Система интервального регулирования движения поездов на перегоне
Владельцы патента RU 2550795:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" (ОАО "НИИАС") (RU)
Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте. Система содержит рельсовые цепи. Рельсовая цепь включает в себя блок контроля рельсовой цепи, блок сопряжения цепей кодирования автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) с аппаратурой соседних рельсовых цепей. Блок контроля содержит путевой генератор, соединенный с блоком включения кодирования и путевого приемника. Порт путевого генератора и порт путевого приемника соединены соответственно с портом первого и портом второго маломощных приемопередающих устройств. Каждый локомотив поезда, обращающегося на участке, оборудован комплексным устройством безопасности, к которому через CAN интерфейс подключены порт приемопередающего устройства и вход локомотивного приемника. Блок генератора кодов содержит аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с входами микроконтроллерного модуля. К электронно-вычислительной машине (ЭВМ) автоматизированного рабочего места (АРМ) поездного диспетчера подключен программный модуль интеллектуального анализа работоспособности аппаратуры, а в ее блок памяти записана база данных о допустимых значениях токов и напряжений на входе рельсовых линий путевых участков и результатов периодического самотестирования аппаратуры питающих концов путевых участков. Достигается упрощение и повышение надежности системы интервального регулирования движения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте и может быть использовано для интервального регулирования движения поездов на перегонах.
Известна система интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащая рельсовые цепи путевых участков автоблокировки, в аппаратуре каждой из которых имеется блок контроля рельсовой цепи, связанный с блоком сопряжения цепей кодирования АЛСН с аппаратурой соседних рельсовых цепей, первый выход которого соединен с началом своей рельсовой цепи и с выходами ее генератора и блока включения кодирования АЛСН, а второй выход соединен с концом своей рельсовой цепи и с выходом ее приемника, при этом локомотивы поездов, обращающихся на участке, оборудованы комплексным локомотивным устройством безопасности (RU 2390453, B61L 25/00, 27.05.10).
Недостатком известной системы является повышенное потребление электроэнергии из-за непрерывного режима работы рельсовых цепей. Это снижает экономическую эффективность от применения системы, в особенности на малодеятельных линиях.
Наиболее близкой к предлагаемой является, выбранная в качестве прототипа, система интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащая рельсовые цепи путевых участков автоблокировки, аппаратура каждой из которых включает в себя блок контроля рельсовой цепи, связанный с блоком сопряжения цепей кодирования автоматической локомотивной сигнализации с аппаратурой соседних рельсовых цепей, выход блока контроля рельсовой цепи соединен с выходами генератора и блока включения кодирования и подключен к началу своей рельсовой цепи, а вход блока контроля рельсовой цепи соединен с концом своей рельсовой цепи и с входом приемника, при этом локомотивы поездов, обращающиеся на участке, оборудованы комплексным устройством безопасности, в блоке контроля каждой рельсовой цепи путевых участков автоблокировки порт генератора и порт приемника соединены соответственно с портом первого и портом второго маломощных приемопередающих устройств, которые по радиоканалу маломощной цифровой связи через маломощные приемопередающие устройства блоков контроля рельсовых цепей соседних путевых участков соединены с маломощными приемопередающими устройствами локомотивов поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи, при этом на каждом локомотиве порт маломощного приемопередающего устройства через CAN интерфейс соединен с комплексным устройством безопасности, а дополнительные порты приемопередающих устройств блоков контроля рельсовых цепей путевых участков автоблокировки, расположенных по концам перегона, соединены через локальные линии передачи данных с портами ЭВМ автоматизированных рабочих мест поездных диспетчеров соответствующих железнодорожных станций (RU 122066, B61L 23/16, 20.11.12).
Недостатком известной системы является относительно сложная путевая аппаратура, включающая устройства питающих и приемных концов рельсовых цепей. Это снижает общую надежность системы и увеличивает расходы на ее строительство и эксплуатацию при децентрализованном расположении путевой аппаратуры.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является упрощение и повышение надежности системы интервального регулирования движения.
Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащей рельсовые цепи путевых участков, в аппаратуру контроля каждого из которых входит блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации, первый порт микроконтроллерного модуля которого соединен с его выходом и через блок сопряжения подключен к началу рельсовой линии путевого участка, второй порт микроконтроллерного модуля соединен с портом данных приемопередатчика, который через радиоканалы цифровой связи и путевые приемопередатчики аппаратуры контроля соседних путевых участков связан с бортовыми приемопередатчиками локомотивов поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи с ближайшими к ним путевыми приемопередатчиками и с приемопередатчиками аппаратуры постов электрической централизации, прилегающих к перегону станций, причем все локомотивы поездов, обращающиеся на перегонах, оборудованы комплексным устройством безопасности, порт данных которого соединен через бортовой интерфейс с портом данных бортового приемопередатчика локомотива, при этом порт данных приемопередатчика аппаратуры поста электрической централизации соединен с портом данных ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, согласно изобретению в блок сопряжения введено средство для тестирования, а в блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации введен аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с входами микроконтроллерного модуля, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым контрольными выходами средства для тестирования, первый вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, через первичную обмотку которого выход блока генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации соединен с началом рельсовой линии путевого участка, к которой подключен второй вход средства для тестирования, к ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера подключен программный модуль интеллектуального анализа работоспособности аппаратуры, а в ее блок памяти записана база данных о допустимых значениях токов и напряжений на входе рельсовых линий путевых участков и результатов периодического самотестирования аппаратуры питающих концов путевых участков.
Средство для тестирования выполнено в виде двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных резисторного делителя напряжения, ограничителя напряжения, полосового фильтра и выпрямителя, при этом входы резистивных делителей напряжения первого и второго канала являются соответственно первым и вторым входами средства для тестирования, а его первым и вторым контрольными выходами являются соответственно выходы выпрямителей первого и второго канала.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой системы интервального регулирования движения поездов на перегоне.
На фиг. 2 представлена схема реализации средства для тестирования.
Система интервального регулирования движения поездов на перегоне содержит рельсовые цепи путевых участков 1, в аппаратуру контроля каждого из которых входит блок 2 генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации, первый порт микроконтроллерного модуля 3 которого соединен с его выходом и через блок 4 сопряжения подключен к началу рельсовой линии путевого участка 1, второй порт микроконтроллерного модуля 3 соединен с портом данных приемопередатчика 5, который через радиоканалы цифровой связи и путевые приемопередатчики 5 аппаратуры контроля соседних путевых участков связан с бортовыми приемопередатчиками 6 локомотивов поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи с ближайшими к ним путевыми приемопередатчиками и с приемопередатчиками 7 аппаратуры постов 8 электрической централизации, прилегающих к перегону станций, причем все локомотивы 9 поездов, обращающиеся на перегонах, оборудованы комплексным устройством 10 безопасности, порт данных которого соединен через бортовой интерфейс 11 с портом данных бортового приемопередатчика 6 локомотива, при этом порт данных приемопередатчика аппаратуры поста 8 электрической централизации соединен с портом данных ЭВМ 13 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, в блок 2 генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации введен аналого-цифровой преобразователь 12, выходы которого соединены с входами микроконтроллерного модуля 3, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя 12 соединены соответственно с первым и вторым контрольными выходами средства 14 для тестирования в блоке 4 сопряжения, первый вход средства 14 подключен к вторичной обмотке трансформатора 15 тока, через первичную обмотку которого выход блока 2 генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации соединен с началом рельсовой линии путевого участка 1, к которой подключен второй вход средства 14 для тестирования, к ЭВМ 13 автоматизированного рабочего места (АРМ) поездного диспетчера подключен программный модуль 16 интеллектуального анализа работоспособности аппаратуры, а в ее блок 17 памяти записана база данных о допустимых значениях токов и напряжений на входе рельсовых линий путевых участков и результатов периодического самотестирования аппаратуры питающих концов путевых участков.
Средство 14 для тестирования выполнено в виде двух каналов 18 и 19, каждый из которых состоит из последовательно соединенных резисторного делителя 20 (24) напряжения, ограничителя 21 (25) напряжения, полосового фильтра 22 (26) и выпрямителя 23 (27), при этом входы резистивных делителей 20 и 24 напряжения первого и второго канала являются соответственно первым и вторым входами средства для тестирования, а его первым и вторым контрольными выходами являются, соответственно, выходы выпрямителей 23 и 27 первого и второго канала.
Система интервального регулирования движения поездов на перегоне работает следующим образом.
Движение поездов на перегоне осуществляется без проходных светофоров, только на основе информации, поступающей в комплексное локомотивное устройство 10 безопасности (КЛУБ-У). Для формирования блоками 2 генераторов кодов АЛС на нескольких ближайших путевых участках 1, расположенных впереди по ходу движения поезда, с локомотива 9 по радиоканалам цифровой связи передается команда на перевод их из ждущего в активный режим работы. Формируемый код АЛС учитывает количество свободных путевых участков 1 перед локомотивом 9 поезда и ограничения скорости движения по путевому участку 1 текущего места нахождения локомотива 9.
За счет ждущего режима работы путевой аппаратуры обеспечивается необходимый уровень экономичности системы по расходу электроэнергии, что особенно важно при применении ее для малодеятельных линий. Для упрощения и удешевления системы блоки питания блоков 2 генераторов кодов автоматической локомотивной сигнализации могут быть выполнены в виде автономных батарейных источников питания с подзарядкой, например, от солнечных батарей (на чертеже не показано), не требующих подключения к линии продольного энергоснабжения.
Комплексное локомотивное устройство 10 безопасности во время приема им кодовых сигналов систем автоматической локомотивной сигнализации выделяет из этих сигналов информацию о занятости или свободности и исправности рельсов впереди лежащих путевых участков 1. Оно построено по безопасным принципам и управляет торможением поезда перед препятствиями с предоставлением машинисту информации о допустимой скорости движения, местонахождении поезда и о поездной ситуации на перегоне. Для связи по радиоканалам цифровой связи с комплексными локомотивными устройствами 10 безопасности других локомотивов 9 комплексное локомотивное устройство 10 безопасности данного локомотива взаимодействует с бортовым приемопередатчиком 6 своего локомотива 9 через бортовой интерфейс 11. Бортовой приемопередатчик 6 по радиоканалам цифровой связи обеспечивает взаимодействие комплексного локомотивного устройства 10 безопасности своего локомотива с комплексными локомотивными устройствами безопасности локомотивов других поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи. При необходимости, каждый бортовой приемопередатчик 6 локомотива 9 может использовать приемопередатчики 6 локомотивов соседних поездов как ретрансляторы для связи с другими локомотивами 9 и со стационарными приемопередатчиками 7 аппаратуры постов 8 ЭЦ, прилегающих к перегону станций.
Приемник сигналов систем автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН, АЛС-ЕН или аналогичных (на чертеже не показан), входящий в состав комплексного локомотивного устройства 10 безопасности так же, как и в прототипе, выполнен с возможностью управления пороговой чувствительностью для увеличения расстояния, на котором комплексное локомотивное устройство безопасности надежно определяет излом или изъятие рельсов железнодорожного пути.
Для безопасного функционирования блоков 2 генераторов кодов, их внутренние микроконтроллерные модули 3 выполнены двухканальными с безопасной схемой сравнения и самодиагностикой.
Проверка исправности схем передачи кодовых сигналов систем автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа от блоков 2 генераторов в рельсы путевых участков 1 осуществляется в интервалы времени отсутствия поездов на путевых участках 1. Эта проверка включает проверку правильности амплитудных и временных параметров кодовых сигналов, поступающих в рельсовую линию. Тестовые сигналы формируются на всех рабочих частотах систем АЛСН, АЛС-ЕН, или аналогичных. Проверка обеспечивает своевременное выявление увеличения затухания в трактах передачи сигналов АЛС в рельсы путевых участков 1 из-за постепенных и катастрофических отказов в схемах аппаратуры питающего конца.
Все приемопередатчики, в зависимости от доступности базовых станций различных систем цифровой связи, могут использовать радиоканалы цифровой связи диапазонов ISM, GSM, GSM-R и другие.
Необходимый уровень готовности системы обеспечивается за счет того, что за интервал времени между попутными поездами аппаратура путевых участков 1 диагностируется заданное число раз, выбранное на основе расчетов по теории надежности. Периодичность диагностирования задается внутренними таймерами микроконтроллерных модулей 3.
Поэтому система имеет коэффициент готовности, не ниже чем в прототипе, но при меньшем объеме путевой аппаратуры, которая в отличие от прототипа находится только на питающих концах путевых участков 1. Это повышает общую надежность и снижает расходы на строительство и эксплуатацию системы при децентрализованном расположении путевой аппаратуры.
В режиме самотестирования блоки 2 генераторов кодов автоматической локомотивной сигнализации осуществляют тест самопроверки правильности формирования кодов и проверяют работоспособность силовых цепей подачи кодовых сигналов в рельсы своих путевых участков 1.
Для получения данных о работоспособности силовых цепей подачи кодовых сигналов в рельсы своих путевых участков 1 блоки 2 генераторов кодов формируют тестовые сигналы поочередно на всех частотах систем автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и АЛС-ЕН без модуляции их несущих информационными кодами АЛС. При этом на первом и втором контрольных выходах средства 14 для тестирования блока 4 сопряжения сигналы, пропорциональные напряжению и току на входе рельсовой линии, характеризуют техническое состояние силовых цепей прохождения сигналов в рельсы путевых участков 1 и их реальную нагрузку на рельсовые линии своих путевых участков 1.
Тестовые сигналы поступают в рельсовую линию каждого путевого участка 1 с выхода блока 2 генераторов кодов автоматической локомотивной сигнализации через первичную обмотку трансформатора 15 тока в средстве 14 для тестирования. При этом с вторичной обмотки трансформатора 15 тока в первом канале 18 на вход первого резисторного делителя 20 напряжения поступает сигнал, пропорциональный силовому току нагрузки на входное сопротивление рельсовой линии путевого участка 1 в отсутствие на участке поездного шунта. Напряжение этого сигнала ограничивается по амплитуде ограничителем 21 напряжения, фильтруется по частоте полосовым фильтром 22 и выпрямляется выпрямителем 23, после чего через первый контрольный выход средства 14 для тестирования поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 12 для преобразования и дальнейшего определения параметров входного тока рельсовой линии.
Напряжение тестовых сигналов, подаваемых в рельсовую цепь путевого участка 1, снимается непосредственно с входа рельсовой линии путевого участка 1 и во втором канале 19 поступает на вход резисторного делителя 24 напряжения, ограничивается по амплитуде ограничителем 25 напряжения, фильтруется по частоте полосовым фильтром 26 и выпрямляется выпрямителем 27, после чего через второй контрольный выход средства 14 для тестирования поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 12 для преобразования и дальнейшего определения параметров входного напряжения рельсовой линии путевого участка 1. Трансформатор 15 тока, резисторные делители 20, 24 напряжения и ограничители напряжения 21, 25 защищают микроконтроллерный модуль 3 от опасных импульсных воздействий со стороны подключения к рельсовым линиям путевых участков 1.
Для определения исправного состояния аппаратуры питающего конца, после преобразования сигналов в аналого-цифровом преобразователе 12 производится усредненная оценка их длительности и амплитуды на соответствие установленным нормативам, записанным в памяти микроконтроллерного модуля 3 и в блоке 17 памяти ЭВМ 13 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера.
Данные измерений от микроконтроллерного модуля 3 через приемопередатчик 5, радиоканалы цифровой связи и приемопередатчики 5 аппаратуры соседних путевых участков 1 передают в бортовые приемопередатчики 6 локомотивов 9 поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи с ближайшими к ним путевыми приемопередатчиками 5. Бортовые приемопередатчики 6 ретранслируют эти данные в стационарные приемопередатчики 7 аппаратуры 8 постов электрической централизации. Из стационарных приемопередатчиков 7 данные поступают в ЭВМ 13 АРМ поездных диспетчеров, где производится их интеллектуальная обработка и принимается решение об исправности или неисправности аппаратуры путевых участков 1. Это позволяет обнаружить заранее путевые участки 1 с неисправными путевыми устройствами для своевременного предупреждения или принятия мер от возможных отрицательных последствий отказов путевой аппаратуры. Интеллектуальная обработка в ЭВМ 13 АРМ включает сопоставление принятых данных с эталонными и историческими данными, хранящимися в базе данных блока 17 памяти ЭВМ 13. Результаты интеллектуальной обработки данных используются для целей эффективной профилактики и поддержания требуемого уровня готовности системы к эффективному пропуску поездов. При обнаружении неисправных путевых устройств и отсутствии времени для их ремонта, перед пропуском и во время пропуска очередных поездов по перегону, график движения поездов оперативно корректируется. В частности, перед путевыми участками 1 с неисправными путевыми устройствами из ЭВМ 13 по радиоканалам цифровой связи на локомотивы 9 передают цифровые команды, предотвращающие экстренное торможение поездов, в случае ожидаемого пропадания кодов АЛС, а также передают команды, оптимизирующие режимы движения поездов в сложившихся условиях.
Таким образом, предлагаемое изобретение повышает безопасность движения и снижает эксплуатационные издержки, связанные с отказами путевой аппаратуры.
1. Система интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащая рельсовые цепи путевых участков, в аппаратуру контроля каждого из которых входит блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации, первый порт микроконтроллерного модуля которого соединен с его выходом и через блок сопряжения подключен к началу рельсовой линии путевого участка, второй порт микроконтроллерного модуля соединен с портом данных приемопередатчика, который через радиоканалы цифровой связи и путевые приемопередатчики аппаратуры контроля соседних путевых участков связан с бортовыми приемопередатчиками локомотивов поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи с ближайшими к ним путевыми приемопередатчиками и с приемопередатчиками аппаратуры постов электрической централизации, прилегающих к перегону станций, причем все локомотивы поездов, обращающиеся на перегонах, оборудованы комплексным устройством безопасности, порт данных которого соединен через бортовой интерфейс с портом данных бортового приемопередатчика локомотива, при этом порт данных приемопередатчика аппаратуры поста электрической централизации соединен с портом данных ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, отличающаяся тем, что в блок сопряжения введено средство для тестирования, а в блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации введен аналого-цифровой преобразователь, выходы которого соединены с входами микроконтроллерного модуля, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым контрольными выходами средства для тестирования, первый вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока, через первичную обмотку которого выход блока генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации соединен с началом рельсовой линии путевого участка, к которой подключен второй вход средства для тестирования, к ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера подключен программный модуль интеллектуального анализа работоспособности аппаратуры, а в ее блок памяти записана база данных о допустимых значениях токов и напряжений на входе рельсовых линий путевых участков и результатов периодического самотестирования аппаратуры питающих концов путевых участков.
2. Система интервального регулирования движения поездов на перегоне по п. 1, отличающаяся тем, что средство для тестирования выполнено в виде двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных резисторного делителя напряжения, ограничителя напряжения, полосового фильтра и выпрямителя, при этом входы резистивных делителей напряжения первого и второго канала являются соответственно первым и вторым входами средства для тестирования, а его первым и вторым контрольными выходами являются соответственно выходы выпрямителей первого и второго канала.
