СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ
SYSTEM FOR TRAIN TRAFFIC CONTROL

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в системах централизованного управления железнодорожным транспортом.
Известна централизованная система управления движением поездов для малодеятельных железнодорожных линий, содержащая центральную ЭВМ, соединенную через канал спутниковой связи с бортовой аппаратурой локомотивов. Бортовая аппаратура каждого локомотива содержит ЭВМ, которая осуществляет вычисления программной скорости. ЭВМ соединена с блоками приемников спутниковой навигации и связи, а в ее памяти записана электронная карта маршрутов (ЕР 1705095, B61L 25/02, 27.09.06). Система имеет ограниченную область применения из-за отсутствия надежного контроля исправности путевой инфраструктуры. Отсутствие рельсовых цепей не позволяет контролировать изломы и изъятие рельсов, а отсутствие систем видеонаблюдения не позволяет своевременно обнаруживать посторонние предметы и повреждения пути.
Известна система для управления движением поездов на станции, в которой на локомотивах, вовлеченных в систему управления, установлена бортовая ЭВМ, соединенная первым портом с дисплеем, а вторым портом через бортовой радиомодем соединена с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, третий порт ЭВМ через блок приемника спутниковой навигационной системы соединен с приемной антенной спутниковой системы связи, при этом в памяти бортовой ЭВМ записана электронная карта станции, а на станции размещена контрольно-корректирующая станция спутниковой связи, в памяти которой также записана электронная карта станции и по сигналам которой определяется положение границ защитных зон, предохраняющих подвижные составы от столкновения на станции (RU 2288856, B61L 23/34, 10.12.06).
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по своей технической сущности является выбранная в качестве прототипа система для управления движением поездов, содержащая центральный пункт управления и распределенные контролируемые пункты, на каждом пункте размещена ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора управления движением поездов, к портам которой подключены первый порт блока аппаратуры поста электрической централизации, блок устройств телеуправления и телесигнализации и стационарное устройство радиосвязи с локомотивами, на каждом пункте порты блока устройств телеуправления и телесигнализации соединены с каналами связи, а стационарное устройство радиосвязи с локомотивами посредством радиоканала соединено с бортовыми приемопередающими устройствами, установленными на локомотивах, находящихся в зоне действия соответствующих стационарных устройств радиосвязи, причем на каждом локомотиве к портам бортовой ЭВМ подключены бортовое приемопередающее устройство, дисплей, блок управления движением поезда и приемник спутниковой навигационной системы (Кравцов Ю.А. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики». М., Транспорт, 1996, с.293-294).
К недостатком системы следует отнести ограничения по протяженности участка централизованного управления из-за значительных затрат при реализации линий связи (проводных и беспроводных) до удаленных линейных пунктов. Система также имеет избыточный расход ресурсов аппаратуры и потребляемой электроэнергии при малой интенсивности движения поездов через контролируемые пункты.
Технический результат изобретения заключается в снижении эксплуатационных расходов и повышении надежности и долговечности аппаратуры постов электрической централизации при сохранении ее безопасности, а также в сокращении капитальных затрат при подсоединении к системе удаленных и малодеятельных линейных пунктов, не связанных с центральным пунктом управления защищенными каналами связи.
Технический результат достигается тем, что в системе для управления движением поездов, содержащей центральный пункт управления и распределенные контролируемые пункты, на каждом пункте размещена ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора управления движением поездов, к портам которой подключены первый порт блока аппаратуры поста электрической централизации, блок устройств телеуправления и телесигнализации и стационарное устройство радиосвязи с локомотивами, на каждом пункте порты блока устройств телеуправления и телесигнализации соединены с каналами связи, а стационарное устройство радиосвязи с локомотивами посредством радиоканала соединено с бортовыми приемопередающими устройствами, установленными на локомотивах, находящихся в зоне действия соответствующих стационарных устройств радиосвязи, причем на каждом локомотиве к портам бортовой ЭВМ подключены бортовое приемопередающее устройство, дисплей, блок управления движением поезда и приемник спутниковой навигационной системы, согласно изобретению на каждом малодеятельном распределенном контролируемом пункте введены блок управления дежурным режимом работы и блок переключений, при этом блок устройств телеуправления и телесигнализации соединен с блоком управления дежурным режимом работы, который через блок переключений соединен со вторым портом блока аппаратуры поста электрической централизации.
На чертеже приведена схема предлагаемой системы для управления движением поездов.
Система для управления движением поездов содержит центральный пункт 1 управления и распределенные контролируемые пункты 2, на каждом пункте (1, 2) размещена ЭВМ 3 автоматизированного рабочего места оператора управления движением поездов, к портам которой подключены первый порт блока 4 аппаратуры поста электрической централизации, блок 5 устройств телеуправления и телесигнализации и стационарное устройство 6 радиосвязи с локомотивами, на каждом пункте (1, 2) порты блока устройств телеуправления и телесигнализации соединены с каналами 7 связи, а стационарное устройство 6 радиосвязи с локомотивами посредством радиоканала соединено с бортовыми приемопередающими устройствами 10, установленными на локомотивах 9, находящихся в зоне действия соответствующих стационарных устройств 6 радиосвязи, причем на каждом локомотиве 9 к портам бортовой ЭВМ 8 подключены бортовое приемопередающее устройство 10, дисплей 11, блок 12 управления движением поезда и приемник 13 спутниковой навигационной системы, на каждом малодеятельном распределенном контролируемом пункте 2 введены блок 14 управления дежурным режимом работы и блок 15 переключений, при этом блок 5 устройств телеуправления и телесигнализации соединен с блоком 14 управления дежурным режимом работы, который через блок 15 переключений соединен со вторым портом блока 4 аппаратуры поста электрической централизации. На схеме распределенные контролируемые пункты с интенсивной деятельностью не показаны (схема их построения аналогична схеме центрального пункта 1 управления.
Система для управления движением поездов работает следующим образом.
При движении локомотивов по центральному пункту 1 и распределенным пунктам 2 установку и отмену маршрутов, открытие и закрытие светофоров и другие действия по пропуску поездов осуществляет оператор центрального пункта 1 (поездной диспетчер (ДНЦ)). При этом он осуществляет процесс управления с помощью своей ЭВМ 3 автоматизированного рабочего места (АРМ-ДНЦ). Для изменения состояний напольных объектов электрической централизации (ЭЦ) с АРМ-ДНЦ посылает кодовые сигналы телеуправления (ТУ), а для учета и отображения поездной ситуации и текущего состояния напольных объектов ЭЦ, на АРМ-ДНЦ поступают из контролируемых пунктов 2 кодовые сообщения телесигнализации (ТС).
Обмен информаций ТУ и ТС между ЭВМ 3 и блоками 4 аппаратуры постов электрической централизации, территориально близких к центральному пункту 1 управления, происходит по защищенным каналам связи 7, позволяющим передачу и прием ответственных данных с обеспечением требований по безопасности движения поездов. Открытые каналы 7 могут использоваться при отсутствии связи по закрытым каналам 7 и только для передачи информации ТС, не отвечающей за безопасность движения. Для телеуправления территориально удаленными от центрального пункта 1 распределенными контролируемыми пунктами 2 в системе предусмотрено увеличение зоны радиосвязи по закрытым каналам за счет ретрансляции информации через бортовые приемопередающие устройства 10 локомотивов.
Существующие специальные каналы связи, такие как каналы передачи речевой информации и данных на основе сетей подвижной спутниковой связи «ГлобалСтар» и «Инмарсат» обеспечивают необходимый уровень достоверности информации и позволяют удовлетворить требования по безопасности движения поездов. Другой возможностью явлется использование системы GSM-R, при которой локомотивная радиостанция передачи данных использует диапазоны 2 и 160 МГц и 900 МГц - для телефонной связи и передачи данных с центральным пунктом 1 управления. Локомотивные устройства спутниковой связи совместно с радионавигационными спутниковыми терминалами Глонасс/GPS обеспечивают определение местоположения локомотивов. Для выполнения требований на железных дорогах по передаче ответственных данных для управления движением поездов системы реализуют такие функции, как, например, функциональная адресация, представление функциональных номеров, адресация в зависимости от текущего местоположения и обработка вызовов с высоким приоритетом.
Станционные устройства регулирования движения поездов и энергоснабжения на станциях и перегонах, для которых характерны периоды с малой интенсивностью движения, снабжены блоком 14 управления дежурным режимом, который управляется с локомотива поезда, прибывающего или отбывающего со станции. Дежурный режим вводит ограниченное функционирование устройств (с целью уменьшения затрат энергии и других эксплуатационных ресурсов) при сохранении достаточного уровня готовности к возобновлению работы в нормальном рабочем режиме. Блок 14 управления дежурным режимом устанавливается на каждой станции участка с вероятной малой интенсивностью движения и через блок переключений 15 включает выбранную аппаратуру ЭЦ в рабочем или дежурном режиме. Когда блок 14 управления дежурным режимом не имеет связи с центральным пунктом 1 через защищенные каналы связи, то он только используется для сбора и анализа диагностической информации и отсылки по открытым каналам связи в центральный пункт управления 1 сведений об исправности или неисправности устройств ЭЦ. В центральный пункт 1 управления направляется минимально необходимая информация, которая может быть передана через имеющиеся на станции общедоступные каналы связи. Например, это может быть только информация о повреждениях, требующих устранения до прибытия поезда. Эта информация может быть передана, например, по телефонной линии или через телефон обычной сотовой связи.
Схемные особенности блоков 14 управления дежурным режимом и блока 15 переключений определяются структурой станционных устройств, для которых ставится задача экономии ресурсов. Например, для экономии электроэнергии и ресурса некоторых импульсных релейных схем по сигналу от блока 14 управления дежурным режимом блоком 15 переключений рельсовые цепи переключаются в дежурный режим путем отсоединения их питающих концов от рабочих цепей питания. А блок 14 управления дежурным режимом поочередно подключает питающие концы отключенных рельсовых цепей к своему внутреннему источнику (на чертеже не показано) тестового сигнала, посредством которого (например, по статистике измерений тока потребления) он контролирует целостность рельсовых нитей путей станции. Измеренные параметры сравниваются со статистически ожидаемыми нормативными величинами, хранящимися в памяти блока 14 управления дежурным режимом, для каждой рельсовой цепи. Если отклонения превышают допустимый предел, немедленно проводится серия повторных измерений для надежного определения неисправности рельсового пути. Для внешнего контроля путевой инфраструктуры блок 14 управления дежурным режимом также через блок 15 переключений может осуществлять периодическое включение камер видеонаблюдения (на чертеже не показано). Регулярная отсылка видеоизображений в центральный пункт 1 управления требует наличия на станции систем DECT и/или систем широкополосного радиодоступа Wi-Fi, Wi-Max.
Своевременное выявление повреждений рельсов и других элементов пути позволяет произвести необходимый ремонт с минимальным влиянием на график движения поездов. Аналогично, для экономии электроэнергии могут изменяться условия освещения и обогрева поста ЭЦ и других объектов станции.
Периодичность проверок блоков 4 аппаратуры постов ЭЦ выбирается из условий достижения максимальной экономии ресурсов при обеспечении заданного коэффициента готовности устройств и является параметром, который может настраиваться при изменении условий движения. Например, если резервная батарея на станции при перерыве основного электроснабжения израсходовала основную часть накопленного заряда, то периодичность проверок может быть снижена дополнительно, чтобы полностью не потерять контроль над станцией. Задание режимов работы блоков 14 управления дежурным режимом на территориально удаленных от центрального пункта 1 управления распределенных контролируемых пунктах 2 изменяется по команде, поступающей из центрального пункта 1 управления во время нахождения поезда на станции, и может учитывать прогноз условий работы аппаратуры данного поста ЭЦ на период времени до прибытия следующего поезда. По поступившей команде может быть установлен как объем, так и периодичность проверок. Например, при возрастании интенсивности движения (сезонной или из-за ремонтных и строительных работ) дежурный режим может предусматривать увеличение частоты проверок и глубины контроля и даже может быть временно отменен, а при снижении интенсивности движения и облегчении, например, температурных условий частота проверок и глубина контроля может быть существенно уменьшена.
В рабочем режиме блоков 4 аппаратуры постов ЭЦ за счет связи через радиоканалы мобильной связи с локомотивами на мониторе ЭВМ 3 центрального пункта 1 непрерывно отображается текущее состояние соответствующей станции - положение стрелок, маршрутов, показания сигналов и занятость путей. Оператор центрального пункта 1 может передать команды на установку маршрута, перевод стрелок при выполнении маневровых передвижений и т.п. со своего рабочего места, после чего эти команды передаются через безопасную систему управления и связи на исполнение команд на станции. Наряду с ответственными командами по управлению блоками 4 аппаратуры постов ЭЦ, которые вырабатываются в центральном пункте 1, некоторые ответственные команды могут вырабатываться также блоком 8 бортовой ЭВМ локомотива, связанного с стационарным устройством 6 радиосвязи данной станции.
Протоколы и кодирование сообщений при передаче по защищенным каналам связи 7 и радиоканалам мобильной связи с локомотивами выбраны исходя из требуемого уровня безопасности. Коды распознавания ошибок и подтверждение приема сообщений интегрированы в систему передачи.
Задание режимов работы блоков 14 управления дежурным режимом на территориально близких от центра малодеятельных распределенных контролируемых пунктах 2 осуществляется через блоки 5 устройств телеуправления и телесигнализации, связанные с защищенными каналами связи 7.
Таким образом, предлагаемая система обеспечивает снижение эксплуатационных расходов и повышает надежность и долговечность аппаратуры постов ЭЦ без ухудшения ее безопасности. Также обеспечивается сокращение капитальных затрат при подсоединении к системе удаленных и малодеятельных линейных пунктов, не связанных с центральным пунктом управления защищенными каналами связи 7.