МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА АВТОБЛОКИРОВКИ С ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫМ РАЗМЕЩЕНИЕМ АППАРАТУРЫ И СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ СЕТЬЮ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Полезная модель относится к устройствам железнодорожной автоматики, а именно к системам автоблокировки, и предназначена для интервального регулирования движения поездов на участках пути с использованием рельсовых цепей с изолирующими стыками и без изолирующих стыков, с автономной и электрической тягой.
Известны системы автоблокировки, построенные на рельсовых цепях с изолирующими стыками (АБ-Е1, АБ-ЧКЕ, КЭБ-1 и КЭБ-2) /Л-1,2/и на основе рельсовых цепей без изолирующих стыков (АБ-Е2, АБТЦ-М)/Л-4/.
В состав сигнальной точки систем автоблокировки АБ-ЧКЕ (АБ-Е1, АБ-Е2) входят /Л-1,2/: микропроцессорный приемопередатчик (ППМ), сигнальные и огневые реле, устройства защиты и согласования с рельсовой линией (УЗС), Функции контроля состояния рельсовой линии (КРЛ), приема, дешифрации и формирования сигналов КРЛ реализованы на программном уровне в ППМ. В микропроцессорном приемопередатчике имеются два независимых канала. Один канал является основным, второй канал работает в горячем резерве. Повышена помехозащищенность и надежность работы аппаратуры, снижены затраты на эксплуатацию автоблокировки.
Известны системы кодовой электронной блокировки КЭБ-1 и КЭБ-2 /Л-3/. В состав сигнальной точки КЭБ-1 входят генератор кодов ГК-КЭБ и приемник-дешифратор ПД-КЭБ. В КЭБ-2 входят: блоки управления сигнальной точкой (БУСТ), размещаемые на перегоне, и блок станционных устройств (БСУ), установленный на станции. В аппаратуре сигнальной точки КЭБ-2 полностью исключены электромагнитные реле, их функции реализует БУСТ.
Известна система автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры АБТЦ-М /Л-4/. В состав системы входит автоматизированное рабочее место дежурного электромеханика СЦБ (АРМ ШН), которое подключено к блоку управления (БУ) и через него
осуществляет связь с перегонными блоками контроля рельсовых цепей (БКРЦ). БКРЦ соединен с усилителем мощности (УМ), блоком управления светофором (БУСП).
Известна система обнаружения поезда, которая применяется на железных дорогах США и Японии /Л-5,6/. Система обнаружения поезда содержит путевые передатчики, путевые приемники, путевой контроллер, персональный компьютер. Путевой передатчик подключен к выходному концу блок-участка, передает в рельсовую цепь сигнал для обнаружения поезда на рельсовой линии. Путевой приемник подключен к входному концу блок-участка. Он получает из рельсовой цепи сигнал КРЛ от передатчика. Путевой контроллер, передатчики и приемники объединены в специализированную сеть передачи данных. Все ответственные функции интервального регулирования выполняет путевой контроллер. Контроллер выполнен по безопасной дублированной схеме. Путевой контроллер размещен на станции.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является унифицированная микропроцессорная система автоблокировки АБ-УЕ /Л-7/. Она выбрана в качестве прототипа. В унифицированной микропроцессорной системе автоблокировки полностью исключена релейная аппаратура. Структурная схема сигнальной точки АБ-УЕ приведена на фиг.1. В состав аппаратуры сигнальной точки АБ-УЕ входит микропроцессорный приемопередатчик 1. ППМ сигнальной точки выполнен по безопасной схеме, с дублированием аппаратуры. В приемопередатчике имеются два канала 2, 3 и модем 4. Один канал является основным, второй работает в горячем резерве. Первый 2 и второй 3 каналы приемопередатчика подключены к модему 4 для передачи данных на станцию. Приемопередатчик управляет работой ламп проходного светофора 5.
ППМ имеет два выхода и два входа. Первый выход приемопередатчика через УЗС 6 подключается в середине блок-участка к рельсовой цепи без изолирующих стыков или на выходном конце блок-участка к рельсовой цепи с изолирующими стыками. Приемопередатчик формирует и передает в рельсовую цепь сигналы КРЛ, автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и АЛС-ЕН. Первый вход приемопередатчика подключен к рельсовой линии на входном конце блок-участка через УЗС 7. Приемопередатчик принимает сигналы контроля состояния рельсовой линии из своей рельсовой цепи, если имеются изолирующие стыки или из своей и смежной рельсовой цепи на участке с рельсовыми цепями без изолирующих стыков. Второй выход и второй вход приемопередатчика используются для передачи и приема данных по двухпроводной линии связи через модем 4.
На станции размещаются: станционный приемопередатчик 8 и станционный компьютер 9 автоматизированного рабочего места дежурного электромеханика СЦБ АРМ ШН.
Приемопередатчики сигнальных точек и станционные приемопередатчики через модемы по двухпроводной линии связи соединены в специализированную сеть. Всем компонентам сети назначены уникальные адреса.
В приемопередатчиках АБ-УЕ обмен данными между основным и резервным каналами не предусмотрен. Они являются самостоятельными компонентами специализированной сети и принимают и передают сообщения независимо друг от друга.
В программном обеспечении приемопередатчиков АБ-УЕ заложены тесты, обнаруживающие отказы в основном и резервном каналах. В случае, если отказ произошел в основном канале, то управление передается резервному. Неисправный канал перезапускается, а информация о характере отказа в этом случае утрачивается.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем. При обнаружении отказа в основном канале управление переключается на резервный канал. Неисправный канал в течение заданного интервала времени не перезапускается, а остается подключенным к специализированной сети. За это время он передает сообщение об отказе, а затем отключается от сети и перезапускается.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является возможность диагностирования отказов в любом из каналов ППМ и передачи по специализированной сети сообщений об отказах с указанием неисправного канала с точностью до типового элемента замены.
Сообщения об отказах ППМ выводятся на экран АРМ ШН, что позволяет своевременно обнаруживать и устранять отказы.
Структурная схема микропроцессорной системы автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры и специализированной сетью передачи данных показана на рисунке (см. фиг.2). Перегон между двумя станциями 10 и 11 разделен на блок-участки 12, 13, 14. Блок-участки оборудованы рельсовыми цепями без изолирующих стыков. На границах блок-участков размещаются проходные светофоры 22, 23, 24, входной светофор 25 и релейные шкафы, в которых установлены микропроцессорные приемопередатчики сигнальных точек 26, 27, 28, 29.
Приемопередатчики сигнальных точек подключены к рельсовой линии через устройства защиты и согласования 15,16,17,18,19,20,21.
На станциях 10 и 11 размещаются станционные приемопередатчики 30, 31 и станционные компьютеры 32, 33. Станционные приемопередатчики 30, 31 подключены к станционным компьютерам АРМ ШН 32, 33, к системам электрической централизации 34, 35 и диспетчерской централизации 36, 37.
На входном конце перегона и блок-участка 12 установлен приемопередатчик 26, который подключен к проходному светофору 22 и к рельсовой линии через УЗС 15. На вход приемопередатчика 26 из рельсовой цепи через УЗС 15 поступают сигналы контроля состояния рельсовой линии. Приемопередатчик 26 принимает сигналы контроля состояния рельсовой линии, включает сигнальные лампы на светофоре 22 и контролирует их исправное состояние.
На входном конце блок-участка 13 размещен приемопередатчик 27. Выход приемопередатчика 27 подключен к рельсам в середине блок-участка 12 через УЗС 16. Приемопередатчик 27 формирует и передает в рельсовую цепь сигналы КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН. Вход приемопередатчика 27 подключен к рельсам на входном конце блок-участка 13 через УЗС 17. Приемопередатчик 27 через УЗС 17 принимает сигналы из смежной рельсовой цепи блок-участка 13 и из своей рельсовой цепи блок-участка 12. Приемопередатчик 27 управляет сигнальными показаниями на светофоре 23 и контролирует состояние его ламп.
На входном конце блок-участка 14 установлен приемопередатчик 28. Выход приемопередатчика 28 подключен к рельсам в середине блок-участка 13 через УЗС 18. Приемопередатчик 28 формирует и передает в рельсовую цепь сигналы КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН. Вход приемопередатчика 28 подключен к рельсам на входном конце блок-участка 14 через УЗС 19. Приемопередатчик 28 через УЗС 19 принимает сигналы из смежной рельсовой цепи блок-участка 14 и из своей рельсовой цепи блок-участка 13. Приемопередатчик 28 управляет сигнальными показаниями на светофоре 24 и контролирует состояние его ламп.
На выходном конце блок-участка 14 размещен приемопередатчик 29, который подключен к огневым реле входного светофора 25. Огневые реле входного светофора на схеме не показаны. Выход приемопередатчика 29 подключен к рельсам в середине блок-участка 14 через УЗС 20. Приемопередатчик 29 формирует и передает в рельсовую цепь сигналы КРЛ, АЛСН и АЛС-ЕН. Вход приемопередатчика 29 подключен к рельсам на выходном конце блок-участка 14 через УЗС 21. Приемопередатчик 29 через УЗС 21 принимает сигналы из своей рельсовой цепи блок-участка 14.
На станции 10 размещаются: станционный приемопередатчик 31 и станционный компьютер 33. Станционный приемопередатчик 31 подключен к станционному компьютеру 33, к системе электрической централизации (ЭЦ) 34 и диспетчерской централизации (ДЦ) 36. Приемопередатчик 26 на входном конце перегона через модем по двухпроводной линии связи подключен к станционному приемопередатчику 31 на станции 10.
На станции 11 размещаются: станционный приемопередатчик 30 и станционный компьютер 32. Станционный приемопередатчик 30 подключен к станционному компьютеру 32, к
системе ЭЦ 35 и ДЦ 37. Приемопередатчик 29 на выходном конце перегона через модем по двухпроводной линии связи подключен к станционному приемопередатчику 30 на станции 11.
Первый станционный компьютер 32, первый станционный приемопередатчик 30, микропроцессорные приемопередатчики сигнальных точек 29, 28, 27, 26, второй станционный приемопередатчик 31 и второй станционный компьютер 33 последовательно соединены в специализированную сеть. Каждому компоненту сети назначен сетевой адрес. Информация по сети передается в виде запросов от станционного приемопередатчика и ответных сообщений от приемопередатчиков сигнальных точек. Первый станционный приемопередатчик 30 передает запросы на передачу, последовательно перебирая адреса всех компонентов специализированной сети. Первый станционный приемопередатчик соединен со вторым станционным приемопередатчиком. Второй станционный приемопередатчик 31 выполняет функции транслятора сообщений по сети в первый станционный приемопередатчик 30 и второй станционный компьютер 33. Первый и второй станционные приемопередатчики 30, 31 производят смену направления.
Приемопередатчики сигнальных точек получают по сети запросы на передачу, в которых указаны их сетевые адреса, и передают сообщения. В сообщениях от приемопередатчиков сигнальных точек закодированы данные о поездной ситуации на перегоне, уровни сигналов КРЛ, принимаемые кодовые комбинации КРЛ, передаваемые кодовые комбинации КРЛ, АЛСН, АЛС-ЕН, сигнальные показания светофора, диагностическая информация о работе приемопередатчиков, в том числе сообщения об отказах в основном и резервном канале. Первый и второй станционные приемопередатчики 30 и 31 транслируют сетевые сообщения, в первый 32 и второй 33 станционные компьютеры. Первый и второй станционные компьютеры 32 и 33 сохраняют на жестком диске информацию, полученную от станционных приемопередатчиков, и выводят ее на экран в графическом и символьном виде. Первый станционный компьютер 32 направляет сообщения первому станционному приемопередатчику 30 и с помощью указанных сообщений управляет работой приемопередатчиков сигнальных точек 26, 27, 28, 29: задает уровни сигналов КРЛ, АЛСН, АЛС-ЕН, пороги срабатывания приемников, номера кодовых комбинаций АЛС-ЕН для каждого конкретного показания светофора.
Приемопередатчики сигнальных точек 26, 27, 28, 29 выполнены по безопасной двухканальной схеме, один из каналов является основным, второй работает в горячем резерве.
В программном обеспечении приемопередатчиков сигнальных точек 26, 27, 28, 29 заложены тесты, которые позволяют обнаружить неисправность в основном и резервном каналах с точностью до типового элемента замены.
Основной и резервный каналы приемопередатчиков сигнальных точек 26, 27, 28, 29 являются самостоятельными компонентами специализированной сети, с уникальными сетевыми адресами. Один канал принимает и передает сообщения по сети независимо от второго канала. При обнаружении отказа в основном канале управление передается резервному. Неисправный канал в течение заданного интервала времени остается подключенным к сети. За это время он передает сообщение об отказе, затем отключается от сети и перезапускается. Если перезапуск канала прошел успешно, то он продолжает работу в качестве резервного. Если повторный перезапуск оказался неудачным, то после восьми попыток перезапуска неисправный канал выключается.
Станционные приемопередатчики 30 и 31 получают по сети сообщения об отказах и передают их в станционные компьютеры 32 и 33. Станционные компьютеры выводят на экран сообщения об отказах с указанием неисправного канала с точностью до типового элемента замены.
В процессе испытаний децентрализованной автоблокировки имитировались отказы в основном и резервном каналах приемопередатчиков сигнальных точек 26, 27, 28, 29. Испытания показали, что основной и резервный каналы приемопередатчиков сигнальных точек передают по специализированной сети сообщения об отказах, которые выводятся на экран станционного компьютера АРМ ШН.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания полезной модели:
1. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. Учеб. для вузов./ Кравцов А.Ю. и др.: Под ред. Кравцова А.Ю. - М.:Транспорт-1996-С.82-131./Л-1/.
2. Лисенков В.М., Беляков И.В., Грушка В.А., Ковалев И.П., Неклюдов Ю.Н. Принципы построения и методы технической реализации микропроцессрной системы АБ-Е2//Автоматика, связь, информатика.-1998.-№1.-С.8-11./Л-2/.
3. Полыванный Д.В., Гуров С.В. Разработка и внедрение кодовых электронных блокировок КЭБ-1 и КЭБ-2//Автоматика, связь, информатика.-2001.-№10.-С.35-37./Л-3/.
4. Зорин В.И., Воронин В.А., Шухина Е.Е., Ковалев И.П. Микропроцессорная система автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры АБТЦ-М//Автоматика, связь, информатика. -2003.-№9.-С.8-10./Л-4/.
5. US Patent US 6.317.664 В2 Train Detection System and Train Detection Method, Nov 13.2001./Л-5/.
6. Masayuki Matsumoto, Yosuke Mizukami. New ATC System for Yamanote and Keihin-Tohoku Lines. //Japanese Railway Engineering, №147, 2001, р.6-9./Л-6/.
7. Беляков И.В., Кочкин А.Г., Неклюдов Ю.Н., Рыбаков А.А., Суханова Н.В. Микропроцессорная унифицированная система автоблокировки АБ-УЕ// Автоматика, связь, информатика, 2002.-№6 -С. 11-14./Л-7/.