Способ управления автоматической переездной сигнализацией
METHOD OF AUTOMATIC CROSSING SIGNALING SYSTEM MANAGEMENT

Известен способ управления автоматической переездной сигнализацией, реализованный в устройстве, в котором на питающем конце в рельсовую линию подаются зондирующие импульсы и по времени поступления отраженных импульсов от колесной пары поезда вычисляется скорость и координата поезда и принимается решение о закрытии переезда (Авторское свидетельство СССР №1342796, МПК B61L 29/32, опубл. БИ №37, 1987 г. «Устройство для автоматического ограждения переезда», авторы Е.Г. Угрюмов, Ю.А. Бакулин, Ю.А. Ерохин).
Недостатком способа является низкая точность определения координаты поезда из-за высокой его чувствительности к изменениям первичных параметров рельсовой линии, а именно, продольного сопротивления рельсовой линии, увеличение которой приводит к значительным затуханиям зондирующих импульсов и появлению паразитных импульсов вносящих погрешности в определении скорости поезда, а соответственно низкая безопасность движения.
1
Известен также способ управления автоматической переездной сигнализацией, заключающийся в том, что в рельсовую линию на питающем конце непрерывно подают сигнал переменного тока и на том же конце непрерывно измеряют амплитуду напряжения и тока и по предварительно измеренным амплитудам напряжения и тока при различных значениях координаты расположения поездного шунта от релейного до питающего конца рельсовой линии формируют множество значений напряжения U, тока и соответствующих им координат поезда , с помощью которых составляют систему уравнений координаты расположения поезда, правую часть которой приравнивают к значениям координат поезда , и, решая систему уравнений, определяют коэффициенты  уравнения координаты поезда затем, измеряя текущее значение напряжения и тока, уравнением координаты поезда определяют текущую координату на участке приближения и определяют скорость поезда на участке, а с учетом возможного ускорения поезда, определяют фактическую координату закрытия переезда (Патент РФ на изобретение RU №2281219 С1, кл. B61L 29/22, опубл. БИ №22, 2006 г. «Способ управления автоматической переездной сигнализацией», автор Е.М. Тарасов).
Недостатком способа является низкая безопасность движения из-за низкой точности определения координаты поезда, а соответственно, и его скорости, т.к. вследствие механических и климатических воздействий на рельсовые линии изменяются ее первичные параметры и нарушается соответствие значений напряжений и токов координате поезда при определении коэффициентов  уравнения координаты поезда, и следовательно, при определении текущей координаты поезда с предварительно определенными коэффициентами  уравнения координаты поезда, появляется ошибка, которая со временем увеличивается. Скорость, определенная при ошибочной координате неточная, и это приводит к неверному определению фактической координаты закрытия переезда и нарушению безопасности движения поездов.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение безопасности движения за счет повышения точности определения координаты и скорости поезда, а следовательно и фактической координаты закрытия переездных ограждающих устройств за счет верификации определенной уравнением координаты расположения поезда  текущей координаты с координатой начала участка приближения фиксированной длины, при неравенстве значений, т.е. появлении ошибки, корректируя коэффициенты  уравнения координаты поезда, добиваются равенства вычисленной координаты поезда фактической координате, затем определяют скорость поезда и фактическую точную координату закрытия переезда.
1
1
Технический результат достигается тем, что в рельсовую линию на питающем конце непрерывно подают сигнал переменного тока и на том же конце непрерывно измеряют амплитуду напряжения и тока при различных значениях координаты расположения поездного шунта от релейного до питающего конца рельсовой линии и формируют множество измеренных значений напряжения U, тока I и соответствующих им координат поезда , с помощью которых составляется система уравнений координаты расположения поезда, правую часть приравнивают к значениям координат поезда  и, решая систему
, i=1, 2, …, n,
1ij
1ij
где  - координаты расположения поезда, при которых измерены U и I; определяют коэффициенты  уравнения координаты поезда, затем, измеряя текущее значение напряжения и тока, определяют текущую координату поезда на участке приближения
,
а скорость поезда на участке определяют по формуле
,
i
где  - текущая координата поезда,
- предыдущая координата, пройденная поездом за время ,
и с учетом возможного его ускорения определяют фактическую координату закрытия переезда по формуле:
, i=1, 2, …, n,
где - длина участка приближения к переезду,
- время, необходимое для закрытия переезда (табличное значение),
i
a - ускорение движения поезда на участке приближения, вычисляемое по кривой скорости поезда,
согласно изобретению в момент вступления поезда на участок приближения сравнивают текущую координату поезда , определенную уравнением, с длиной участка приближения, при неравенстве значений корректируют коэффициенты  уравнения координаты поезда, при равенстве значений -определяют скорость поезда и при его ускорении определяют фактическую координату и время закрытия переезда.
В основе способа управления переездными ограждающими устройствами лежит определение точной фактической координаты закрытия переезда, и обеспечение минимального времени закрытого состояния переездов. Каждый раз, в момент вступления поезда на участок приближения переезда осуществляют верификацию вычисленной уравнением координаты поезда с координатой начала участка приближения фиксированной длины и при неравенстве значений, корректируя коэффициенты  уравнения координаты поезда, добиваются равенства вычисленной координаты поезда фактической координате поезда, а затем определяют скорость поезда и с учетом возможного его ускорения вычисляют фактическую координату закрытия переезда, и по ним управляют ограждающими устройствами переезда. Координату и скорость поезда определяют по значению скорректированного уравнения координаты поезда, аргументами в которой являются измеренные значения амплитуд напряжения и тока на питающем конце рельсовой цепи участка приближения.
На фиг. 1 изображена блок-схема алгоритма работы автоматической переездной сигнализации.
На фиг. 2 представлены временные интервалы функционирования системы.
Способ осуществляется следующим образом.
0
0
1
1
0
0
При вступлении поезда на участок приближения (t, l) (фиг. 2) фиксируется момент вступления поезда на участок приближения (шаг 1) (фиг. 1) и начинается непрерывное измерение амплитуды напряжения U и тока I на питающем конце рельсовой цепи участка приближения ((t, l), шаг 2). По измеренным значениям по формуле
,
ф
0
0
1i
1i
вычисляют текущую координату  в момент вступления поезда на участок приближения к переезду (шаг 3) и эта вычисленная координата сравнивается с фактической координатой головы поезда x на релейном конце рельсовой линии участка приближения (по координате изолирующего стыка релейного конца), проверяют условие  (шаг 4). При неравенстве значений, корректируя коэффициенты  уравнения координаты поезда и циклически возвращаясь к определению текущей координаты поезда, коэффициенты корректируются до тех пор, пока не достигнет равенство вычисленной и фактической координат (t, l). После достижения равенства вычисленной координаты поезда фактической координате поезда циклически измеряют текущие значения напряжения U и тока I на питающем конце рельсовой цепи участка приближения (шаг 5). По скорректированному уравнению координаты поезда определяют его текущую координату поезда  и скорость поезда  на участке приближения (шаг 6) по формуле:
,
и с учетом возможного его ускорения определяет фактическую координату закрытия переезда
i=1, 2, …, n,
где  - длина участка приближения к переезду,
- время, необходимое для закрытия переезда, которое зависит от типа переезда и таблично задается (В.Д. Бубнов, В.С. Дмитриев. Устройства СЦБ их монтаж и обслуживание: Полуавтоматическая и автоматическая блокировка. М.: Транспорт, 1989. - С. 304),
1
a - ускорение движения поезда на участке приближения, вычисляемое по кривой скорости поезда для конкретного переезда (А.М. Бабичков, П.А. Гурский, А.П. Новиков. Тяга поездов и тяговые расчеты. М.: Транспорт, 1971. - С. 280).
ф
max
ф
max
ф
max
1
1
1
1
1
2
1
2
p
3
1
ф
max
1
p
ф
min
2
3
p
2
3
ф
max
p
Затем проверяют условие v<v (шаг 7), если «нет», то констатируется факт равенства v=v на участке приближения (шаг 8) (т.к. v не может быть больше v), и с координаты l или времени t закрывают шлагбаум (шаг 9). Если имеет место условие «да», то проверяют ускорение: если скорость увеличивается (шаг 10), то также шлагбаум закрывают с координаты l или времени t (шаг 9). Если скорость уменьшается (шаг 11), то с координаты l до l или времени t до t корректируется задержка времени включения шлагбаума (t=t-t). Если скорость v=v, то шлагбаум закрывают в момент времени t, а т.к. скорость большая, то излишнего времени на ожидание нет (t=30-40 с). Если минимальная v=v то и время закрытого состояния переезда небольшое от t до t (t=t-t) (шаг 13). Если скорость поезда v<v, но постоянна (шаг 12), то также вычисляют координату, с которой производят закрытие переезда, и время закрытого состояния переезда t также небольшое(шаг 13).
В качестве функции напряжения и тока в уравнении координаты поезда  используют ортогональные многочлены Лежандра, Лагерра, Эрмита, Лорана или степенной полином Колмогорова-Габора. Коэффициенты  - предварительно определяют следующим образом.
Априорно измеряют амплитуды напряжения и тока на питающем конце рельсовой линии в зависимости от координат нахождения поезда и формируют массив данных в виде
- координата вступления поезда на участок приближения
текущие координаты поезда
- координата переезда,
где  - длина рельсовой линии участка приближения. По полученным данным составляют систему уравнений координаты поезда в виде
и, решая систему, как, например, методом Гаусса, определяют искомые коэффициенты , которые формируют уравнение координаты поезда. Данный прием широко применяется при интерполяции функций для получения интерполяционного уравнения процессов (И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике. - М.: Наука, 1980 - 976 с.).
Корректировка коэффициентов уравнения координаты поезда осуществляют алгоритмом корректирующих приращений (Дж Ту, Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. - М.: Мир, 1978. - С. 247-250).
Предлагаемый способ управления автоматической переездной сигнализацией обеспечивает по сравнению с существующими следующие технико-экономические преимущества:
- обеспечивается контроль точности вычисления текущей координаты поезда в каждый раз в момент его вступления на участок приближения за счет верификации вычисленной координаты с фактической;
- обеспечивается точность определения координаты поезда посредством корректировки коэффициентов уравнения вычисления координат поезда в случае появления ошибки вычисления текущей координаты поезда;
- минимизируется время закрытого состояния переезда от скорости поезда на участке приближения за счет непрерывного измерения скорости и координаты поезда;
- сокращается расход электроэнергии за счет небольшого времени включенного состояния ограждающих устройств переезда;
- повышается безопасность движения поездов благодаря незначительному времени простоя автотранспорта перед закрытым переездом и точного определения фактической координаты закрытия переезда для автотранспорта;
- улучшается экологическая обстановка в зоне переездов из-за малого времени простоя автотранспорта.