Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано в системах управления движением поездов на участках железной дороги с интенсивным движением.

Известна система управления движением поездов, содержащая центральный пункт управления, контролируемые пункты с размещенным на каждом из них блоком устройств поста электрической централизации стрелок и сигналов, соединенным с блоком устройств телеуправления и телесигнализации, линию связи, соединенную с блоками устройств телеуправления и телесигнализации центрального пункта управления и контролируемых пунктов, при этом на центральном пункте управления размещен блок стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, соединенный через блок интерфейсного модуля с соответствующим блоком устройств телеуправления и телесигнализации, причем на каждом из локомотивов, вовлеченных в данную систему управления движением поездов, имеется блок бортовой ЭВМ с подключенными к нему блоком бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенного с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, и блоком бортового приемника спутниковой навигационной системы, соединенного с антенным блоком спутниковой навигационной системы, при этом на центральном пункте управления и всех контролируемых пунктах размещены блоки стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками цифрового радиоканала связи, блоки контроллеров, соединенные своими первыми портами с блоками стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, при этом блок контроллера на центральном пункте управления своим вторым портом подключен к блоку стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, введены блоки полуавтоматической блокировки, установленные на соседних контролируемых пунктах, соединенные между собой линейной цепью, и блоки увязки, через которые блоки полуавтоматической блокировки подключены к блокам электрической централизации стрелок и сигналов соответствующих контролируемых пунктов, которые подключены ко вторым портам блоков контроллеров, третьи порты которых подключены к блокам полуавтоматической блокировки соответствующих контролируемых пунктов (RU 117386U1, B61L 27/00, 2012.06.27).

Известная система обеспечивает централизованное управление поездным диспетчером движением поездов с помощью устройств электрической централизации стрелок и сигналов и контроль средствами централизации и телеуправления, безопасности движения поездов. Однако система не позволяет осуществлять автоматическое изменение графика движения поездов на участке в случае изменения поездной ситуации на дороге.

В качестве наиболее близкого аналога принята система управления движением поездов при диспетчерской централизации, содержащая центральный пункт управления и распределенные контролируемые пункты с размещенными на них устройствами постов ЭЦ и связанными с ними устройствами телеуправления и телесигнализации диспетчерской централизации, объединенные магистральной линией связи, при этом на центральном пункте управления размещена стационарная ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, соединенная через первый интерфейсный модуль с устройствами телеуправления и телесигнализации диспетчерской централизации и через второй интерфейсный модуль связанная с автоматизированной системой оперативного управления перевозками, причем на локомотивах, вовлеченных в систему управления, установлена система автоведения состава, включающая в себя бортовую ЭВМ, соединенную с визуализатором обстановки, силовой установкой локомотива и устройством автоматической локомотивной сигнализации с автостопом, а также установлены подключенные к бортовой ЭВМ бортовые радиомодемы цифрового радиоканала связи, соединенные с бортовыми антенными блоками, а на центральном пункте управления и распределенных контролируемых пунктах размещены стационарные радиомодемы цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками, на центральном пункте управления и распределенных контролируемых пунктах введены контроллеры связи с функциями накопления и преобразования информации, которые своими первыми портами через модемы подключены к магистральной линии связи, а вторыми портами соединены со стационарными радиомодемами цифрового радиоканала связи, при этом на центральном пункте управления контроллер связи с функциями накопления и преобразования информации соединен со стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, к отдельному порту которой подключен блок управления режимами оптимизации параметров организации движения поездов с функцией фиксации выбранного режима энергонезависимыми элементами памяти (RU 2387564C1, B61L 27/04, 27.04.2010).

Поездной диспетчер известной системы управления движением поездов обеспечивает управление, руководствуясь сведениями автоматизированной системы оперативного управления перевозками, и оптимизирует движение поезда с помощью блока управления режимами оптимизации параметров организации движения поездов.

Однако в известной системе не предусмотрена возможность в случае изменения поездной ситуации на дороге автоматической корректировки движения поездов по диспетчерскому участку путем изменения графика движения.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании системы управления движением поездов, обеспечивающей в случае изменения поездной ситуации на дороге автоматическую корректировку движения поездов по диспетчерскому участку.

Технический результат заключается в повышении оперативности управления при возникновении внештатной ситуации за счет автоматического выбора графика движения наиболее благоприятного для возникшей внештатной ситуации с возможностью передачи его в автоматическом режиме на борт каждой тяговой единицы, участвующей в движении на участке в данный момент времени.

Технический результат достигается тем, что система автоматизированного управления движением поездов содержит автоматизированное рабочее место поездного диспетчера центра управления, включающее процессор с блоками отображения и ввода/вывода, стационарный радиомодем, сервер связи для подключений информационных входов/выходов процессора к внешним устройствам, на локомотивах поездов, вовлеченных в систему управления, установлены бортовой радиомодем цифрового радиоканала связи и система управления поездом, автоматизированное рабочее место поездного диспетчера включает также блок моделирования поездной работы и базу данных графиков движения поездов, на каждом локомотиве установлены локомотивное устройство безопасности, шлюз радиоканала, вход/выход которого подключен к входу/выходу бортового радиомодема, и шлюз CAN-MVB, а стационарный и бортовые радиомодемы дополнительно включают приемопередатчики частотного диапазона 900 МГц и 160 МГц и автоматический переключатель диапазонов, при этом третий вход/выход процессора подключен к входу/выходу стационарного радиомодема, вход/выход шлюза радиоканала через внешнюю локомотивную CAN-шину подключен к первому выходу/входу шлюза CAN-MVB, второй выход/вход которого через внутреннюю локомотивную CAN-шину соединен с локомотивным устройством безопасности, а третий выход/вход - через поездную шину MVB связан с устройством управления поездом, выполненным в виде автоматизированной системы автоведения, к входам/выходам сервера связи подключены аппаратно-программные устройства автоматизированной системы ведения и анализа графика исполненного движения, автоматизированной системы разработки графика движения поездов, комплексной автоматизированной системы анализа, учета и контроля устранения отказов в работе технических средств инфраструктуры и подвижного состава, системы управления электрической централизации, системы управления диспетчерской централизации, базы данных нормативного графика движения поездов.

Станционный и локомотивные радиомодемы связаны посредством цифрового канала связи сети железнодорожной технологической радиосвязи стандарта GSM-R и/или сотовой сети связи стандарта GSM и/или сети передачи данных в диапазоне 160 МГц.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема комплексной системы управления движением поездов.

Комплексная система управления движением поездов содержит автоматизированное рабочее место 1 поездного диспетчера центра управления, включающее процессор 2 с блоками 3 и 4 отображения и ввода/вывода, стационарный радиомодем 5 цифрового радиоканала связи, сервер 6 связи для подключений информационных входов/выходов процессора 2 к внешним устройствам, на локомотивах 7 поездов, вовлеченных в систему управления, установлены бортовой радиомодем 8 цифрового радиоканала связи и система 9 автоведения.

Автоматизированное рабочее место 1 поездного диспетчера включает также блок 10 моделирования поездной работы и базу 11 данных графиков движения поездов. На каждом локомотиве установлены локомотивное устройство 12 безопасности, шлюз 13 радиоканала, вход/выход которого подключен к входу/выходу бортового радиомодема 8, и шлюз 14 CAN-MVB.

Бортовой и стационарный радиомодем 8 и 5 включают приемопередатчики частотного диапазона 160 МГц и 900 МГц и снабжен автоматическим переключателем диапазонов (на чертеже не указаны).

При этом третий вход/выход процессора 2 подключен к входу/выходу стационарного радиомодема 5, вход/выход шлюза 13 радиоканала посредством внешней локомотивной CAN-шины 15 подключен к первому выходу/входу шлюза 14 CAN-MVB, второй выход/вход которого через внутреннюю локомотивную CAN-шину 16 подключен к входу/выходу локомотивного устройства безопасности, а третий выход/вход - через шину MVB 17 связан с входом/выходом системы 9 автоведения.

К входам/выходам сервера 6 связи подключены аппаратно-программные устройства автоматизированной системы 18 ведения и анализа графика исполненного движения, комплексной автоматизированной системы 19 анализа, учета и контроля устранения отказов в работе технических средств инфраструктуры и подвижного состава, автоматизированной системы 20 управления электрической централизации, автоматизированной системы 21 управления диспетчерской централизации, базы 22 данных нормативного графика движения поездов.

Для организации канала связи между станционным и локомотивными радиомодемами 5 и 8 используют сеть железнодорожной технологической радиосвязи стандарта GSM-R и/или сотовой сети связи стандарта GSM и/или сети передачи данных в диапазоне 160 МГц.

Сети радиосвязи используются в качестве альтернативных или в качестве резервирующих друг друга.

Протокол взаимодействия между локомотивным устройством 12 безопасности и шлюзом 13 радиоканала предусматривает идентификацию используемого канала передачи данных - GSM, GSM-R или 160 МГц.

Шлюз 13 реализует протокол EURORADIO при работе в сети сотовой связи GSM и при работе в системе технологической радиосвязи стандарта GSM/R. При работе в диапазоне 160 МГц шлюз 13 реализует протокол временного разделения каналов между локомотивами, используемый для передачи данных в диапазоне 160 МГц.

Шлюз 14 CAN-MVB осуществляет гальваническую развязку, а также согласование информационных потоков двух сегментов локальной сети CAN и поездной шины 17 MVB.

В качестве автоматизированной системы 18 может быть использована автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения «ГИД-УРАЛ». Автоматизированная система «ГИД-УРАЛ» осуществляет анализ качественных показателей работы дороги, в том числе и графика исполненного движения поездов.

В качестве комплексной автоматизированной системы 19 может быть использована автоматизированная система анализа, учета и контроля устранения отказов в работе технических средств инфраструктуры и подвижного состава «КАСАНТ», которая ведет учет отказов технических средств инфраструктуры, в том числе и подвижного состава.

В качестве локомотивного устройства 12 безопасности может быть использовано комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное «КЛУБ-У» или безопасный локомотивный объединенный комплекс «БЛОК».

Автоматизированная система 20 управления электрической централизацией (АСУ 20 ЭЦ) оперативно контролирует состояние устройства автоматики телемеханики и связи на станциях, автоматизированная система 21 диспетчерской централизации (АСУ 21 ДЦ) - состояние устройств автоблокировки на перегонах, электрической централизации, стрелок на станциях, систем телеуправления и телесигнализации.

База 11 данных включает массив данных нормированных графиков движения и массив данных вариантных графиков, предусмотренных для работы в условиях внештатных ситуаций. Вариантные графики движения поездов заранее рассчитываются для каждой внештатной ситуации и заносятся поездным диспетчером в процессор 2, который формирует массив данных вариантных графиков и направляет их в базу 11 данных.

Система функционирует следующим образом.

Информация о нормативных графиках движения поездов, вовлеченных в систему управления на участке, обслуживаемом поездным диспетчером, с выхода базы 22 данных нормативных графиков движения через сервер 6 связи поступает на вход процессора 2, который осуществляет ее обработку, формирует массив данных нормативных графиков движения поездов на участке и направляет его в базу 11 данных.

Кроме того, в режиме реального времени на соответствующие входы процессора 2 через сервер связи 6 поступает также информация о состоянии инфраструктуры участка железнодорожной сети и состоянии подвижного состава от автоматизированной системы 18 ведения и анализа графика исполненного движения, комплексной автоматизированной системы 19 анализа, учета и контроля устранения отказов в работе технических средств инфраструктуры и подвижного состава, автоматизированной системы 20 управления электрической централизации, автоматизированной системы 21 управления диспетчерской централизации, базы 22 данных нормативного графика движения поездов. Процессор 2 обрабатывает поступившие на его информационные входы данные, направляет их в блок 10 моделирования, который моделирует ситуацию на управляемом диспетчером участке.

При этом перед началом движения каждого поезда 7 по железнодорожному участку устанавливается соединение между радиомодемами 5 и 8. После установления соединения поездной диспетчер посредством блока 4 ввода/вывода через процессор 2 запрашивает в базе 11 данные нормативных графиков движений всех поездов, под номерами которых поезд может следовать, на основе которых процессор 2 формирует сообщение и передает его через стационарный радиомодем 5 по каналу связи на вход локомотивного радиомодема 8.

С выхода радиомодема 8 сообщение поступает в шлюз 13 радиоканала, который передает его через шлюз 14 на вход системы 9 автоведения. Выбор конкретного графика движения осуществляет система 9 автоведения на основании номера, под которым должен следовать поезд.

Возможность организации канала связи между радиомодемами 5 и 8 с использованием различных сетей связи позволяет обеспечить устойчивый обмен информацией между диспетчерским центром и поездами 7.

В процессе движения поезда локомотивное устройство 12 безопасности периодически передает в процессор 2 через канал связи сообщение «Координаты». На дисплее блока 3 в режиме реального времени отображается положение всех поездов, вовлеченных в процесс управления на участке. Кроме того, на дисплее блока 3 отображается информация о состоянии технических средств объектов инфраструктуры.

При работе в штатном режиме используется нормативный график движения.

При возникновении внештатной ситуации на управляемом участке блок 10 моделирования направляет в процессор 2 соответствующую информацию. Процессор 2 в автоматическом режиме идентифицирует внештатную ситуацию и в соответствии с ней выбирает из базы 11 данных соответствующий ей вариантный график движения поездов по участку, обеспечивающий наибольшую пропускную способность в данной ситуации.

Внештатная ситуация может быть связана как с аварией на участке движения, поломкой технических средств объектов инфраструктуры, вызывающих задержку в движении поездов, так и с оперативной необходимостью.

Для перехода на управление поездами по новому графику движения поездов процессор 2 через стационарный радиомодем 5 цифрового радиоканала связи отправляет всем находящимся в зоне контроля поездам сообщение об этом изменении. Данное сообщение является предварительным.

Радиомодем 8 каждого поезда направляет данное сообщение на вход шлюза 13 радиоканала, который передает его через шлюз 14 CAN-MVB на вход системы 9 автоведения. Система 9 автоведения, получив данную информацию, в ответ формирует сообщение о возможности перехода на новую нитку графика и передает его через поездную шину 17 MVB, шлюз 14 CAN/MVB, локомотивную внешнюю CAN шину 15 и шлюз 13 радиоканала на вход радиомодема 8. Радиомодем 8 по каналу связи направляет данное сообщение радиомодему 5, который передает его на вход процессора 2.

В случае, если все поезда участка успешно приняли сообщение о переходе на новый график движения поездной диспетчер с помощью блока 4 ввода/вывода отправляет сообщение о смене графика движения. В ответ на данное сообщение система 9 автоведения формирует подтверждение о готовности перехода на указанный график движения и передает его через поездную шину 17 MVB, шлюз 14 CAN/MVB, локомотивную внешнюю CAN шину 15 в шлюз 13 радиоканала. Шлюз 13 транслирует данное сообщение через радиомодем 8, канал связи и радиомодем 5 на вход процессора 2, при этом одновременно формирует и передает соответствующее сообщение через шлюз 14 и внутреннюю локомотивную шину 16 на вход локомотивного устройства 12 безопасности для отображения машинисту информации о названии двух ближайших по ходу следования поезда контрольных точек и времени их проследования.

Переход на новый график движения осуществляется только в том случае, если подтверждение получено от систем 9 автоведения всех поездов, вовлеченных в процесс управления.

Таким образом, система управления движением поездов позволяет повысить оперативность управления при возникновении внештатной ситуации за счет автоматического выбора графика движения наиболее благоприятного для возникшей внештатной ситуации с возможностью передачи его в автоматическом режиме на борт каждой тяговой единицы, участвующей в движении на участке в данный момент времени, что обеспечивает безопасность движения и повышенную пропускную способность.