Система автоматического управления торможением поездов комплексная
Предложена комплексная система автоматического управления торможением поездов. Система содержит блок связи (1) со съемным носителем информации (2), датчики пути, скорости, поворота, блок приема информации (7), соединенный с приемной антенной САУТ (8). Также система содержит датчики давления, пульт машиниста (5) с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, блок дешифрации кодовых сигналов (18), соединенный с блоком индикации локомотивной сигнализации. Система также содержит датчик давления в питательной магистрали, на основе которого реализовано автоматическое определение плотности тормозной магистрали и информирование машиниста об ее состоянии. Система также содержит модуль передачи данных с антенной GSM, на основе которого реализована передача в режиме онлайн на серверное хранилище информации о поездке. Блок связи со съемным носителем содержит две линии CAN, одна линия CAN двухканальная и гальванически развязанная и по условиям безопасности используется для связи с локомотивной сигнализацией, вторая линия CAN используется для связи с другими периферийными системами, которыми оборудован локомотив. Достигается высокое информационное обеспечение локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда для обеспечения высокой безопасности движения поездов. 1 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотивах в качестве основной системы безопасности с функциями регистрации параметров движения поезда на съемный носитель информации, передачи записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения в режиме онлайн посредством сетей беспроводной передачи данных, информационного обеспечения локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда, расчета фактического тормозного коэффициента, контроля плотности тормозной магистрали поезда.
Известно устройство локомотивной индикации (см. пат. полезной модели РФ №106202, з. 08.02.2011, МПК B61L 3/00), содержащее модуль управления, модуль светодиодной индикации, блок ввода информации, подключенный к преобразователю команд, и дисплей, блок преобразования сигналов, а модуль управления состоит из вычислителя с подключенным к нему видеоконтроллером, при этом вход вычислителя соединен с системным интерфейсом, а вход видеоконтроллера соединен с выходом модуля светодиодной индикации, первый выход видеоконтроллера соединен с модулем светодиодной индикации, второй его выход через блок преобразования сигналов подключен к дисплею, выход преобразователя команд соединен с дополнительным входом вычислителя, а третий выход видеоконтроллера соединен с первым входом преобразователя команд, второй выход которого соединен с элементами подсветки блока ввода информации, четвертый выход видеоконтроллера соединен с управляющим входом дисплея, а датчик освещенности соединен с преобразователем команд.
Однако ограниченное количество светодиодных индикаторов не обеспечивает индикацию всех необходимых параметров.
Кроме того, отсутствие интерфейса RS-485, использующегося для обмена данными блоков в аппаратуре комплекса информационного обеспечения, не позволяет осуществлять:
- аппаратный контроль и санкционирование доступа к внутренним данным, ответственным за безопасность движения поезда;
- проведение диагностики систем САУТ и КИО САУТ, что исключает возможность применения известного устройства в этих системах.
Известен пульт машиниста, включающий пять панелей (Статья «Автоматизированная многофункциональная система управления» Олег Котов, с. 35-36, www.cta.ru/cms/f/326792.pdf). На первой панели находятся органы управления вспомогательным оборудованием. На второй панели расположен цветной жидкокристаллический дисплей, который решает задачи автоведения и отображает информацию о параметрах движения, расчетной и реальной траекториях движения состава. На центральной третьей панели установлены указатель скорости, светофор автоматической сигнализации (АЛСН) и лампы контроля бдительности машиниста. Справа от центральной панели расположен дисплей АПК «Пилот» 4, аналогичный по конструкции дисплею автоведения, служащий для отображения на основном кадре информации о состоянии дизель-генераторной установки, выдачи аварийных и диагностических сообщений. Предусмотрено большое число дополнительных кадров для индикации и диагностики измеряемых параметров. Панель пять включает в себя приборы контроля автоматических тормозов состава и локомотива.
Недостатком являются отсутствие модулей с интерфейсом RS-485, как и в выше описанном аналоге с его недостатками, поэтому они не могут быть включены в процесс обмена с локомотивной аппаратурой САУТ и КИО САУТ, что сужает функциональные возможности пульта машиниста.
Кроме того, этот пульт машиниста предназначен для установки на тепловозы, а они не оборудованы аппаратурой САУТ.
Известен также комплекс информационного обеспечения системы автоматического управления торможением поезда (КИО САУТ) (см. пат на изобретение №2697630, з. 26.02.2018, МПК B61L 25/00, B61L 25/06), содержащий съемный носитель информации со своим блоком связи, блок согласования с портами ввода-вывода и пульт машиниста, связанные по интерфейсу RS-485 с системой автоматического управления торможением поезда, пульт машиниста содержит модуль питания и систему индикации, пульт машиниста дополнительно включает процессорный модуль, связанный с модулем сопроцессора для обеспечения реализации внешних интерфейсов, модуль сопроцессора связан с модулем регистрации для приема сигналов антенны спутниковой навигации, пульт машиниста через дополнительный интерфейс CAN взаимосвязан с блоком связи со съемным носителем информации, а система индикации выполнена в виде дисплея с клавиатурой.
Недостатками известного решения является недостаточное информационное обеспечение локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда, а также, возможность потери записей регистратора параметров поезда в случае потери или неисправности съемного носителя.
Задача заявляемого технического решения состоит в высоком информационном обеспечении локомотивной бригады о параметрах движения и состоянии тормозных систем поезда для обеспечения высокой безопасности движения поездов.
Поставленная задача решается за счет того, что в системе управления торможением поездов комплексная, содержащей соединенные между собой одним внутренним интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок связи с датчиком пути и скорости, соединенный с датчиком угла поворота, установленным на буксе колесной пары локомотива, блок приема информации, соединенный с приемной антенной САУТ, датчики давления, измеряющие давление в тормозных цилиндрах и тормозной и питательной магистралях локомотива, блок согласования с портами ввода-вывода, блок коммутации и пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, другим интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок дешифрации кодовых сигналов, соединенный с блоком индикации локомотивной сигнализации, пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, третьим интерфейсом пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок передачи данных, соединенный с GSM-антенной,
в состав аппаратуры введен дополнительный датчик давления для измерения давления в питательной магистрали, на основе которого реализовано автоматическое определение плотности тормозной магистрали и информирование машиниста о ее состоянии, а также, модуль передачи данных с антенной GSM, на основе которого реализована передача в режиме онлайн на серверное хранилище информации о поездке, в блоке связи со съемным носителем имеются две линии CAN, одна линия CAN двухканальная и гальванически развязанная и по условиям безопасности используется для связи с локомотивной сигнализацией, вторая линия CAN используется для связи с другими периферийными системами, которыми оборудован локомотив.
В отличие от прототипа система управления торможением поездов комплексная (САУТ-К) имеет дополнительно в своем составе датчик давления питательной магистрали локомотива и модуль передачи данных с антенной GSM.
Наличие модуля передачи данных с антенной GSM позволяет реализовать в САУТ-К такую функцию, как передача записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения в онлайн режиме, а датчик давления питательной магистрали позволяет в автоматическом режиме осуществлять постоянный контроль плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива.
САУТ-К рассчитана для применения на электровозах постоянного и переменного тока, эксплуатируемых в пассажирском и грузовом движении поездов, магистральных тепловозах, электропоездах, дизель - поездах и автомотрисах (рельсовых автобусах), далее локомотивах (МВПС) на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных путевыми устройствами АЛСН, АЛС-ЕН, устройствами точечного канала (путевые устройства САУТ), а также на участках, оборудованных устройствами полуавтоматической блокировки.
Таким образом, САУТ-К предназначена для обеспечения безопасности движения поездов:
- обеспечивает индикацию и сигнализацию машинисту локомотива (МВПС мотор вагонный подвижной состав) информации о поездной обстановке по маршруту следования, параметрах движения поезда, состоянии его тормозной системы и режиме работы систем безопасности;
- осуществляет управление торможением при превышении допустимой скорости движения для остановки локомотива (МВПС) перед путевым светофором с запрещающим показанием, вне зависимости от действий машиниста;
- исключает движение со скоростью выше допустимой на участках пути;
- осуществляет контроль бдительности машиниста;
- исключает несанкционированное движение локомотива (скатывание);
- обеспечивает автоматический контроль плотности тормозной магистрали поезда;
- обеспечивает автоматический контроль производительности мотор-компрессорной установки локомотива;
- обеспечивает передачу записей регистратора параметров движения поезда на сервер хранения, посредством сетей беспроводной передачи данных в онлайн режиме;
- регистрирует информацию, необходимую для идентификации нарушений безопасности движения и выявления их причин;
- использует диагностику, контроль наличия и исправности блоков устройства.
По сравнению с аналогами заявляемом техническом решении САУТ-К реализованы следующие изменения:
1. Исключены блоки:
- БС-ЦКР (его функции реализованы в блоке БК - блок согласования с центральной клеммной рейкой));
- БС-АЛС (БС-КЛУБ) - блок согласования с комплексным локомотивным устройством безопасности) его функции выполняет блок БС-СН/САУТ-К - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ-К;
- БЭК2 - блок электроники и коммутации исполнение 2, его функции выполняют блоки БС-СН/САУТ-К - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К и БК блок коммутации;
- ПМ6 (или его аналог) пульт машиниста исполнение 6 - его функции выполняет блок ПМ10;
- датчики давления аналоговые (2 шт.) для измерения давления в тормозном цилиндре заменены одним датчиком давления цифровым (покупное изделие), подключенным сразу в линию RS-485.
2. Добавлен блок коммутации БК САУТ-К для выполнения функций коммутации с цепями локомотива;
3. Блок БС-СН/САУТ-01 доработан с целью повышения уровня безопасности (добавлен еще один комплект транспортного процессора и CAN-интерфейса для связи с локомотивной сигнализацией) и стал исполнением БС-СН/САУТ-К.
4. Добавлен цифровой датчик давления с подключением к линии RS-485 для измерения давления в питательной магистрали.
5. Добавлен блок МПД-Н (модуль передачи данных с защитой информации от несанкционированного доступа) для передачи данных по беспроводным интерфейсам.
6. Добавлен блок дешифратор кодовых сигналов микропроцессорный (ДКСВ-М) - дешифратор кодовых сигналов микропроцессорный для дешифрации кодов локомотивной сигнализации.
Благодаря перечисленным усовершенствованиям САУТ-К обладает следующими преимуществами:
- повышение надежности работы и снижения затрат на обслуживание за счет сокращения количества компонентов системы;
- улучшение технологичности обслуживания;
- оперативность обновления базы данных путевых параметров, используемой при движении поезда;
- оперативность получения информации с регистратора параметров движения поезда;
- предоставление машинисту оперативной информации о плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива.
Структурная схема системы автоматического управления торможением поездов комплексной представлена на фиг. 1.
Схема системы автоматического управления торможением поездов комплексная состоит из:
1 - блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К (БС-СН/ САУТ/К),
2 - съемный носитель (СН/БЛОК),
3 - блок связи с портами ввода-вывода (БК),
4 - блок коммутации (БС-порт),
5 - пульт машиниста (ПМ10),
6 - блок приставки электропневматического крана машиниста (ПЭКМ)
7 - пульт управления (ПУ),
8 - приемная антенна (АН САУТ),
9 - тормозная магистраль (ТМ),
10 - тормозной цилиндр (ТЦ),
11 - питательная магистраль (ПМ),
12 - блок связи с датчиком угла поворота (датчик пути и скорости) БС-ДДС,
13 - датчики угла поворота (ДПС),
14 - модуль передачи данных (МПД-Н),
15 - антенна GSM,
16 - антенна GPS,
17 - динамик (Д-ЛБПП),
18 - дешифратор кодов (ДКСВ-М),
19 - блок индикации автоматической локомотивной сигнализации (БИ АЛС),
20 - приемные катушки локомотивной сигнализации(ПК),
21 - линия RS-485,
22 - линия CAN1,
23 - линия CAN2,
24 - уравнительный резервуар (УР),
25 - входные сигналы
Модуль центрального вычислителя САУТ-К находится в блоке БС-СН/САУТ-К 1 (блок связи со съемным носителем информации системы САУТ/К), подключенном к линиям 21 (RS-485), 22 (CAN1) и 23 (CAN2), который принимая и обработав из линии 21 входную информацию от приемной антенны 8 через пульт управления 7, датчиков угла поворота 13 через блок БС-ДПС 12, датчиков давления в уравнительный резервуар 24 через блок приставки электропневматического крана машиниста ПЭКМ 6, тормозная магистраль 9, тормозной цилиндр 10, питательная магистраль 11, состояния входных сигналов 25 через блоки связи с портами ввода-вывода 3 и блок коммутации 4, кнопок управления через блок 7, из линии 22 входную информацию от приемных катушек локомотивной сигнализации 20 через дешифратор кодов 18 в блок индикации автоматической локомотивной сигнализации 19, из линии 23 входную информацию от спутниковой навигационной системы Глонасс/GPS через антенну 16 и блок 5 (пульт машиниста - ПМ10), серверы хранения информации через антенну 15 и модуль передачи данных 14, выдает команду на выполнение и отмену служебного торможения в блок связи с портами ввода-вывода 3, который осуществляет их реализацию через блок приставки электропневматического крана машиниста 6, который находится на кране машиниста и непосредственно включен в тормозную систему поезда, выдает информацию на индикацию на пульт машиниста блок 5, звуковые сообщения на динамик 17 через усилитель звука в блоке 5, информацию на запись параметров поезда в съемный носитель 2, передачу информации на сервер хранения через линию 23, блок 14 (модуль передачи данных) и антенну 15.
Контроль плотности тормозной магистрали поезда и производительности мотор-компрессорной установки локомотива осуществляется следующим образом:
При включении компрессора измеряется время повышения давления в главных резервуарах локомотива, по показанию датчика давления питательной магистрали 11.
Когда мотор-компрессорная установка локомотива отключается и давление в питательной магистрали 11 перестает повышаться, система управления торможением поездов комплексная производит непрерывное измерение плотности тормозной магистрали 9 поезда по показанию датчика давления питательной магистрали локомотива. Измерение плотности производится после выключения компрессора и последующего снижения давления в главных резервуарах на 0,05 МПа. Измерение проводится, при поездном положении управляющего органа крана машиниста в соответствии с Прил. 2 Гл. 4 п. 48 - Правил технического обслуживания тормозного оборудования и управления тормозами железнодорожного подвижного состава утвержденных протоколом №60 от 6-7 мая 2014 г. (далее Правила).
Система автоматического управления торможением поездов комплексная выполняет контроль плотности поезда путем непрерывного сравнения значений текущей измеренной плотности с плотностью, зафиксированной машинистом локомотива, при увеличении или уменьшении текущей измеренной плотности на 20% и более (Гл. VIII, п. 133 Правил), на пульте машиниста ПМ-10 5 индикация давления питательной магистрали сигнализирует красным цветом.
Система автоматического управления торможением поездов комплексная по показанию датчика давления питательной магистрали ДДпм 11 контролирует включение и выключение компрессора (Гл. IХ, п. 151 Правил) посредством выведения на пульт машиниста ПМ-10 5 сообщений:
- при давлении в ПМ 0,72 МПа и ниже «Машинист! Включи компрессор»;
- при давлении в ПМ 0,92 МПа и выше «Машинист! Выключи компрессор».
Система автоматического управления торможением поездов комплексная САУТ-К сравнивает значение измеренной текущей плотности ТМ поезда со значениями наименьшего времени снижения давления при проверке плотности тормозной магистрали поезда в зависимости от длины состава и объема главных резервуаров локомотива (таблица IV. 1 Гл IV Приложение 2, Правил) и при меньшем значении текущей плотности, чем в таблице, САУТ-К выводит сообщение на пульт машиниста ПМ-10 - «Внимание! Плотность (значение плотности) не соответствует количеству осей».
После прицепки локомотива к составу поезда и подключения тормозной магистрали локомотива к поезду, машинист нажатием кнопки 3 «плотность», на пульте машиниста ПМ-10, включает окно «контроль плотности» и наблюдает за показаниями измеренной текущей плотности тормозной магистрали. Признаком стабилизации давления тормозной магистрали поезда является одинаковое значение плотности +/- 3 сек., полученное при измерениях плотности не менее двух раз, после чего машинист может приступать к опробованию тормозов;
- проверка плотности тормозной магистрали поезда, в случаях предусмотренных Правилами, выполняется с включением окна «контроль плотности» и по показанию индикации давления питательной магистрали на пульте машиниста ПМ-10 5;
- по завершению проверки плотности тормозной магистрали поезда, результат фиксируется нажатием кнопки 2 «фиксировать плотность поезда»;
- в случае индикации на пульте машиниста ПМ-10 5 значения давления питательной магистрали красным цветом, локомотивной бригаде необходимо действовать согласно Правилам;
- при изменении состава поезда или в других случаях при изменении плотности необходимо обновить зафиксированное значение плотности. Для этого необходимо нажать кнопку 3 на пульте машиниста ПМ-10 5, при открытом окне «контроль плотности»;
САУТ-К в автоматическом режиме определяет и учитывает наличие дополнительных источников расхода сжатого воздуха, таких как Тифон, Свисток, Подача песка, работа пневматических контакторов при наборе тяги, работа крана машиниста, что позволяет исключить ложные срабатывания и повысить точность контроля.
Система автоматического управления торможением поездов комплексная, содержащая соединенные между собой одним внутренним интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок связи с датчиком пути и скорости, соединенный с датчиком угла поворота, установленным на буксе колесной пары локомотива, блок приема информации, соединенный с приемной антенной САУТ, датчики давления, измеряющие давление в тормозных цилиндрах и тормозной и питательной магистралях локомотива, блок согласования с портами ввода-вывода, блок коммутации и пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, другим интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок дешифрации кодовых сигналов, соединенный с блоком индикации локомотивной сигнализации, пульт машиниста с модулем индикации, соединенный с Глонасс/GPS-антенной и динамиком, третьим интерфейсом блок связи со съемным носителем информации, соединенный со съемным носителем информации, блок передачи данных, соединенный с GSM-антенной, отличающаяся тем, что в составе аппаратуры есть дополнительный датчик давления для измерения давления в питательной магистрали, на основе которого реализовано автоматическое определение плотности тормозной магистрали и информирование машиниста об ее состоянии, а также модуль передачи данных с антенной GSM, на основе которого реализована передача в режиме онлайн на серверное хранилище информации о поездке, в блоке связи со съемным носителем имеются две линии CAN, одна линия CAN двухканальная и гальванически развязанная и по условиям безопасности используется для связи с локомотивной сигнализацией, вторая линия CAN используется для связи с другими периферийными системами, которыми оборудован локомотив.
