; блок 9 формирования кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации, вход которого соединен с выходом вычислителя 8, а выходы соединены с входами рельсовых цепей и с первым входом блока 10 радиоканала.
Второй из выходов блока 5 соединен с входом блока 7 измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой поезда.
Второй вход блока 6 соединен с выходом блока 7.
Второй вход блока 10 соединен с выходом блока 6.
В комплект 2 входят приемные локомотивные катушки 11, локомотивное устройство 12 безопасности, первый вход которого соединен с выходом катушек 12, входы которых индуктивно связаны с рельсовой линией, и радиоустройство 13, выход которого соединен со вторым входом локомотивного устройства безопасности 12.
Вход радиоустройства 13 соединен через антенну с выходом блока 10.
Приборы стационарного комплекта 1 расположены централизованно и выполнены в виде микропроцессорных модулей. Приборы локомотивного комплекта 2 также выполнены в виде микропроцессорных модулей (не показаны).
Параметры сигналов контроля состояния рельсовой линии и кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации на базе технических средств АЛС-ЕН являются применимыми при всех видах тяги.
Устройство работает следующим образом.
Включенный в стационарный комплект 1 блок 5 логического контроля последовательного занятия и освобождения поездом рельсовых цепей с учетом местонахождения хвоста впереди идущего поезда и головы следующего поезда осуществляет сбор данных о состоянии рельсовых цепей по каналу функционирования рельсовых цепей, включающему в себя: блок 3 генераторов сигналов контроля состояния рельсовых цепей, рельсовую линию и блок 4 приемников сигналов контроля состояния рельсовых цепей. С выхода блока 4 на вход блока 5 поступает информация, содержащая идентификаторы свободных и занятых рельсовых цепей по ходу движения поезда.
Блок 5 фиксирует алгоритм последовательного занятия и освобождения рельсовых цепей с учетом местонахождения хвоста впереди идущего поезда и головы следующего поезда в режиме реального времени.
В процессе выполнения данного алгоритма формируется:
- информация, содержащая идентификаторы двух занимаемых поочередно друг за другом по ходу движения головой поезда рельсовых цепей, которая с одного из выходов блока 5 поступает на первый вход блока 6 формирования фактической скорости;
- информация о времени занятия головой следующего поезда рельсовой цепи, которая со второго из выходов блока 5 поступает на вход блока 7 измерения разности во времени фиксации сигнала о занятии двух рельсовых цепей головой следующего поезда;
- информация, содержащая идентификаторы свободных рельсовых цепей между хвостом впереди идущего поезда и головы следующего поезда, а также информация, содержащая идентификаторы занятых рельсовых цепей следующим поездом (между его головой и хвостом), которая с третьего из выходов блока 5 поступает на вход вычислителя 8 блок-участка.
В блоке 6 по каждой паре идентификаторов занимаемых головой поезда рельсовых цепей содержится базовая информация о длине рельсовой линии между контрольными точками (точками момента занятия РЦ), фиксируемыми при вступлении на них головы поезда.
После сравнения информации о времени занятия головой поезда предыдущей и текущей рельсовой цепи блок 7 определяет разность по времени фиксации сигнала о занятии головой поезда текущей пары рельсовых цепей и передает сигнал контроля этой разности на второй вход блока 6.
На основании информационных сигналов с одного из выходов блока 5 о расстоянии, пройденном головой поезда, и о затраченном на это времени с выхода блока 7, поступающих на входы блока 6, последний формирует кодовый сигнал, соответствующий сигнальному индексу АУДП фактической скорости поезда, и передает его на второй вход блока 10 радиоканала.
В вычислителе 8 по идентификаторам свободных рельсовых цепей между хвостом впереди идущего поезда и головой следующего поезда исходя из базовой информации, программно заложенной в вычислителе 8, о возможных расстояниях между поездами определяется значение текущего расстояния.
В вычислителе 8 по идентификаторам занятых рельсовых цепей попутно следующим поездом исходя из базовой информации, программно заложенной в вычислителе 8, о тормозном пути поездов разных категорий определяется требуемое значение тормозного пути.
Вычислитель 8 после сравнения текущего расстояния между попутно следующими поездами и тормозного пути поезда, следующего за впереди идущим поездом, определяет допустимую скорость последнего и передает контрольный сигнал об этой скорости на вход блока 9 формирования кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации.
Блок 9 формирует кодовые сигналы автоматической локомотивной сигнализации, соответствующие сигнальным индексам АУДП допустимой скорости, которые поступают на выходы, связанные с рельсовой линией, для передачи их на приемные локомотивные катушки 11, а также на дополнительный выход, соединенный с другим входом блока 10 радиоканала.
На основании кодовых сигналов, соответствующих сигнальным индексам АУДП фактической и допустимой скорости, поступающих с выходов блоков 6 и 9 на входы блока 10, последний формирует кодовый радиосигнал и передает его через антенну на радиоустройство 13 локомотивного комплекта 2. С выхода радиоустройства 13 кодовый радиосигнал передается на вход локомотивного устройства безопасности 12.
Функцией локомотивного устройства 12 безопасности, входящего в локомотивный комплект 2, является выполнение традиционной программы авторегулирования скорости:
- сравнение допустимой скорости движения с фактической; индикация сигнальных индексов АУДП, соответствующих допустимой и фактической скорости;
- обеспечение совместно с блоком автоматического управления поездом (не показан) безопасного скоростного режима движения поезда в попутном следовании поездов и остановка перед препятствием в пределах тормозного пути.
Для обеспечения этой функции сигнальная информация АУДП поступает в него по двум каналам:
- от локомотивных приемных катушек 11;
- от радиоустройства 13.
Принимаемая от катушек 11 информация содержит сигнальные индексы АУДП, соответствующие допустимой скорости движения, а принимаемая от радиоустройства 13 - сигнальные индексы АУДП, соответствующие фактической и допустимой скорости движения.
Таким образом, взаимодействие функциональных блоков предложенного устройства обеспечивает передачу сигнальных индексов АУДП, соответствующих допустимой и фактической скорости движения, на поезд на базе радиоканала, т.е. без использования рельсовой линии, что повышает информационную безопасность в устройстве, тем самым повышая безопасность движения поездов.