УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ МАНЕВРОВЫМ ЛОКОМОТИВОМ
CONTROL DEVICE OF SHUNTING LOCOMOTIVE

Изобретение относится к устройствам организации и управление движением на железных дорогах и средствам техники безопасности на железнодорожном транспорте.
«Уровень техники»
Известно устройство (1) управления маневровым локомотивом, содержащее установленный на переносном пульте блок ввода команды, соединенный через блок кодирования с передатчиком, блок выявления аварийных ситуаций, подключенный одним входом к датчику пространственного положения составителя, а другим, к блоку кодирования, и приемник, а на локомотиве локомотивный передатчик и локомотивный приемник, соединенный через дешифратор с блоком памяти, выходы которого подключены к локомотивному блоку контроля и к блоку управления локомотивом, отличающееся наличием расширенных функциональных возможностей, за счет использования блока выявления аварийных ситуаций и установленного на локомотиве блока разрешения выполнения команды, блок кодирования и блок выбора сравнивающих элементов, соединенный входом с третьим выходом блока памяти и одним входом блока кодирования, выходом с блоком разрешения выполнения команды, соединенным выходами с локомотивным блоком контроля и с блоком управления локомотивом и другим входом блока кодирования, выход которого подключен к локомотивному передатчику. Недостатком известного устройства является необходимость передавать команды посредством выбора соответствующих кнопок на пульте составителя поездов.
Дальнейшее развитие это направление получило в виде способа (2) управления поездным и маневровым локомотивами. На локомотив передают информацию о готовности маршрута, а также расстояние до стоящих на станционных путях поездах. Расстояние определяют с использованием приемников системы ГЛОНАСС. Управление маневровым локомотивом осуществляет составитель, который снабжен мобильным блоком управления. Составитель вводит информацию о маневровом составе, посылает команды на передвижение состава на пост электрической централизации, где посредством станционной ЭВМ определяют оптимальную скорость движения и посредством средств связи управляют маневровым локомотивом. Поездной локомотив управляется посредством локомотивной ЭВМ, в которую вводят информацию с диска о плане и профиле путей перегона и станций, а также информацию о параметрах состава и локомотива. От системы автоматической локомотивной сигнализации и средств связи с постом электрической централизации вводят информацию о готовности и конфигурации маршрута. Маневровый и поездной локомотивы также могут управляться машинистом. Технический результат изобретения заключается в том, что управление поездным локомотивом осуществляется с учетом конфигурации маневрового маршрута. Данное устройство имеет тот же недостаток, что и предыдущее (1), хотя и обладает более широкими функциональными возможностями. Сохраняется также опасность выполнения рискованных действий составителем поездов, причем в условиях делегирования полномочий по управлению локомотивом составителю поездов возникает ситуация полной бесконтрольности безопасности технологических операций. Наконец последнее - управлять маневровым локомотивом с пульта составителя поездов задача очень сложная. Только контроллер локомотива имеет от 8 до 16 позиций! Фактически составитель поездов должен окончить курсы машинистов локомотива и до допуска к самостоятельной работе желательно проработать хотя бы  года в качестве помощника машиниста.
Наиболее близким по технической сути является устройство (3), содержащее станционную и бортовую аппаратуры. Станционная аппаратура состоит из контроллера опроса, электрической централизации, пульта дежурного по станции и содержит стационарный формирователь, согласующие устройства, приемопередающие устройства, два автоматизированных рабочих места дежурных по станции, адаптер связи. В состав бортовой аппаратуры входит: бортовой компьютер, клавиатура, блок переключателей, блок индикации, датчики импульсов, приемопередающее устройство, антенное оборудование.
Это устройство и принято за прототип. Известное устройство имеет недостаток - здесь функции по управлению маневровым локомотивом полностью переданы дежурным по станции. Фактически это другая крайность в стремлении автоматизировать процесс формирования и расформирования составов на железнодорожных станциях. Составитель поездов в способе (2) не может самостоятельно принимать решение о задании маршрута и делает соответствующие запросы на автоматизированные рабочие места дежурных по станции. В устройстве (3) необходимость такого запроса исключается, но зато теряется активный контроль за безопасностью действий составителя поездов.
«Раскрытие изобретения»
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и безопасности управления маневровым локомотивом за счет сочетания преимущества процесса автоматизации управления от автоматизированных рабочих мест дежурных по станции с эффективным контролем безопасности технологических операций, выполняемых составителем поездов в процессе формирования составов. Причем сам контроль реализован на качественно более высоком уровне, а именно контролируется возникновение предпосылок опасных ситуаций, а не только последствия ошибочных или опасных действий составителя поездов.
Вышеуказанный технический результат достигается за счет того, что в состав известного устройства введены: в состав стационарной аппаратуры содержащей контроллер опроса, подключенный к электрической централизации и к стационарному формирователю, связанному с автоматизированным рабочим местом дежурных по станции и через согласующие устройства - с приемо-передающим устройством маневровой радиосвязи, дополнительно введены приемо-передатчик ГЛОНАСС, подключенный к блоку проверки безопасности технологического процесса и блок выявления признаков опасной ситуации, связанный по входу с блоком проверки безопасности технологического процесса, а выходом - с блоком формирования кода опасной ситуации, выходы которого в свою очередь подключены через блок формирования кода включения передатчика радиостанции составителя поездов, и далее через согласующие устройства к приемо-передающим устройствам маневровой радиосвязи, помимо этого в состав стационарной аппаратуры дополнительно введен блок ввода персональных данных, подключенный к автоматизированным рабочим местам дежурных по станции.
В состав бортовой аппаратуры маневрового локомотива, содержащей приемо-передающее устройство маневровой радиосвязи связанное с блоком декодеров, подключенных к бортовому компьютеру, связанному с датчиками импульсов, блоком управления исполнительными устройствами, блоком индикации, бортовой компьютер связан также с блоком переключателей, выходы которого в свою очередь подключены к электрооборудованию локомотива и кодеру, выход последнего связан с входом приемопередающего устройства маневровой, к которому также подключены разговорные приборы машиниста, приемопередатчик ГЛОНАСС, входящий в состав локомотивного оборудования также связан с блоком декодеров, к которому дополнительно подключены блок регистрации опасной ситуации, связанный с одним из входов блока формирования запретов, а другой выход блока регистрации опасной ситуации подключенный к блоку распознавания речи, к входу настройки блока распознавания речи последовательно подключены блок хранения эталонных команд и блок ввода идентификационного номера составителя поездов по входу указанный блок связан с одним из выходов блока декодеров, выход блока распознавания речи связан с одним из входов блока формирования запретов, выход последнего связан с входом управления работой блока переключателей.
В состав носимого комплекта оборудования составителя поездов, содержащего приемо-передатчик ГЛОНАСС составителя поездов, носимую радиостанцию, к которой подключены блок разговорных приборов, селектор режимов работы, к одному из входов управления селектора подключена тангента, а к другому входу последовательно подключены дополнительные устройства - декодер и блок регистрации опасной ситуации, блок включения режима «передача», также в состав носимого комплекта оборудования составителя поездов дополнительно включены многофункциональный акселерометр, к выходам которого подключен блок пороговых элементов, выходы которого подключены к входам многовходового элемента «ИЛИ», выход указанного элемента связан с одним из входов двухвходового элемента «ИЛИ» ко второму входу которого через блок оцифровки сигналов многофункционального акселерометра подключен контроллер, выход двухвходового элемента «ИЛИ» связан с одновибратором, который подключен к кодеру команды опасности выполняемой трудовой операции
«Краткое описание чертежей»
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, приведенном на Фиг. 1, на котором изображена блок-схема стационарной части устройства, чертежом, приведенном на Фиг. 2, на котором изображена блок-схема бортовой аппаратуры маневрового локомотива и чертежом, приведенном на Фиг. 3, на котором изображена блок-схема носимого комплекта оборудования составителя поездов.
«Осуществление изобретения»
Блок-схема предлагаемого устройства, приведенная на Фиг. 1, содержит элементы электрической централизации 1, подключенные к контроллеру 2 опроса, подключенному к стационарному формирователю 3, связанному через согласующее устройство 4 с приемо-передающим устройством 5 маневровой радиосвязи, стационарный формирователь 3, соединен с автоматизированным рабочим местом дежурных по станции 6, к которому через блок проверки безопасности технологических процессов 7 подключен приемо-передатчик 8 ГЛОНАСС, а один из выходов блок проверки безопасности технологических процессов 7 подключен к автоматизированным рабочим местам дежурных по станции 6, а другой - к блоку формирования кода опасной ситуации 9, выходы последнего подключены к согласующему устройству 4 и к блоку формирования кода включения радиостанции составителя поездов 10 выход этого блока также подключен к согласующему устройству 4. К автоматизированному рабочему месту дежурного по станции 6 подключен также блок ввода персональных данных 10.
Блок-схема бортовой аппаратуры маневрового локомотива, приведенная на Фиг. 2, содержит локомотивную радиостанцию 12 связанную с блоком декодеров 13, один из выходов последнего подключен к бортовому компьютеру 14, к которому подключены через соответствующие порты блок датчиков импульсов 15, блок управления исполнительными устройствами 16, блок индикации 17, бортовой компьютер 14 подключен через блок переключателей 18 к электрооборудованию локомотива 19, блок переключателей 18 через кодер 20 подключен к входу локомотивной радиостанции 12 параллельно с разговорным приборам машиниста 21, приемник ГЛОНАСС 22 подключен к соответствующим декодерам блока декодеров 13, в свою очередь выходы указанного блока подключены к блоку регистрации опасной ситуации 23, а выходы последнего связаны с одним из входов блока формирования запретов 24 и с одним из входов блока распознавания речевых команд 25, выход блока формирования запретов 24 подключен к соответствующим элементам блок переключателей 18. Выходы блока декодеров 13 подключены также к блоку ввода идентификационного номера составителя поездов 26, а выход последнего связан с одним из входов блока хранения эталонных команд 27, подключенного к входу блока распознавания речи 25.
Блок-схема носимого комплекта оборудования составителя поездов, изображенная на Фиг. 3, содержит носимую радиостанцию составителя поездов 28 и приемо-передатчик ГЛОНАСС 29, в состав радиостанции 28 входят также разговорные приборы 30, вынесенные в отдельный блок и тангента 31, тыловой контакт которой подключен к селектору режимов работы 32, связанному с входом управления носимой радиостанции составителя поездов 28, к выходу приемника носимой радиостанции составителя поездов 28 подключен декодер 33, а выход последнего подключен к входу блоку регистрации опасной ситуации 34, один выход которого подключен к одному из входов блока принудительного включения режима передачи 35, связанного с селектором режимов работы 32, вход сброса блока регистрации опасной ситуации 34 соединен с дифференцирующей RC цепочкой, подключенной к тыловому контакту тангенты 31. В комплект составителя поездов входит также многофункциональный акселерометр 36, закрепляемый на одежде (в области спины или груди) составителя поездов выходы датчиков акселерометра подключены к блоку пороговых элементов 37, выходы пороговых элементов 37 подключены к входам многовходового элемента ИЛИ 38, выход которого связан в свою очередь с одним из входов двухвходового элемента ИЛИ 39, кроме того выходы датчиков акселерометра подключены к блоку оцифровки 40, выходы которого связаны с входом контроллера байесовской оценки опасности 41, а выход указанного блока подключен ко второму входу двухвходового элемента ИЛИ 39, выход этого элемента подключен ко входу запуска одновибратора 42, выход которого подключен ко входу блока принудительного включения режима передачи 35 и к входу кодера команды опасной ситуации 43, связанного непосредственно с входом передатчика носимой радиостанции составителя поездов 28.
Устройство работает следующим образом от элементов электрической централизации 1 информация о занятости станционных путей и показаниях светофоров поступает на через согласующие устройства (на схеме Фиг. 1 не показаны) на контроллер опроса 2 далее цифровая информация поступает в стационарный формирователь 3, связанному через согласующее устройство 4 с приемо-передающим устройством 5 маневровой радиосвязи, стационарный формирователь 3 осуществляет обмен информацией с подключенным к нему с автоматизированным рабочим местом дежурных по станции 6, что позволяет задавать маршруты маневровых и поездных передвижений по станции и оптимизировать сами маршруты, на автоматизированные рабочие места дежурных по станции 6 и далее на стационарный формирователь 3 поступает дополнительная информация от блока проверки безопасности технологических процессов 7 на вход которого в свою очередь поступает информация о координатах подвижного состава и составителя поездов от приемо-передатчика ГЛОНАСС 8. Блок проверки безопасности технологических процессов осуществляет в масштабе реального времени контроль пространственного положения как подвижного состава, так и составителя поездов и выдает соответствующую информацию на автоматизированные рабочие места дежурных по станции 6. Это позволяет дежурному по станции объективно судить о возможности или невозможности соответствующего передвижения маневрового локомотива и предупреждать в случае необходимости машиниста и составителя о возникающей опасности. Аналогичная информация с другого выхода блока проверки безопасности технологических процессов 7 поступает в блок формирования кода опасной ситуации 9 и далее через. Этот код на согласующее устройство и далее передается в канал маневровой радиосвязи. С другого выхода блок формирования кода опасной ситуации 9 поступает управляющий сигнал, по которому блок формирования кода включения 10 передаст через согласующее устройство 4 на приемо-передающее устройство маневровой радиосвязи 5 код, по которому автоматически будет включена в режим передачи радиостанция составителя поездов. Выбор конкретной радиостанции обеспечивается за счет предварительной передачи персональных данных с блока ввода персональных данных 11 на автоматизированные рабочие места дежурных по станции 6. Ввод такой информации осуществляется перед началом работы (смены) каждого из составителей поездов.
Передаваемая по маневровой радиосети информация поступает (см. Фиг. 2) на локомотивную радиостанцию 12 связанное с блоком декодеров 13, далее с выхода соответствующего декодера цифровая информация о маршруте движения, скоростном режиме и т.п. поступает на бортовому компьютеру 14, к которому подключены через соответствующие порты блок датчиков импульсов 15, блок управления исполнительными устройствами 16, блок индикации 17, что обеспечивает машиниста локомотива всей необходимой информацией о выполняемых технологических операциях. С выхода бортового компьютера 14 управляющие сигналы поступают на блок переключателей 18 обеспечивая надлежащую работу электрооборудованию локомотива 19. С блока переключателей 18 информация о фактических режимах работы локомотива через кодер 20 направляется на вход передатчика локомотивную радиостанцию 12. К этому же входу подключены разговорным приборы машиниста 21. За счет частотного разделения речевая и цифровая информация могут передаваться одновременно. С приемника ГЛОНАСС 22 информация о координате локомотива поступает на соответствующий декодер блока декодеров 13 и далее на один из входов блока регистрации опасной ситуации 23, на другой вход которого по каналам маневровой радиосвязи может поступать информация от блока проверки безопасности технологических процессов 7 стационарной части устройства (см. Фиг. 1). Таким образом осуществляется дублирование информации о опасности выполнения текущей или планируемой технологической операции. С выхода блока регистрации опасной ситуации 14 управляющие сигналы поступают на один из входов блока формирования запретов 24 воздействующего на соответствующие элементы блок переключателей 18, обеспечивая необходимую корректировку работы электрооборудованию локомотива 19.
В настоящее время все команды от составителя к машинисту передаются в виде голосовых сообщений, однако за счет искажений, вносимых шумом на рабочем месте составителя машинисту порой трудно сразу разобрать (смысловое содержание) поэтому к приемнику локомотивной радиостанции 12 подключен блок распознавания речевых команд 25. Для повышения качества и надежности распознавания команд составителя поездов к выходу блока декодеров 13 подключен блок ввода идентификационного номера составителя поездов 26. Ввод информации в данный блок осуществляется сразу после ввода персональных данных с блока ввода персональных данных 11 на автоматизированные рабочие места дежурных по станции 6 (см. Фиг. 1). Блок ввода идентификационного номера составителя поездов 26 обеспечивает выбор в блоке хранения эталонных команд 27 образцов словесных команд именно того составителя, за которым в данное время закреплен маневровый локомотив. Таким образом, блок распознавания речевых команд 25 получает как саму команду, так и эталоны команд, а при наличии сигналов о возникновении предпосылок опасной ситуации от блока регистрации опасной ситуации 23 список возможных априори команд существенно корректируется, что гарантирует высокую вероятность правильного распознавания. По результатам распознавания блок регистрации опасной ситуации 23 осуществляет передачу управляющих команд на вход блока формирования запретов 24 и далее на соответствующие переключатели блок переключателей 18.
Команды от составителя поездов, как и при принятой сейчас технологии передаются посредством носимой радиостанции 28, а координатный контроль за местоположением составителя поездов организован с использованием передатчика ГЛОНАСС 29 при этом речевые приборы (микрофон, телефон) вынесены в виде отдельного блока речевых приборов 30 на корпусе которого размещена тангента 31 при нажатии которой носимая радиостанция 28 посредством селектора режимов работы 32 переводится в режим передачи. К выходу приемника носимой радиостанции 28 подключен декодер 33, который при появлении кода опасной ситуации, пересылаемой от блока формирования кода опасной ситуации 9 (см. Фиг. 1) через блок включение режима передачи 35 принудительно подключает передатчик носимой радиостанции 28. Если реальная опасность отсутствует, то составитель поездов может кратковременным нажатием на тангенту 31 через дифференцирующую цепочку RC сбросить блок регистрации опасной ситуации 34 в исходное состояние. В целях дополнительного контроля за безопасностью в устройстве (комплекте составителя поездов) используется многофункциональный акселерометр 36 сигналы с выходов которого поступают на блок пороговых элементов 37, уровни порогов которых выбраны таким образом, что сигнал уровня логической единицы появляется на соответствующем выходе блок пороговых элементов 37 в том случае, если по данному параметру (ускорение, скорость, отклонение туловища от вертикали и т.д.) приближается к уровню обеспечения требуемой вероятности безопасности для человека. Сигналы с выходов пороговых элементов блок пороговых элементов 37 поступают на входы многовходового элемента «ИЛИ» 38 и уровень логической единицы на выходе последнего будет сформирован в случае, если хотя бы по одному из контролируемых физических параметров ситуация близка к критической для безопасности человека. Этот сигнал в свою очередь поступает на один из входов двухвходового элемента «ИЛИ» 39.
Сигналы с выходов многофункциональный акселерометр 36 подвергаются процедуре оцифровки блоком оцифровки 40 и далее поступают на входы контроллера байесовской оценки опасности 41. В результате такой обработки сигналов многофункционального акселерометра 36 на входах двухвходового элемента «ИЛИ» 39 сигналы уровня логической единицы могут появиться, как при приближении одного (двух) контролируемых параметров состояния составителя поездов, так и при превышении критической вероятности оценки опасности по всем параметрам. В любом из этих случаев на выходе двухвходового элемента «ИЛИ» 39 появится импульс уровня логической единицы, который запустит одновибратор 42. На выходе одновибратора появится сигнал уровня логической единицы, который поступая на вход блока включения режима передачи 35 обеспечит на время импульса одновибратора 42 включение передатчика носимой радиостанции 28, а при наличии этого сигнала кодер команды опасной ситуации успеет передать несколько циклов команды возникновения опасной ситуации, которая будет воспринята как стационарным, так и локомотивным комплектами устройства. Таким образом, повышение безопасности технологических процессов при маневровой работе достигается за счет координатного контроля безопасности и контроля физических параметров работы составителя поездов, а также за счет уменьшения времени и повышения надежности передачи команд составителем поездов за счет персонифицированной методики распознавания типовых команд, причем проверка безопасности работ осуществляется на основу дублирования стационарного и локомотивного комплексами устройства.
Литература
1. Устройство управления маневровым локомотивом. Патент 1025558, по кл. МПК B61L 3/10. Опубликовано: 1983. Авторы: Шевандин Михаил Алексеевич, Майоров Иван Михайлович, Павлюк Николай Иванович, Анненков Анатолий Митрофанович, Левин Борис Алексеевич, Волков Андрей Владимирович.
2. Способ управления поездным и маневровым локомотивами. Патент №2657479 по кл. МПК B61L 3/20 (2018.06), B61L 25/02 (2018.06), B61L 27/00 (2018.06). Опубликовано: 2018.06.14 Авторы: Полевой Юрий Иосифович (RU), Горелик Александр Владимирович (RU), Мухин Леонид Викторович (RU).
3. Система маневровой автоматической локомотивной сигнализации (МАЛС). Патент №2369509 по кл. МПК B61L 27/04. Опубликовано: 10.10.2009. Авторы: Розенберг Ефим Наумович (RU), Савицкий Александр Григорьевич (RU), Смагин Юрий Сергеевич (RU), Кузнецов Александр Борисович (RU), Паршиков Александр Викторович. (RU), Паршикова Ольга Викторовна (RU), Баранов Сергей Анатольевич (RU), Родяков Алексей Юрьевич (RU), Бушуев Александр Владимирович (RU).