Результат интеллектуальной деятельности: Способ управления автоматической переездной сигнализацией

Известен способ управления автоматической переездной сигнализацией, реализованный в устройстве, в котором на питающем конце в рельсовую линию подаются зондирующие импульсы и по времени поступления отраженных импульсов от колесной пары поезда вычисляется скорость и координата поезда и принимается решение о закрытии переезда (Авторское свидетельство СССР №1342796, МПК B61L 29/32, опубл. БИ №37, 1987 г. «Устройство для автоматического ограждения переезда», авторы Е.Г. Угрюмов, Ю.А. Бакулин, Ю.А. Ерохин).

Недостатком способа является низкая точность определения координаты поезда из-за высокой его чувствительности к изменениям первичных параметров рельсовой линии, а именно, продольного сопротивления рельсовой линии, увеличение которой приводит к значительным затуханиям зондирующих импульсов и появлению паразитных импульсов вносящих погрешности в определении скорости поезда, а соответственно низкая безопасность движения.

Известен также способ управления автоматической переездной сигнализацией, заключающийся в том, что в рельсовую линию на питающем конце непрерывно подают сигнал переменного тока и на том же конце непрерывно измеряют амплитуду напряжения и тока и по предварительно измеренным амплитудам напряжения и тока при различных значениях координаты расположения поездного шунта от релейного до питающего конца рельсовой линии формируют множество значений напряжения U₁, тока и соответствующих им координат поезда , с помощью которых составляют систему уравнений координаты расположения поезда, правую часть которой приравнивают к значениям координат поезда , и, решая систему уравнений, определяют коэффициенты уравнения координаты поезда затем, измеряя текущее значение напряжения и тока, уравнением координаты поезда определяют текущую координату на участке приближения и определяют скорость поезда на участке, а с учетом возможного ускорения поезда, определяют фактическую координату закрытия переезда (Патент РФ на изобретение RU №2281219 С1, кл. B61L 29/22, опубл. БИ №22, 2006 г. «Способ управления автоматической переездной сигнализацией», автор Е.М. Тарасов).

Недостатком способа является низкая безопасность движения из-за низкой точности определения координаты поезда, а соответственно, и его скорости, т.к. вследствие механических и климатических воздействий на рельсовые линии изменяются ее первичные параметры и нарушается соответствие значений напряжений и токов координате поезда при определении коэффициентов уравнения координаты поезда, и следовательно, при определении текущей координаты поезда с предварительно определенными коэффициентами уравнения координаты поезда, появляется ошибка, которая со временем увеличивается. Скорость, определенная при ошибочной координате неточная, и это приводит к неверному определению фактической координаты закрытия переезда и нарушению безопасности движения поездов.

Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение безопасности движения за счет повышения точности определения координаты и скорости поезда, а следовательно и фактической координаты закрытия переездных ограждающих устройств за счет верификации определенной уравнением координаты расположения поезда текущей координаты с координатой начала участка приближения фиксированной длины, при неравенстве значений, т.е. появлении ошибки, корректируя коэффициенты уравнения координаты поезда, добиваются равенства вычисленной координаты поезда фактической координате, затем определяют скорость поезда и фактическую точную координату закрытия переезда.

Технический результат достигается тем, что в рельсовую линию на питающем конце непрерывно подают сигнал переменного тока и на том же конце непрерывно измеряют амплитуду напряжения и тока при различных значениях координаты расположения поездного шунта от релейного до питающего конца рельсовой линии и формируют множество измеренных значений напряжения U₁, тока I₁ и соответствующих им координат поезда , с помощью которых составляется система уравнений координаты расположения поезда, правую часть приравнивают к значениям координат поезда и, решая систему

, i=1, 2, …, n,

где - координаты расположения поезда, при которых измерены U_1ij и I_1ij; определяют коэффициенты уравнения координаты поезда, затем, измеряя текущее значение напряжения и тока, определяют текущую координату поезда на участке приближения

,

а скорость поезда на участке определяют по формуле

,

где _i - текущая координата поезда,

- предыдущая координата, пройденная поездом за время ,

и с учетом возможного его ускорения определяют фактическую координату закрытия переезда по формуле:

, i=1, 2, …, n,

где - длина участка приближения к переезду,

- время, необходимое для закрытия переезда (табличное значение),

a_i - ускорение движения поезда на участке приближения, вычисляемое по кривой скорости поезда,

согласно изобретению в момент вступления поезда на участок приближения сравнивают текущую координату поезда , определенную уравнением, с длиной участка приближения, при неравенстве значений корректируют коэффициенты уравнения координаты поезда, при равенстве значений -определяют скорость поезда и при его ускорении определяют фактическую координату и время закрытия переезда.

В основе способа управления переездными ограждающими устройствами лежит определение точной фактической координаты закрытия переезда, и обеспечение минимального времени закрытого состояния переездов. Каждый раз, в момент вступления поезда на участок приближения переезда осуществляют верификацию вычисленной уравнением координаты поезда с координатой начала участка приближения фиксированной длины и при неравенстве значений, корректируя коэффициенты уравнения координаты поезда, добиваются равенства вычисленной координаты поезда фактической координате поезда, а затем определяют скорость поезда и с учетом возможного его ускорения вычисляют фактическую координату закрытия переезда, и по ним управляют ограждающими устройствами переезда. Координату и скорость поезда определяют по значению скорректированного уравнения координаты поезда, аргументами в которой являются измеренные значения амплитуд напряжения и тока на питающем конце рельсовой цепи участка приближения.

На фиг. 1 изображена блок-схема алгоритма работы автоматической переездной сигнализации.

На фиг. 2 представлены временные интервалы функционирования системы.

Способ осуществляется следующим образом.

При вступлении поезда на участок приближения (t₀, l₀) (фиг. 2) фиксируется момент вступления поезда на участок приближения (шаг 1) (фиг. 1) и начинается непрерывное измерение амплитуды напряжения U₁ и тока I₁ на питающем конце рельсовой цепи участка приближения ((t₀, l₀), шаг 2). По измеренным значениям по формуле

,

вычисляют текущую координату в момент вступления поезда на участок приближения к переезду (шаг 3) и эта вычисленная координата сравнивается с фактической координатой головы поезда x_ф на релейном конце рельсовой линии участка приближения (по координате изолирующего стыка релейного конца), проверяют условие (шаг 4). При неравенстве значений, корректируя коэффициенты уравнения координаты поезда и циклически возвращаясь к определению текущей координаты поезда, коэффициенты корректируются до тех пор, пока не достигнет равенство вычисленной и фактической координат (t₀, l₀). После достижения равенства вычисленной координаты поезда фактической координате поезда циклически измеряют текущие значения напряжения U_1i и тока I_1i на питающем конце рельсовой цепи участка приближения (шаг 5). По скорректированному уравнению координаты поезда определяют его текущую координату поезда и скорость поезда на участке приближения (шаг 6) по формуле:

,

и с учетом возможного его ускорения определяет фактическую координату закрытия переезда

i=1, 2, …, n,

где - длина участка приближения к переезду,

- время, необходимое для закрытия переезда, которое зависит от типа переезда и таблично задается (В.Д. Бубнов, В.С. Дмитриев. Устройства СЦБ их монтаж и обслуживание: Полуавтоматическая и автоматическая блокировка. М.: Транспорт, 1989. - С. 304),

a₁ - ускорение движения поезда на участке приближения, вычисляемое по кривой скорости поезда для конкретного переезда (А.М. Бабичков, П.А. Гурский, А.П. Новиков. Тяга поездов и тяговые расчеты. М.: Транспорт, 1971. - С. 280).

Затем проверяют условие v_ф<v_max (шаг 7), если «нет», то констатируется факт равенства v_ф=v_max на участке приближения (шаг 8) (т.к. v_ф не может быть больше v_max), и с координаты l₁ или времени t₁ закрывают шлагбаум (шаг 9). Если имеет место условие «да», то проверяют ускорение: если скорость увеличивается (шаг 10), то также шлагбаум закрывают с координаты l₁ или времени t₁ (шаг 9). Если скорость уменьшается (шаг 11), то с координаты l₁ до l₂ или времени t₁ до t₂ корректируется задержка времени включения шлагбаума (t_p=t₃-t₁). Если скорость v_ф=v_max, то шлагбаум закрывают в момент времени t₁, а т.к. скорость большая, то излишнего времени на ожидание нет (t_p=30-40 с). Если минимальная v_ф=v_min то и время закрытого состояния переезда небольшое от t₂ до t₃ (t_p=t₂-t₃) (шаг 13). Если скорость поезда v_ф<v_max, но постоянна (шаг 12), то также вычисляют координату, с которой производят закрытие переезда, и время закрытого состояния переезда t_p также небольшое(шаг 13).

В качестве функции напряжения и тока в уравнении координаты поезда используют ортогональные многочлены Лежандра, Лагерра, Эрмита, Лорана или степенной полином Колмогорова-Габора. Коэффициенты - предварительно определяют следующим образом.

Априорно измеряют амплитуды напряжения и тока на питающем конце рельсовой линии в зависимости от координат нахождения поезда и формируют массив данных в виде

- координата вступления поезда на участок приближения

текущие координаты поезда

- координата переезда,

где - длина рельсовой линии участка приближения. По полученным данным составляют систему уравнений координаты поезда в виде

и, решая систему, как, например, методом Гаусса, определяют искомые коэффициенты , которые формируют уравнение координаты поезда. Данный прием широко применяется при интерполяции функций для получения интерполяционного уравнения процессов (И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике. - М.: Наука, 1980 - 976 с.).

Корректировка коэффициентов уравнения координаты поезда осуществляют алгоритмом корректирующих приращений (Дж Ту, Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. - М.: Мир, 1978. - С. 247-250).

Предлагаемый способ управления автоматической переездной сигнализацией обеспечивает по сравнению с существующими следующие технико-экономические преимущества:

- обеспечивается контроль точности вычисления текущей координаты поезда в каждый раз в момент его вступления на участок приближения за счет верификации вычисленной координаты с фактической;

- обеспечивается точность определения координаты поезда посредством корректировки коэффициентов уравнения вычисления координат поезда в случае появления ошибки вычисления текущей координаты поезда;

- минимизируется время закрытого состояния переезда от скорости поезда на участке приближения за счет непрерывного измерения скорости и координаты поезда;

- сокращается расход электроэнергии за счет небольшого времени включенного состояния ограждающих устройств переезда;

- повышается безопасность движения поездов благодаря незначительному времени простоя автотранспорта перед закрытым переездом и точного определения фактической координаты закрытия переезда для автотранспорта;

- улучшается экологическая обстановка в зоне переездов из-за малого времени простоя автотранспорта.