СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ПОМОЩЬЮ РАДИОСИГНАЛОВ
METHOD OF CONTROLLING MOVEMENT OF TRAINS USING RADIO SIGNALS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано для регулирования движения поездов.
Уровень техники
Известен способ регулирования движения поездов с использованием тональных рельсовых цепей с централизованным размещением оборудования [Типовые материалы для проектирования 410306-ТМП. Автоблокировка с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования АБТЦ-03. ОАО «РЖД», Филиал института по проектированию сигнализации, централизации, связи и радио на железнодорожном транспорте «ГИПРОТРАНССИГНАЛСВЯЗЬ» 2004 г.]. Информация о состоянии путевых участков формируется с помощью рельсовых цепей и по линейным проводам передается на прилегающие к перегону станции. На подвижной состав информация о состоянии впередилежащих путевых участках передается с помощью напольных светофоров и системы АЛС.
Недостатками способа является: использование напольных и локомотивных светофоров; большое количество жил кабеля на перегоне; невысокая точность определения координаты хвоста впередиидущего поезда; стандартные требования для каждого из блок-участков по их длине с целью обеспечения снижения скорости или полной остановки поезда; использование нескольких несущих и модулирующих частот; а так же наличие путевых приборов; возложение на машиниста обязанности по определению оптимальной и предельно допустимой скорости движения, основанном на опыте ведения поезда с учетом плана и профиля пути, параметров поезда и недостатков системы пневматических тормозов.
Известен способ регулирования скорости движения поездов, который воплощен в устройстве КЛУБ. Устройство предназначено для повышения безопасности в поездной и маневровой работе путем приема сигналов АЛС и отображения их у машиниста, измерения и отображения скорости движения, исключения несанкционированного трогания локомотива, контроля скорости движения, контроля торможения перед светофором с запрещающим сигналом, контроля бодрствования и бдительности машиниста, формирования сигналов на систему автоматического управления торможением (САУТ).
Локомотивный блок индикации отображает машинисту локомотива следующую информацию:
- сигналы светофоров (зеленый, желтый, красно-желтый, белый, белый мигающий и красный);
- количество свободных блок-участков - 5;
- скорость движения локомотива - трехразрядное десятичное число зеленого цвета;
- допустимая скорость проследования впередистоящего путевого светофора (контролируемая скорость) - трехразрядное десятичное число красного цвета;
- допустимая скорость движения в данной точке пути, индицируется вместо допустимой скорости проследования впередистоящего светофора (в тех же знакоместах) при движении к путевому светофору с красным огнем - трехразрядное десятичное число красного цвета;
- направление движения по стрелочному переводу (прямо либо с отклонением) - точечными индикаторами соответственно зеленого и желтого цвета;
- предварительная световая сигнализация контроля бодрствования или контроля бдительности машиниста - индикатором красного цвета.
Недостатками способа, где используются системы КЛУБ и АБ, является: использование напольных и локомотивных светофоров; большое количество жил кабеля на перегоне; невысокая точность определения координаты хвоста впередиидущего поезда; стандартные требования для каждого из блок-участков по их длине с целью обеспечения снижения скорости или полной остановки поезда; использование нескольких несущих и модулирующих частот; а так же наличие путевых приборов; возложение на машиниста обязанности по определению оптимальной и предельно допустимой скорости движения, основанном на опыте ведения поезда с учетом плана и профиля пути, параметров поезда и недостатков системы пневматических тормозов.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное техническое решение, является расширение функциональных возможностей, повышение безопасности движения поездов, повышения надежности устройств автоматики и телемеханики, снижение затрат на строительство и эксплуатацию станционных, перегонных и локомотивных устройств регулирования движения поездов, повышение пропускной способности, снижение затрат электроэнергии на тягу поездов, повышение точности выполнения графика движения поездов, снижение износа подвижного состава и верхнего строения пути.
Технический результат достигается за счет способа регулирования движения поездов с помощью радиосигналов, которые передают информацию о состоянии впередилежащих участков, причем на локомотивах устанавливают ЭВМ и по две радиостанции, а на станциях - ЭВМ и по одной радиостанции, которые обеспечивают радиосвязь с впередилежащей и позади лежащей станциями посредством локомотивных и станционных радиостанций и станционных ЭВМ, при этом при вступлении локомотива на перегон локомотивная ЭВМ получает системный номер с поста ЭЦ впередилежащей станции и сохраняет его при следовании по перегону, следующей станции и следующему перегону, кроме того, локомотивная ЭВМ получает информацию о состоянии блок-участков, которые входят в зону контроля станции, а именно, о блок-участках половины перегонов прилегающих к станции, а так же получает информацию о номере пути приема и отправления и прогнозном времени приема и отправления, на основании полученной информации и информации записанной в память локомотивной ЭВМ о путевом развитии всего участка следования локомотива, плане и профиле пути, причем локомотивная ЭВМ определяет количество свободных блок-участков перед поездом, конфигурацию маршрута с марками стрелочных крестовин, скорость движения поезда по перегонам и станциям и передает информацию о скорости на устройство управления движением поезда, которое регулирует позиции локомотивного контроллера и крана машиниста, поддерживая оптимальную скорость, при этом с локомотива на посты ЭЦ впередилежащей и позади лежащей станций передают координату местонахождения локомотива для отслеживания его движения на станции и посту диспетчерской централизации.
Общие положения по реализации работы системы по реализаций способа регулирования движения поездов.
Система содержит устройства и приборы, размещенные на перегонах, постах ЭЦ и локомотивах. На перегонах предусмотрены короткие рельсовые цепи длиной 400-600 м. Состояние рельсовых цепей половины перегона, прилегающего к станции (зона контроля состояний путевых участков), контролируются с участием одного путевого генератора и одного путевого приемника, установленных на посту ЭЦ. Путевые трансформаторы, установленные у рельсовых линий, соединены с постом ЭЦ малопроводной линией связи (4-6 проводов). Сигналы с приемных концов рельсовых цепей передаются на пост ЭЦ поочередно с временным разделением сигналов.
На постах ЭЦ и локомотивах установлены станционные и локомотивные ЭВМ (СЭВМ и ЛЭВМ). Связь между постами ЭЦ и локомотивами осуществляется по радиоканалу. На станции устанавливается одна радиостанция (СЭВМ), на локомотивах по две радиостанции (ЛРС1 и ЛРС2). Локомотивы, находящиеся на станции, связаны одним каналом связи со станционной радиостанцией, а локомотивы, находящиеся на перегоне, связаны другим каналом связи со станционными радиостанциями, находящимися на постах ЭЦ станций, ограничивающих перегон станций (зона связи). Зона связи станционной радиостанции распространяется на участок от границы одной смежной станции до границы другой смежной станции.
В памяти ЛЭВМ введена информация о путевом развитии (с учетом марок крестовин стрелочных переводов), плане и профиле пути, номерах станционных радиостанций (аналогично номерам сотовых телефонов) всего участка следования локомотива в составе поезда.
Во время движения поезда по перегону со станции, ограничивающей перегон, по радиоканалу поступает информация о состоянии всех блок-участков, а система спутниковой навигации позволяет определить местонахождение локомотива. Это дает возможность ЛЭВМ определить количество свободных блок-участков перед поездом. Со станции приема по радиоканалу на локомотив поступает информация об установленных маршрутах приема и отправления, времени прибытия (отправления) поезда на станцию. При нахождении поезда на станции на локомотив по радиоканалу поступает информация о маршруте отправления, состоянии блок-участков удаления (12 участков), времени отправления поезда. Перечисленная информация позволяет с участием ЛЭВМ и устройства управления движением поезда (УУДП) осуществить безопасное автоматическое регулирование движением поезда и выбрать оптимальную скорость движения.
Детальное описание работы системы по реализации способа регулирования движения поездов.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 изображен план участка и зоны взаимодействия станционных радиостанций с локомотивными, а также зоны контроля перегонных участков на прилегающих станциях; на Фиг. 2 - структурная схема изображены устройства для реализации способа; На Фиг. 3 - фрагмент локомотивного пульта-табло второго поезда; На Фиг. 4 - временная диаграмма обмена информации между локомотивами и постами ЭЦ.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1, 2, 3 и 4 приведены следующие обозначения:
1, 2, 3 - станции А, Б, В;
4, 5 - перегоны АБ, БВ,
6, 7 - прилегающие к станции 1 блок-участки слева и справа;
8, 9 - прилегающие к станции 2 блок-участки слева и справа;
10, 11 - прилегающие к станции 3 блок-участки слева и справа;
12 - зона связи радиостанции ст. 1 с локомотивными радиостанциями;
13 - зона связи радиостанции ст. 2 с локомотивными радиостанциями;
14 - зона связи радиостанции ст. 3 с локомотивными радиостанциями;
15 - прилегающая к ст. 1 зона контроля перегонных рельсовых цепей;
16, 17 - прилегающие к ст. 2 зоны контроля перегонных рельсовых цепей;
18 - прилегающая к ст. 3 зона контроля перегонных рельсовых цепей;
19 - второй локомотив под номером 2222 (фиг. 3);
20 - локомотивная ЭВМ;
21 - первая локомотивная радиостанция;
22 - вторая локомотивная радиостанция;
23 - локомотивный пульт-табло;
24 - устройство управления движением поездом;
25 - приемник системы спутниковой навигации;
26 - первая внутренняя локомотивная связь;
27 - первая внутренняя локомотивная связь;
28 - вторая внутренняя локомотивная связь;
29 - третья внутренняя локомотивная связь;
30 - четвертая внутренняя локомотивная связь;
31 - первый локомотивный вход-выход;
32 - второй локомотивный вход-выход;
33 - третий локомотивный вход;
34 - внешняя локомотивная связь;
35 - локомотивное депо;
36 - деповская ЭВМ;
37- деповский пульт-табло;
38 - внутренняя деповская связь,
39 - пост ЭЦ;
40 - станционная ЭВМ;
41 - микропроцессорная централизация;
42 - станционная радиостанция;
43 - станционный пульт-табло;
44 - первая внутренняя станционная связь;
45 - вторая внутренняя станционная связь;
46 - третья внутренняя станционная связь;
47 - первый локомотив;
48 - десятый локомотив;
49 - номер второго поезда - 2222 индицируется на локомотивном пульте-табло этого поезда;
50 - время приема (отправления) второго поезда 2222 (системный номер 2 на фиг. 4) индицируется на локомотивном пульте-табло этого поезда;
51 - номер пути приема - 3 (отправления) второго поезда 2222 индицируется на локомотивном пульте-табло этого поезда;
52 - количество свободных блок-участков - 12 перед вторым поездом;
53 - координаты второго поезда, передаваемые на станции приема и отправления;
54 - системный номер второго поезда - 2 присвоенный СЭВМ ст. приема;
55 - время прибытия - 15=20 второго поезда на ст. приема;
56 - номер пути приема - 2 второго поезда на станции приема;
57 - координаты первого поезда, передаваемые на ст. приема и отправления;
58 - системный номер второго поезда - 2 присвоенный СЭВМ ст. приема;
59 - время прибытия - 15=10 первого поезда на ст.приема;
60 - номер пути приема - 1 первого поезда на станции приема;
61 - состояние блок-участков у станции приема;
62 - системный номер десятого поезда - 10 присвоенный СЭВМ ст. приема (предыдущий цикл передачи радиосигнала);
63 - координаты, второго поезда передаваемые на станцию приема и отправления;
64 - системный номер второго поезда - 2 присвоенный СЭВМ ст. отправления;
65 - нет;
66 - нет;
67 - координаты первого поезда, передаваемые на ст. приема и отправления;
68 - системный номер второго поезда - 2 присвоенный СЭВМ ст. отправления;
69 - нет;
70 - нет;
71 - состояние блок-участков у станции отправления;
72 - системный номер десятого поезда - 10 присвоенный СЭВМ ст. отправления (предыдущий цикл передачи радиосигнала).
На Фиг. 1 изображен план участка со станциями 1, 2 и 3; перегонами 4 и 5; блок-участки прилегающие к станциям 6, 7, 8, 9, 10 и 11; зоны двухсторонней связи ст. 1-12, ст. 2-13 и ст. 3-14; зоны контроля прилегающих к станциям частей перегонов (половины перегона с каждой стороны станции) у ст. 1-15; у ст. 2-16 и 17; у ст. 3-18 и поезд с локомотивом 19.
На Фиг. 2 представлена структурная схема устройства для реализации способа, где изображен: локомотив 19 с локомотивной ЭВМ (ЛЭВМ) 20, первой и второй радиостанциями ЛРС1 21, ЛРС2 22, локомотивным пультом табло 23, устройством управления движения поезда 24, системой спутниковой навигации (ССН) (приемником) 25 и связями 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33 и 34; аппаратура депо 35: деповская ЭВМ (ДЭВМ) 36, деповской пульт-табло (ДПТ) 37, связь 38; пост ЭЦ 39 с аппаратурой: станционная ЭВМ (СЭВМ) 40, микропроцессорная централизация (МПЦ) 41, станционная радиостанция (СРС) 42, станционный пульт-табло СПТ 43 и связи 44, 45, 46, а также уже упомянутая связь 13, которая связывает пост ЭЦ со всеми локомотивами 47, 48 и ранее упомянутый локомотив 19, и ранее упомянутая связь 14, которая связывает эти же локомотивы с постом ЭЦ (на Фиг. 2 не показан) смежной станции.
Локомотивы (один из них 19) перед выходом из депо получают информацию от деповских ЭВМ (ДЭВМ) 36 с участием деповского пульта-табло ДПТ 37 о путевом развитии, плане и профиле пути, номерах радиостанций всех железнодорожных станций (если она не хранятся в памяти ЛЭВМ 30), а также дополнительную информацию о координатах и скорости проследования опасных местах (на Фиг. 2 это не отражено). Передача информации происходит с участием связей 34 и 38. Кроме того, первая и вторая локомотивные радиостанции ЛРС1 21 и ЛРС2 22 через входы 31 и 32 получают информацию по связям 13 и 14 соответственно с постов ЭЦ (на Фиг. 2 показана аппаратура только одного поста ЭЦ 39) смежных станций или только с одного поста ЭЦ, если поезд находится на самой станции. Посредством входа 33 система спутниковой навигации (приемник) 25 получает информацию о месте нахождения локомотива 19, а локомотивная ЭВМ (ЛЭВМ) (20) определяет оптимальную скорость движения поезда в каждой точке пути. Информация об этой скорости передается на устройство управления движением поезда (УУДП) 24, которое осуществляет переключение позиций локомотивного контроллера и крана машиниста (на Фиг. 2 эти органы управления не показаны). Для контроля за движением поезда и управления при возникновении нештатной ситуации предусмотрен локомотивный пульт-табло (ЛПТ) (23). Между локомотивными приборами предусмотрены связи 26, 27, 28, 29, 30. Приборы поста ЭЦ 39: станционный пульт-табло 43, приборы микропроцессорной централизации (МПЦ) 41, станционная ЭВМ (СЭВМ) 40 и станционная радиостанция (СРС) 42 осуществляют и передают информацию о состоянии блок-участков, стрелок и путевых станционных участков на локомотив. Кроме того, станционная ЭВМ (СЭВМ) 40 и станционная радиостанция (СРС) 42 осуществляют прием радиосигнала с поезда, когда он подходит к станции или вступает на перегон. Сигнал с локомотива инициирует система (ССН) 25, когда поезд занимает участки 7, 9, 11 (Фиг. 1) с локомотива передается сигнал соответствующий номеру станционной радиостанции впередилежащей железнодорожной станции и между ними устанавливается радиосвязь (движение слева направо). Когда поезд освобождает участки 6, 8 и 10 связь между локомотивом и позади лежащей станцией прекращается. При установке связи станционная ЭВМ (СЭВМ) 40 присваивает локомотиву системный номер (1, 2,…10) (на Фиг. 4) позиции 54 и 58, которые соответствуют интервалам времени, выделенным для связи с впередилежащими железнодорожными станциями, позиции 64, 68 - интервал времени, выделенный для связи с позади лежащими железнодорожными станциями.
На Фиг. 3 представлен фрагмент локомотивного пульта-табло, где в позиции 49 указан номер поезда, в позиции 50 указано время прибытия поезда на впередилежащую станцию, в позиции 51 указан номер пути приема (отправления), в позиции 52 указано количество свободных блок-участков перед поездом, которое определяется с помощью локомотивной ЭВМ
(ЛЭВМ)
На фиг. 4 представлены фрагменты временных диаграмм двухсторонней радиосвязи локомотива с постом ЭЦ, станций приема и отправления. Поезда, находящиеся на перегоне (поезд 19), по радиоканалам связаны одновременно с двумя постами ЭЦ ст. 2 и 3 (Фиг. 1). Зона радиосвязи локомотива 19 с постом ЭЦ ст. 2 соответствует линии 13, а с постом ЭЦ ст. 3 соответствует линии 14. На локомотив передается информация о состоянии блок-участков, которые находятся в зоне контроля этих станций, т.е. с блок-участков в зонах контроля 15 и предыдущего (на фиг. 1 не обозначен) от ст. 1, с блок-участков 16 и 17 от ст. 2, с блок-участков в зонах контроля 16 и 17 от ст. 2, и с блок-участков 18 и следующего блок-участка (на Фиг. 1 не приведен) от ст. 3. Радиоканал 13 между локомотивом 19 и постом ЭЦ ст. 2 устанавливается с момента вступления поезда на блок-участок 7, а прекращение работ этого радиоканала происходит при вступлении поезда на блок-участок 10. Вступление поезда на упомянутые блок-участки определяется с помощью локомотивного приемника спутниковой системы навигации 25 (Фиг. 2).
При вступлении поезда 2222 (позиция 49 на Фиг. 3) на блок-участок 9 (Фиг. 1) станционной ЭВМ (СЭВМ) 40 впередилежащей станции 2 поезду присваивается системный номер 2 (позиция 54 на Фиг. 4), а при вступлении впередиидущего поезда на этот же блок-участок ему присваивается системный номер 1 (позиция 58 на Фиг. 4). Полученная информация хранится в памяти станционной ЭВМ (СЭВМ) 40 (Фиг. 2) и в памяти локомотивной ЭВМ (ЛЭВМ) 20. Кроме того, на локомотив с системным номером 2222 передается информация о времени прибытия поезда на впередилежащую станцию 15=20 позиция 55 (Фиг. 4), и номер пути приема 2 позиция 56. На впередиидущий поезд передается аналогичная информация в позициях 58, 59, 60. При дальнейшем движении поездов на локомотивы передается информация о состоянии блок-участков зоны контроля 18 со ст. 3. Перечисленная информация, а также информация с предыдущей станции передается на все локомотивы, которые находятся зоне связи (позиции 13 и 14), но локомотивные ЭВМ (ЛЭВМ) 20 используют информацию, относящуюся к этим локомотивам. Так локомотивная ЭВМ (ЛЭВМ) с системным номером поезда 2 использует информацию, указанную в пунктах 54, 55, 56 и 61. С локомотивов на станции приема и отправления передается информация о местонахождения локомотивов, которая указана в пунктах 53 и 57. Эта информация передается в момент времени относящийся к своему локомотиву (для поезда с системным номером 2 это время соответствует пунктам 54, 55 и 56). Между временем передачи информации на локомотивы со смежными системным номерами устраивается интервал 1, а между приказами - интервал 2. Затем начинается новый цикл передачи приказов, который относится к поезду с системным номером 10 (пункты 62 и 72). Аналогично приказам с впередилежащей станции (пункты 53-62) передаются сигналы с позади лежащей станции. Это сделано для однотипности приказов, которые передаются навстречу поезда и по ходу поезда. Фактически приказы по ходу поезда нужны только для контроля блок участков и местонахождения локомотивов (63, 67, 71). Пункты 65, 66, 69 и 70 остаются неиспользованными.