Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ ПОЕЗДОВ НА ПЕРЕГОНЕ

Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности к системам для интервального регулирования движения поездов на перегонах, и может быть использовано преимущественно на блок-участках, путевая инфраструктура которых допускает движение пассажирских поездов со скоростью выше 160 км/час.

Известна система интервального регулирования движения поездов на перегонах, реализующая способ интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации и трехзначной автоблокировке с проходными светофорами, содержащая устройства трехзначной автоблокировки (АБ) с рельсовыми цепями, соединенные с постовыми устройствами электрической централизации (ЭЦ) станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления, который линией магистральной связи соединен с постовыми устройствами ЭЦ, при этом диспетчерский центр управления радиоканалом дальней цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом из которых бортовые устройства управления соединены с бортовыми приемниками спутниковой навигации (RU 2387563 Cl, B6lL 27/00, 27.04.2010).

В известной системе интервального регулирования движения поездов на перегонах безопасные скорости и интервалы между попутно следующими на перегонах поездами автоматически поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами АБ. На каждом из локомотивов бортовое устройство управления непрерывно вычисляет текущие координаты местонахождения и скорость движения поезда с учетом программы автоведения. С учетом информации о длине поезда и его скорости, а также длины блок-участка по маршруту следования бортовое устройство периодически рассчитывает прогнозируемый момент времени освобождения очередного блок-участка и отсылает эти данные через радиоканал цифровой связи в диспетчерский центр управления. В диспетчерском центре управления на основе полученных данных передают по цифровому радиоканалу связи рассчитанное время смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда.

Недостатками известной системы являются высокая стоимость, обусловленная большим количеством дорогостоящей аппаратуры дальней цифровой радиосвязи и диспетчерского управления.

Известна система интервального регулирования, использующая автоматическую локомотивную сигнализацию числового кода непрерывного действия (кн. «Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики», под ред.Д.В. Шалягина, М.: Маршрут, 2006, с.314-322, рис.6.3).

Известная система интервального регулирования включает блоки путевой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации числового кода непрерывного действия (АЛСН), установленные на блок-участках перегона, и блоки локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации числового кода непрерывного действия, включенные в состав бортового блока управления локомотива поезда, вовлеченного в перевозочный процесс на перегоне, входы каждого блока путевой аппаратуры подключены к выходам установленных на блок-участке устройств автоблокировки с путевыми проходными светофорами и рельсовыми цепями, а выход - к рельсовой линии блок-участка.

В известной системе путевые устройства контролируют состояние участков и передают кодовые сигналы по рельсовым линиям. Кодовые сигналы несут информацию о допустимой скорости сближения поезда с путевыми сигналами автоблокировки. В зависимости от показаний путевого светофора, к которому движется поезд, контролируются определенные скорости его движения.

Основным недостатком известной системы является низкая информативность, что вынуждает передавать одинаковый кодовый сигнал 3 перед путевым светофором с зеленым огнем и перед светофором с зеленым мигающим огнем. Небольшая значимость числового кода особенно проявляется при приближении поезда к входным светофорам станций, имеющих стрелочные переводы с крестовинами разной крутизны. В этих случаях показания входного светофора более точные, чем локомотивного, поскольку различные показания входного светофора - один желтый; два желтых с зеленой полосой и другие огни - передаются на локомотив одним и тем же кодовым сигналом Ж, что недопустимо при организации движения высокоскоростных поездов, на пути которых повышенное число препятствий.

Кроме того, система обладает недостаточной надежностью. Отказы в работе устройств АЛСН обусловлены, в частности: неисправностью локомотивной аппаратуры, искажениями кодовых сигналов за счет помех тягового тока или несовершенства схем кодирования рельсовых цепей. Искажения кодовых сигналов зависят от уровней тягового тока, скорости движения, метеорологических условий и т.д. Эти отказы проявляются в том, что на локомотивном светофоре загорается огонь, не соответствующий принимаемому кодовому сигналу, что снижает пропускную способность особенно при движении высокоскоростных поездов.

Наиболее близким техническим решением является система интервального регулирования движения поездов на перегонах, содержащая на пути устройства трехзначной автоблокировки (АБ) с рельсовыми цепями блок-участков, блоки путевой аппаратуры которых линией связи соединены друг с другом и соединены с постовыми устройствами электрической централизации (ЭЦ) станций, ограничивающих перегон, а на локомотивах в состав блока управления включены блоки бортовых устройств автоматической локомотивной сигнализации АЛСН числового кода (Леонов А.А. "Техническое обслуживание автоматической локомотивной сигнализации". М.: Транспорт, 1982, с.256 и Казаков А.А., Казаков Е.А. "Автоблокировка, автоматическая локомотивная сигнализация и автостопы". М.: Транспорт, 1980, с.30, рис.11).

Недостатком известной системы является низкая информативность, так как у машиниста при движении поезда под зеленый огонь светофора имеется информация о свободности впереди только трех ближайших по ходу движения поезда блок-участков, что недостаточно для движения пассажирских поездов со скоростью выше 160 км/час и обусловливает малую пропускную способность.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении информативности и надежности системы за счет использования дополнительного информационного канала о свободности более чем трех блок-участков перегона. Это позволяет увеличить пропускную способность и эффективность ведения высокоскоростных поездов на перегоне при использовании минимальных затрат на оборудование блок-участков пути и бортовых устройств управления локомотивной сигнализации.

Технический результат достигается тем, что система интервального регулирования движения поездов на перегоне содержит блоки путевой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, установленные на блок-участках перегона и соединенные между собой линией связи, на локомотиве каждого поезда, вовлеченного в перевозочный процесс на перегоне, в состав бортового устройства управления включен блок локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия, на каждом блок-участке входы блока путевой аппаратуры подключены к выходам установленных на блок-участке устройств трехзначной автоблокировки с проходными светофорами и рельсовыми цепями, а выход - к рельсовой линии блок-участка, в начале каждого блок-участка установлено приемопередающее устройство с маломощным передатчиком, вход/выход которого подключен через блок сопряжения к выходу/входу блока путевой аппаратуры, на локомотивах высокоскоростных поездов дополнительно установлены бортовое приемопередающее устройство с маломощным передатчиком и бортовой модуль сопряжения, первый порт которого подключен к выходу/входу бортового приемопередающего устройства, второй порт - к выходу/входу бортового устройства управления, а выход соединен с входом дисплея машиниста, при этом приемопередающие устройства последовательно расположенных блок-участков и бортового приемопередающего устройства выполнены с возможностью самоорганизации цифровой сети радиосвязи частотного диапазона ISM или GSM.

Система включает на станциях, ограничивающих перегон, станционные посты электрической централизации, входы/выходы которых по каналу связи подключены к соответствующим выходам/входам блоков путевой аппаратуры.

На чертеже представлена структурная схема варианта выполнения предлагаемой системы интервального регулирования движения поездов на перегонах.

Система интервального регулирования движения высокоскоростных поездов на перегонах содержит блоки 1 путевой аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), установленные на блок-участках 2 перегона и соединенные между собой линией связи, и блок 3 локомотивной аппаратуры АЛСН, включенный в состав бортового устройства 4 управления поезда, вовлеченного в перевозочный процесс на перегоне. Входы каждого блока 1 путевой аппаратуры подключены к выходам установленных на блок-участке 2 устройств 6 автоблокировки с проходными светофорами 7 и с рельсовыми цепями, а выход - к рельсовой линии 8 блок-участка 2.

В начале каждого блок-участка 2 установлено приемопередающее устройство 9 с маломощным передатчиком, вход/выход которого через блок 10 сопряжения подключен к выходу/входу блока 1 путевой аппаратуры АЛСН.

На локомотивах 5 высокоскоростных поездов дополнительно установлены бортовое приемо-передающее устройство 11 с маломощным передатчиком и бортовой модуль 12 сопряжения, первый порт которого подключен к выходу/входу бортового приемо-передающего устройства 11, второй порт - к соответствующему входу/выходу бортового устройства 4 управления, а выход соединен с входом дисплея 13 машиниста локомотива 5 поезда.

На станциях, ограничивающих перегон, установлены станционные посты 14 электрической централизации, входы/выходы которых по каналу связи подключены к соответствующим выходам/входам блоков 1 путевой аппаратуры.

При этом приемопередающее устройство 9 выполнено с возможностью самоорганизации цифровой сети связи частотного диапазона ISM или GSM, в которой каждое промежуточное приемопередающее устройство 9 функционирует как маршрутизатор и ретранслятор.

Каждый бортовой модуль 12 сопряжения включает контроллер (на чертеже не показан), осуществляющий обработку и преобразование сигналов в соответствии с решаемой задачей. В электронной памяти контроллера записаны уникальные адреса путевых приемопередающих устройств 9 блок-участков 2 перегона, номера соответствующих им светофоров 7 и/или номера самих блок-участков 2, а также записана информация об очередности размещения приемопередающих устройств 9 по маршруту движения поезда.

Каждый путевой блок 10 сопряжения включает контроллер (на чертеже не показан), в памяти которого хранится идентификационный номер приемопередающих устройств 9 соседних блок-участков 2, а также информация о возможности движения поездов со скоростью выше 160 км/час. Информация о возможности движения поездов со скоростью выше 160 км/час определяется состоянием путевой инфраструктуры блок-участка 2 и предварительно вводится через его блок 1 путевой аппаратуры АЛСН по линии связи поездным диспетчером с поста 14 электрической централизации.

Блок 3 путевой аппаратуры АЛСН каждого блок-участка 2 включает путевое устройство кодирования АЛСН (на чертеже не указано).

Блок 3 локомотивной аппаратуры АЛСН включает автоматическую локомотивную сигнализацию, автостоп, устройство проверки бдительности машиниста, устройства контроля скорости движения поезда и устройства автоведения (на чертеже не показаны).

Система интервального регулирования работает следующим образом.

При автоматической автоблокировке (АБ) светофоры 7 являются основным средством регулирования движением поездов по перегону. Блоки 1 путевой аппаратуры АЛСН с помощью устройств 6 трехзначной автоблокировки контролируют состояние блок-участков 2 и передают кодовые сигналы по рельсовым линиям 8 в блок 3 локомотивной аппаратуры АЛСН. Блок 3 локомотивной аппаратуры АЛСН считывает кодовые сигналы, осуществляет их обработку и обеспечивает передачу в кабину машиниста информации о состоянии свободности или занятости трех блок-участков 2, ближайших по ходу движения поезда непосредственно на локомотивное устройство сигнализации.

При приближении локомотива 5 высокоскоростного поезда к очередному блок-участку 2 с зеленым огнем светофора 7 бортовой модуль 12 сопряжения определяет уникальный адрес путевого приемопередающего устройства 9 этого блок-участка 2 и направляет его в приемопередающее устройство 11, которое начинает непрерывно вызывать приемопередающее устройство 9. Приемопередающее устройство 9, находящееся до этого в ждущем режиме с очень малым током потребления, переключается в режим установления связи и начинает непрерывно вызывать приемопередающее устройство 9 соседнего с ним блок-участка 2, используя его известный адрес вызова. Приемопередающее устройство 9 соседнего блок-участка 2 аналогичным образом переключается из ждущего режима в режим установления связи, начинает вызывать приемопередающее устройство 9 следующего за ним соседнего блок-участка 2. Таким образом, организуется сеть радиосвязи между приемопередающими устройствами 9 блок-участков 2 перегона и приемопередающим устройством 11, в которой каждое промежуточное приемо-передающее устройство 9 функционирует как маршрутизатор и ретранслятор.

При этом, получив сигнал вызова, приемопередающее устройство 9 каждого блок-участка 2 через блок 10 сопряжения запрашивает блок 1 путевых устройств о состоянии свободности блок-участка 2. Блок 1 путевой аппаратуры направляет на вход блока 10 сопряжения кодовые сигналы, характеризующие состояние данного блок-участка 2. Блок 10 сопряжения с учетом данных о состояния путевой инфраструктуры блок-участка 2, хранящихся в его памяти, формирует информационный сигнал, включающий информацию о свободности блок-участка 2 и допустимой скорости движения высокоскоростного поезда по данному блок-участку 2, и направляет его на вход приемопередающего устройства 9, который по каналу радиосвязи направляет его в приемопередающее устройство 11.

С выхода приемопередающего устройства 11 информационный сигнал поступает в бортовой модуль 12 сопряжения, который осуществляет его идентификацию, соответствующую обработку и преобразование, после чего направляет в блок 4 бортовых устройств управления и на дисплей 13 машиниста.

Бортовой модуль 12 сопряжения 1 допускает каждый раз установление радиосвязи только с одним очередным по ходу движения высокоскоростного поезда 5 приемопередающим устройством 9. Для исключения ошибок связи с приемопередающими устройствами 9 других блок-участков 2 бортовой модуль 12 сопряжения проверяет последовательность чередования уникальных адресов приемопередающих устройств 9, светофоров 7 и блок-участков 2.

Цифровой радиоканал связи в частотном диапазоне ISM обеспечивает дальность связи без промежуточной ретрансляции порядка 1,5-2 км, а канал GSM до 5 км и более. Благодаря чему машинист высокоскоростного поезда в дополнение к информации АЛСН получает информацию о состоянии свободности и допустимых скоростях движения по условиям состояния путевой инфраструктуры более чем трех блок-участков 2. При свободности большого количества блок-участков 2 с допустимыми скоростями движения, например до 250 км/час, скорость высокоскоростного поезда с каждым последующим блок-участком 2 может постепенно повышаться до 250 км/час.

Кроме того, в случае отказа локомотивных устройств, обусловленных, например, неисправностью локомотивной аппаратуры, искажениями кодовых сигналов за счет помех тягового тока, машинист получает по сети связи, организованной приемопередающими устройствами 9, информацию о состоянии блок-участков 2 перегона, допустимой скорости движения по нему.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить информативность предоставляемых данных и повышенную надежность системы за счет использования дополнительного информационного канала о свободности блок-участков 2 перегона более чем трех блок-участков перегона, что позволяет увеличить пропускную способность и эффективность ведения высокоскоростных поездов на перегоне при использовании минимальных затрат на оборудование блок-участков 2 пути и бортовых устройств управления локомотивной сигнализации.