СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАДИОСВЯЗИ
METHOD OF TRAINS CONTROL USING RADIO COMMUNICATION

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Уровень техники
Известна программа (техническое решение), составленная на алгоритмическом языке ПАСКАЛЬ 7.0, для управления и контроля станционными напольными объектами [Программа-тренажер для обучения оператора работе на компьютерной централизации стрелок и сигналов / Ю.И. Полевой и др. // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №200610111 от 09.02.2000]. Для станции Пискалы КБШ ж.д была составлена программа, которая использовалась в учебном процессе вузов ТашИИТ и СамГУПС. Аналогичная программа было составлена для станции Ак-Кавак САЗ ж.д. и была испытана на опытном образце МПЦ в эксплуатационных условиях.
Недостатком программы является то, что она не предусматривает возможности использования радиоканалов для обмена информацией с локомотивами.
Известны технические решения релейно-компьютерной централизации (РКЦ) [Патент 2173278 (РФ). Релейно-компьютерная централизация [Полевой Ю.И. и др. - Опубл. Бюл. 2001, №25, МПК B61L 23/04; Патент 2265541 (РФ). Релейно-компьютерная централизация / Полевой Ю.И., Полевая Л.В. и др. - Опубл. Бюл. 2005, №34, МПК B61L 23/04]. РКЦ позволяет управлять и контролировать напольные объекты с помощью ЭВМ с участием путевых, огневых, стрелочно-управляющих и стрелочно-контрольных реле.
Недостатком технических решений является то, что они не предусматривают обмен информацией с локомотивами с помощью радиосвязи.
Данные технические решения выбраны в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является повышение безопасности движения поездов за счет достоверного формирования управляющих приказов, посредством сравнения результатов работы двух ЭВМ, участвующем в формировании управляющих приказов.
Способ регулирования движения поездов с использованием радиосвязи с осуществляется с помощью станционной ЭВМ (ЭВМС) на которую поступает информация по кабельным линиям о состоянии прилегающих к станции рельсовых цепей перегона, станционным рельсовых цепей, положении стрелок;
локомотивная ЭВМ (ЭВМЛ), на которую поступает информация по радиоканалам с ближайших постов электрической централизации (ЭЦ) о состоянии перегонных и станционных рельсовых цепей, положении стрелок, и информации, хранящейся в памяти о схематическом плане станции, параметрах пути и поезда определяет допустимую и оптимальную скорость поезда для каждой точке пути и выводит на экран навигатора в виде кривой скорости, с локомотива на ЭВМС ближайших постов ЭЦ с участием ГЛОНАСС определяется и по радиоканалу передается информация о местонахождении локомотива, кроме того, на эти же ЭВМС поступают команды от сменного помощника начальника станции (ДСП) или от поездного диспетчера (ДНЦ), отличающийся тем,
что зоной связи между локомотивной радиостанцией (РСЛ) и станционной радиостанцией (РСС) является участок между осями станций смежных с рассматриваемой;
контроль достоверности работы основной станционной ЭВМ (ЭВМСо) осуществляется с участием контрольной станционной ЭВМ (ЭВМСк), которая также получает информацию о напольных объектах, от ДСП или ДНЦ, и информацию по радиоканалу о сформированных для локомотивов приказах, сравнивает ее с результатами своей работы, и, в случае их совпадения, выдает сигнал на ЭВМСо о возможности продолжения ее работы;
выполнение приказов на локомотиве происходит только после получения двух последовательных одинаковых приказов;
программа установки маршрута выполняется в несколько этапов на ЭВМСо и ЭВМСк, первоначально выполняются первый и второй полуциклы на ЭВМСо, сравниваются их результаты, затем полуциклы выполняются на ЭВМСк и так же сравниваются их результаты, затем сравниваются результаты работы обеих ЭВМ, и в случае их совпадения формируется команда на продолжение работы основной машины;
задание маршрутов осуществляется отметкой посредством курсора начала и конца маршрута, при этом фиксируется номер маршрута;
по номеру маршрута проверяется возможность его установки, т.е. проверяется свободность и незамкнутость путевых и стрелочно-путевых участков, участвующих в маршруте;
осуществляется перевод стрелок в надлежащее положение;
осуществляется замыкание стрелок и обнуление исключающего бита (в МРЦ это соответствует обесточиванию реле ЧИ1, ЧИ2 и т.д.);
проверяются в совокупности все условия установки маршрута и формируется приказ на для передачи на локомотивы об установленном (установленных) маршруте (в МРЦ это соответствует возбуждению сигнальных реле С и др.), в дальнейшем осуществляется непрерывный контроль выполнения условий безопасности движения поездов (в МРЦ это соответствует поддержанию в возбужденном состоянии реле КС, С и О - огневого реле).
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для демонстрации способа установки маршрутов и обмена информацией с локомотивами по радиосвязи; на фиг. 2 - схематический план станции с электронными кнопками задания маршрутов; на фиг. 3 - структурная схема организации связи между основной и контрольной ЭВМ, станционными и локомотивными устройствами; фиг. 4 - структура радиосигнала передаваемого на локомотивы; фиг. 5 - структурная схема алгоритма работы станционной ЭВМ и проверка результатов ее работы; фиг. 6, А; 6, Б; 6, В - структурная схема очередности выполнения операций в общей программе; фиг. 7 - фрагмент алгоритма работы программы при установку маршрута (пример).
Описание изобретения
Условные обозначения:
1 - пост ЭЦ;
2 - станционная электронно-вычислительная машина (ЭВМС);
3 - станционная радиостанция (РСС);
4 - путевой приемник (ПП);
5 - путевой генератор (ПГ);
6 и 7 - схемы управления первой и третьей стрелками;
8 - монитор (экран навигатора);
9 - «мышь» - манипулятор управления;
10 - блок сопряжения с радиостанцией (БСР);
11 - путевой блок сопряжения (ПБС);
12 - стрелочный блок сопряжения (СБС);
13 и 14 - линии связи между станционной и локомотивными радиостанциями;
15 и 16 - линии связи путевого приемника и путевого генератора с путевыми трансформаторными ящиками;
17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 и 27 - внутрипостовые линии связи между блоками поста ЭЦ;
28 и 29 - локомотивные электронно-вычислительные машины (ЭВМЛ1, …, ЭВМN);
30 и 31 - локомотивные радиостанции (РСЛ1, …, ЭВМN);
32, 33, 34 и 35 - напольные путевые приборы (путевые ящики с приборами питающих концов (ГТ), и путевые ящики с приборами приемных концов (ПТ));
36 - локомотив;
37 и 38 - основная и контрольная станционные радиостанции соответственно (РССо) и (РССк), являются составными частями РСС 3;
39 и 40 - основная и контрольная станционные ЭВМ соответственно (ЭВМСо) и (ЭВМСк) являются составными частями станционной ЭВМС 2;
41 - линия связи между локомотивными и станционными радиостанциями (содержат связи 13 и 14);
42 - линия связи для передачи информации с основной РССо на контрольную РССк радиостанцию;
43 и 44 - связи ввода/обмена информацией между напольными устройствами, ЭВМСо и ЭВМСк (содержат связи 18, 19, 20, 21, 23, 24, 25);
45 - линия связи для передачи информации от ЭВМСо к РССо;
46 - линия связи для передачи информации от РССо к ЭВМСо;
47 - линия связи для передачи информации от РССк к ЭВМСк;
48 - линия связи для передачи сигнала от ЭВМСк на ЭВМСо;
49, 50, 51, 52, 53, 54 и 55 - биты (в ТУРБО ПАСКАЛЕ 7.0 быйты) для обозначения информации о состоянии перегонных рельсовых цепей РЦ;
56 и 57 - байты информации о номерах установленных маршрутов в нечетной и четной горловинах (1 - номер маршрута приема на первый путь в нечетной горловине, 12 - номер маршрута отправления со второго пути в четной горловине);
58 и 59 - первый и второй полуциклы работы ЭВМС;
60 и 61 - первый блок памяти (1БП) и второй блоки памяти (2БП) (программные или электронные);
62 - компаратор (КМП) (программный или электронный);
63 - третий блоки памяти (3БП) (программный или электронный);
64, 65, 66 и 67 - лини связи (фигурные стрелки для передачи многобайтной информации) для ввода информации о напольных объектах и локомотивах (номера поездов и координаты местонахождения локомотивов);
68, 69, 70, 71, 72, 73 и 74 - линии связи (тонкие линии - однопроводные, жирные - многопроводные) между блоками (69 и 73 - пунктирные линии передают сигналы, биты которых инверсные битам сигналов передаваемых по линиям связи 68 и 72 соответственно);
75, 76 и 77 - порядок выполнения фрагментов алгоритма полуцикла работы ЭВМ, названия которых указано в блоках;
78, 79, 80 и 81 - порядок выполнения фрагментов алгоритма установки маршрутов в горловине, наименования которых указано в блоках;
82, 83 и 84 - порядок выполнения фрагментов алгоритма установки и использования маршрута, наименования которых указано в блоках;
85 - линия связи для ввода информации;
86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93 и 94 - блоки алгоритма установки маршрута, наименования которых указано в блоках;
95 - линия связи для вывода информации.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для демонстрации способа установки маршрутов для станций, где посты ЭЦ по радио связаны с локомотивами.
На посту ЭЦ 1 установлена станционная ЭВМ (ЭВМС) 2. Там же расположена станционная радиостанция РСС 3, путевой приемник ПП 4 для циклического опроса состояний перегонных и станционных рельсовых цепей, путевой генератор ПГ 4 для подачи циклического поочередного питания перегонных и станционных рельсовых цепей, схемы управления первой стрелкой СТР1 6 и третьей стрелкой СТР3 7, монитор (экран навигатора) 8, манипулятор - «мышь» 9, блок сопряжения с радиостанциями БСР 10, путевой блок сопряжения ПБС 11, стрелочный блок сопряжения СБС 12. Перечисленные устройства предназначены для связи станционной ЭВМС с локомотивными радиостанциями РСЛ1, …, РСЛN, трансформаторными ящиками генераторных ГТ 32, 34 и приемных концов ГП 33, 35, установленных на перегоне, а также со станционными трансформаторными ящиками (на фиг. 1 не показаны), изображены внешние 13-16 и внутрипостовые линии связи 17-27. Станционная ЭВМС 2 с помощью связей и радиостанций обменивается информацией с локомотивными ЭВМЛ1, …, ЭВМN, путевыми приборами ПП 4, ПГ 5, ГТ 32 и 34, ПТ 33 и 35. С помощью манипулятора «мышь» 9 сменный помощник начальника станции (ДСП) с участием станционной ЭВМС 2 управляет стрелками, движением поездов, а с помощью монитора 8 контролирует движение поездов, положение стрелок и состояние перегонных и станционных рельсовых цепей.
На фиг. 2 представлен схематический план станции с электронными кнопками НК, Н1К, Н2К, Н3К, ЧК, Ч1К, Ч2К, Ч3К. Задание маршрута осуществляется путем наведения курсора на электронную кнопку начала маршрута с последующим нажатием кнопки на манипуляторе «мышь», и аналогичных действиях с электронной кнопкой конца маршрута.
На фиг. 3 изображена структурная схема организации связи между основной ЭВМСо 39 и контрольной ЭВМСк 40 по шине 48, между станционной основной РССо 37, контрольной РССк 38 и локомотивными радиостанциями (локомотивы - 36) по линиям связи (радиосвязи) 41 и 42. Между радиостанциями и ЭВМ связь осуществляется по линиям связи 45, 46 и 47. Основная ЭВМСо получает информацию от напольных объектов по линии связи 43, от манипулятора «мышь» по линии связи 27, передает информацию на экран навигатора по линии связи 26. По линии связи 46 эта ЭВМ получает информацию о местонахождении локомотивов. Контрольная ЭВМСк получает информацию от напольных объектов по линии связи 44.
Основная ЭВМСо обрабатывает информацию, формирует управляющий приказ и с помощью радиостанции РСС 37 передает информацию по линии связи 41 на локомотивы 36 и по линии связи 42 на контрольную радиостанцию РССк 38. Последняя передает информацию на контрольную ЭВМСк, которая по на основании информации переданной по линии связи 44 формирует свой управляющий приказ и сравнивает его полученным приказом. В случае совпадения результатов работы обеих ЭВМ контрольная ЭВМСк по линии связи 48 передает сигнал на основную ЭВМСо для продолжения работы этой ЭВМ в обычном режиме. Если по линии связи 48 сигнал не будет передан, то основная ЭВМС 39 будет остановлена.
На фиг. 4 представлена структура радиосигнала передаваемого с основной ЭВМСо на локомотивные радиостанции. Позиции 49, 50. 51, 52, 53, 54 и 55 предназначены для информации о состоянии перегонных рельсовых цепей (на каждую рельсовую цепь предусматривают одну позицию). Позиции 56 и 57 предусматривают для передачи номеров установленных (замкнутых, с проверкой всех условий безопасности движения) в горловинах маршрутов. На двухпутных и многопутных участках количество позиций (56 и 57) соответствует количеству групп враждебных маршрутов в горловинах станции. Все перечисленные сигналы (импульсы или биты информации 49-57) воспринимают радиостанции всех локомотивов, которые находятся в зоне связи со станционными радиостанциями. Зоной связи станционных радиостанций с локомотивными радиостанциями является участки пути от оси предыдущей станции до оси последующей. Участок перегона, который контролируется за счет путевых приборов (на станции установлены путевой генератор и путевой приемник), является участок пути от станции до середины перегона. Такое расположение зон связи и контроля позволяют обеспечить нормальное регулирование движения поездов.
На каждом локомотиве для связи со станционными радиостанциями предусматриваются по две радиостанции. В момент пересечения локомотивом оси станции одна локомотивная радиостанция отключается от станционной радиостанции предыдущей станции и устанавливается связь с радиостанцией впереди лежащей станции, другая радиостанция остается на связи с радиостанцией станции, на которой находится локомотив. На каждом локомотиве предусмотрен приемник ГЛОНАСС, что позволяет определять местонахождение этого локомотива. Из всей информации, переданной на локомотивы ЭВМЛ выбирает ту, которая нужна (предназначена) для данного поезда в данный момент времени. Это может быть осуществлено потому, что на локомотиве известно его местонахождение.
На фиг. 5 представлен фрагмент алгоритма работы станционной ЭВМС и проверки результатов ее работы. Для осуществления контроля достоверной работы программы предусмотрены первый 58 и второй 59 полуциклы. В каждом цикле выполняются подпрограммы - полуциклы, которые отличаются тем, что имена переменных второго полуцикла имеют дополнительный символ, например «_», и небольшим дополнением ко второму полуциклу - подпрограмма сравнения результатов работы ЭВМ в обоих полуциклов. Каждая из частей программ (первый и второй полуциклы) получает по независимым связям 64 и 66 информацию о напольных объектах, и по связям 65 и 67 информацию о номерах поездов и их местонахождении. В конце каждого полуцикла информация из блоков 58 и 59 записывается в блоки памяти 1БП 60 и 2БП 61 (программные - записываются значения переменных, или электронные - переключаются триггеры в соответствии со значениями переменных). По линии 68 передается прямой код, по линии 69 - инверсный (для повышения достоверности работы программы). При появлении сигнала на линии 70, компаратор 62 сравнивает сигналы передаваемые по линиям 72 и 73, и, в случае их соответствия выдает сигнал на линию 74, благодаря чему информация с блока 1БП 60 по линии 71 записывается в блок памяти 3БП 63 для ее дальнейшей трансляции по линии 45 на радиостанцию 37 и далее на локомотивы. После получения на локомотиве двух следующих подряд сигналов с одинаковой информацией происходит их запись в память локомотивной ЭВМ - (ЭВМЛ) (на фигурах не показана). Затем ЭВМЛ осуществляет логическую проверку сигнала, т.е. возможен ли в данный момент времени, в данной точке пути с учетом предыдущей информации о поездах, установленных маршрутах и т.д., сигнал с такой информацией.
На фиг. 6 и 7 представлены фрагменты алгоритма установки и контроль использования маршрута. Основной алгоритм (фиг. 6, А) состоит из трех последовательно выполняемых частей программ: установка направления движения на прилегающих перегонах 75, установка и контроль использования маршрута в нечетной горловине 76, установка и использование маршрута в четной горловине 77. Очередность установки маршрутов (фиг. 6, Б): первый маршрут 79, второй маршрут 79, другие маршруты 80, шестой маршрут 81. Очередность выполнения фрагментов маршрутных команд (фиг. 6 В): установка маршрута 82, размыкание маршрута 83, искусственная разделка и отмена маршрута 84.
На фиг. 7 приведен фрагмент алгоритма программы для демонстрации способа: установка нечетного маршрута приема на первый путь, где показаны каналы ввода и вывода, а также блоки алгоритма установки маршрута. Канал ввода информации 85, блок ввода информации 86, блок определения номера маршрута 87, блок контроля номера маршрута 88, контроль возможности установки нечетного маршрута приема на первый путь 89 (соответствует работе цепи реле КС в схеме МРЦ), перевод маршрутных и охранных стрелок, а также стрелок улавливающих тупиков 90, блок замыкания стрелок и сброса замыкающего бита 91, блок установки бита формирования радиосигнала 92 (соответствует работе цепи реле С в схеме МРЦ), блок кодирования радиосигнала 93, блок вывода информации 94, канал вывода информации 95. Алгоритма работы программы соответствует работе схем контрольно-секционных и сигнальных реле приведенных в альбоме типовых решений МРЦ-9.