Способ и система децентрализованного интервального регулирования движения поездов
Владельцы патента RU 2763015:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный государственный университет путей сообщения" (ДВГУПС) (RU)
Изобретение относится к средствам децентрализованного интервального регулирования движения поездов, следующих друг за другом. В техническом решении хвостовой вагон ведущего поезда укомплектован ГНС приемником (6), который отправляет координаты через радиотехническое устройство РТУ ближнего действия и антенну (14) на ведомый по линии связи (17) и на локомотив ведущего поезда по линии связи (18). РТУ ближнего действия (5), установленное в локомотиве ведомого поезда, принимает данные с хвостового вагона через антенну (13), данные используются для построения траектории движения в блоке (2), вычислительное устройство (3), соединенное с системой управления поездом (1), регулирует параметры движения поезда. РТУ ближнего действия (8), установленное в локомотиве ведущего поезда, принимает данные со своего хвостового вагона через антенну (15), данные отправляются в вычислительное устройство (10) и служат для контроля целостности ведущего состава, осуществляемого в блоке (11). При неполадках линии связи (17) используется дублирующая линия связи (19) с помощью РТУ (4) и (9) дальнего действия. Достигается повышение надежности контроля интервала следования поездов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для интервального регулирования железнодорожных транспортных средств и железнодорожных поездов.
Известна «Система децентрализованного интервального регулирования движения поездов» (патент RU 2725332 С1, авторов Дубчак И.А., Киселева С.В., Красовицкий Д.М., Панферов И.А., Раков В.В., Розенберг Е.Н., Шухина Е.Е., опубликовано: 02.07.2020 Бюл. №19).
Система децентрализованного интервального регулирования движения поездов, содержащая на каждом локомотиве в устройстве управления движением модуль обработки данных, к первому входу которого подключен навигационный приемник, а выход соединен с дисплеем, и радиомодем, соединенный по радиоканалу с установленным в хвостовом вагоне радиомодемом, соединенным с микропроцессором, отличающаяся тем, что на локомотиве установлены программный модуль расчета координаты места нахождения хвостового вагона впереди идущего поезда, программный модуль контроля следования впереди идущего поезда в полном составе, блок памяти с записанной в ней электронной картой и датчики пути и скорости, при этом датчики пути и скорости своими выходами соединены с входами программного модуля расчета координаты места нахождения хвостового вагона впереди идущего поезда и программного модуля контроля следования впереди идущего поезда в полном составе, входы/выходы которых подключены к соответствующим выходам/входам радиомодема, выход программного модуля расчета координаты места нахождения хвостового вагона впереди идущего поезда соединен со вторым входом модуля обработки данных, а выход программного модуля контроля следования впереди идущего поезда в полном составе соединен с дополнительным входом дисплея, а на хвостовом вагоне установлен инерциальный датчик измерения ускорений движения вагона, который подключен к микропроцессору.
Недостатками данной системы являются отсутствие дублирующей линии связи и отсутствие контроля целостности состава ведущего поезда у машиниста ведущего поезда.
Также известен Способ децентрализованного интервального регулирования движения поездов и система для его реализации (патент RU 2722780 С1. Кузьмин А.И., Масалов Г.Д., Парфенов И.А., Розенберг Е.Н., Смоляков В.В., Шухина Е.Е. Опубликовано: 03.06.2020 Бюл. №16).
В системе на локомотиве позади идущего поезда установлены приемо-передающий радиомодуль, модуль дешифрации информации и микропроцессорный модуль, выходом подключенный к блоку отображения, а входом - к выходу блока обработки информации, другой вход которого через модуль дешифрации соединен с выходом приемопередающего радиомодуля, входом подключенного к другому выходу блока обработки информации, выполненного на микропроцессоре, на локомотиве впереди идущего поезда установлены последовательно соединенные навигационный приемник, микропроцессорный модуль, модуль шифрации информации и передающий радиомодуль, при этом в хвостовом вагоне этого поезда дополнительно установлен модуль шифрации информации, через который микропроцессорный модуль подключен к передающему радиомодулю, передающие радиомодули, установленные на локомотиве и в хвостовом вагоне впереди идущего поезда через соответствующие каналы связи соединены с приемопередающим радиомодулем, который по дополнительному радиоканалу связи соединен с приемопередающим устройством диспетчерского пункта.
Недостатком данной системы является отсутствие контроля целостности состава ведущего поезда у машиниста ведущего поезда.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является «Способ и система децентрализованного интервального регулирования движения поездов» (патент RU 2664023 С1, Баранников А.И., Линьков В.И., Легкий Т.Н., Рыбин М.А., опубликовано: 14.08.2018 Бюл. №23), который и выбран в качестве прототипа.
Недостатками данной системы являются отсутствие дублирующей линии связи и отсутствие контроля целостности состава ведущего поезда.
Технический результат предполагаемого изобретения заключается в увеличении надежности контроля интервала, снижении занятости канала передачи информации, увеличении пропускной способности перегона и уменьшении критического межпоездного интервала.
Технический результат достигается тем, что в системе при расчете межпоездного интервала используется априорная информация, также добавлена дублирующая линия связи, и при полном отсутствии информации с ведущего поезда для построения траектории движения используется фильтр Калмана. Передача информации по каналу радиосистемы ближнего действия происходит на частотах, не используемых в централизованном регулировании движения поездов, что снижает занятость канала передачи информации. Система может использоваться на участках железной дороги, не имеющей оборудование необходимое для работы автоблокировки.
Предлагаемый способ реализуется в системе интервального регулирования, использующей спутниковую координатную информацию и обмен данными между поездами по радиоканалу. Радиосистема обмена данными включает подсистемы ближнего (РСБ) и дальнего (РСД) действия. Подсистема РСД обладает весьма ограниченным ресурсом по передаче данных, однако удовлетворяет требованию безотказного обеспечения связи на всем пути следования поездов.
В системе обработки информации (СОИ) ведомого поезда, следующего вторым в пакете, производится расчет межпоездного интервала и выработка решения о применении режима торможения при снижении интервала до критического значения. В СОИ поступают текущие координаты «головы» своего поезда и «хвоста» ведущего поезда, полученные в устройствах спутникового позиционирования. Данные передаются с ведущего на ведомый поезд по каналу РСБ. Расчет пикетного интервала производится путем наложения текущих абсолютных координат на электронную карту участка дороги. Кроме того, в СОИ рассчитывается прогнозная траектория движения ведущего поезда с учетом действующих ограничений скорости и данных о динамике его движения на предшествующей части пути. Расчет траектории производится с использованием корректирующего алгоритма (фильтра Калмана).
При прекращении связи по каналу РСБ система переводится в режим передачи данных по каналу РСД. По этому каналу передается сигнал об изменении скорости движения ведущего поезда на некоторую фиксированную величину (например, на 5 км/ч). Так как передача сигнала, передаваемого по каналу РСД, не постоянна, то это способствует уменьшению нагрузки на линию связи. Сигнал формируется по данным скоростемерного устройства ведущего поезда. Вид передаваемого сигнала свидетельствует о знаке изменения скорости (+/-). Темп поступления сигналов характеризует величину ускорения. Информация, полученная с ведущего поезда, поступает в СОИ, используется для корректировки прогнозной траектории и расчета текущего межпоездного интервала.
При сближении поездов и восстановлении передачи данных по каналу РСБ, система возвращается в штатный режим расчета межпоездного интервала.
Система децентрализованного интервального регулирования движения поездов может использоваться на участках железной дороги, не имеющей оборудование необходимое для работы автоблокировки.
Система децентрализованного интервального регулирования движения поездов (Фиг. 1), включает в себя установленный на хвостовом вагоне приемник глобальной навигационной системы (ГНС) (6), который отправляет координаты через радиотехническое устройство (РТУ) ближнего действия и антенну (14) на ведомый поезд по линии связи (17) и на локомотив ведущего поезда по линии связи (18), РТУ ближнего действия (5) с функцией приема данных с хвостового вагона, установленное в локомотиве ведомого поезда, антенну (13), блок (2) для построения траектории движения, вычислительное устройство (3), соединенное с системой управления поездом (1), РТУ ближнего действия (8), установленное в локомотиве ведущего поезда, антенну (15), вычислительное устройство (10), блок (11) для контроля целостности ведущего состава, дублирующая линия связи (19), которая используется при неполадках линии связи (17).
Система работает следующим образом.
На станции формирования железнодорожных поездов на хвостовой вагон ведущего поезда закрепляются ГНС приемник 6 и РТУ ближнего действия 7 любым известным способом. После начала движения информация с координатами периодически поступает с хвостового ГНС приемника 6 по линии связи 17 через расположенный на локомотиве ведомого железнодорожного поезда приемник 5 в блок построения траектории 2 с последующей обработкой в вычислительном устройстве 3. В вычислительном устройстве 3 вычисляется расстояние между хвостовым вагоном ведущего поезда и локомотивом ведомого поезда. Данный результат выводится на дисплей вычислительного устройства 3. Также данные с ГНС приемника 6 хвостового вагона передаются по линии связи 18 в вычислительное устройство 10, находящееся в локомотиве ведущего поезда. Вычислительное устройство 10 выводит на дисплей информацию о целостности ведущего состава и передает данные в устройство контроля целостности состава 11. Навигационные приемники в локомотивах могут быть выполнены в виде встроенных модулей в вычислительные устройства 10 и 3.
Для приема и передачи данных РТУ имеют подключенные антенны 13, 14 и 15. Передатчик линии связи и приемник линии связи настроены на один частотный диапазон. И приемная, и передающая антенны могут быть узконаправленными.
Вычислительные устройства 10 и 3 могут быть выполнены в виде планшетных компьютеров на базе ОС Android.
В случае прекращения работы линии связи 17, информация может передаваться по линии связи 19 через РТУ дальнего действия 9 и 4, подключенные к антеннам 16 и 12. РТУ дальнего действия могут быть выполнены в виде установленных в локомотивах РТУ М-Линк. При прекращении работы линий связи 19 и 17 в блоке построения траектории 2 вырабатывается вероятностная модель движения ведущего состава, исходя из ранее полученных данных о его скорости, вероятностная модель корректируется в соответствии с приходящими пакетами данных с ГНС 20. В качестве системы управления поездом 1 может быть использована система автоматического ведения железнодорожного состава (автоведение).
1. Способ децентрализованного интервального регулирования движения поездов, состоящий в том, что находящееся на ведомом локомотиве вычислительное устройство получает информацию, обработанную в блоке построения траектории, как от собственного навигационного приемника, так и от приемника радиосигнала, получающего сигнал по линии радиосвязи от навигационного устройства, расположенного на хвостовом вагоне ведущего поезда, при этом данные с хвостового навигационного устройства обрабатываются с учетом кривизны и профиля пути, и вычисляет координаты локомотива и хвостового вагона ведущего поезда, определяет расстояние между ними и вырабатывает управляющие и/или информационные сигналы, при прекращении связи по каналу ближней радиосвязи РСБ производится перевод в режим передачи данных по каналу дальней радиосвязи РСД, причем по этому каналу передается сигнал об изменении скорости движения ведущего поезда на некоторую фиксированную величину, сигнал формируется по данным скоростемерного устройства ведущего поезда и передается на ведомый локомотив, где в зависимости от знака изменения скорости +/- происходит корректировка скоростного режима.
2. Система децентрализованного интервального регулирования движения поездов включает установленные на хвостовом вагоне приемник ГНС, соединенный с радиотехническим устройством РТУ ближнего действия и антенной, ведущий локомотив, включающий в себя ГНС устройство, соединенное с вычислительным устройством, которое, в свою очередь, соединено с устройством контроля целостности состава, РТУ дальнего действия и РТУ ближнего действия, которые соединены с антеннами, ведомый локомотив, содержащий блок построения траектории, ко входу которого подключены РТУ дальнего действия, РТУ ближнего действия, соединенные с антеннами, и ГНС устройство, также выход блока построения траектории соединен с вычислительным устройством, связанным с системой управления поездом, система также включает в себя линию связи между РТУ дальнего действия ведущего и ведомого поездов, линию связи между РТУ ближнего действия ведомого локомотива и хвостового вагона и линию связи между РТУ ближнего действия ведущего локомотива и его хвостового вагона, причем данные дальней линии связи используются в случае неполадок на ближней линии связи.
3. Способ по п. 1, состоящий в том, что данные с ГНС приемника хвостового вагона передаются по линии связи в вычислительное устройство своего локомотива, которое выводит на дисплей информацию о целостности состава и передает данные на устройство контроля целостности состава.
