Результат интеллектуальной деятельности: АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ОСТАНОВКИ ПОЕЗДОВ И МАНЕВРОВЫХ СОСТАВОВ У ПУТЕВЫХ УПОРОВ ПРИ ДВИЖЕНИИ НА ТУПИКОВЫХ ПУТЯХ СТАНЦИИ

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в качестве дополнительного средства повышения безопасности движения на прямолинейных тупиковых путях станции для предупреждения столкновения подвижного состава с путевыми упорами на тупиковых путях пассажирских станций для высокоскоростного, пассажирского и пригородного движения и при выполнении маневровых работ (осаживании).

В качестве прототипа принята автоматическая система принудительной остановки маневрового локомотива при проведении маневров на тупиковых путях станций, содержащая размещенные на локомотиве контроллер локомотивный с подключенными к нему пультом локомотивным, радиомодемом, блоком реле, предназначенным для открытия электропневматического клапана принудительного торможения и коммутации электрических цепей управления тягой локомотива, размещенные на центральном пункте контроля устройство управления постовое, соединенное с пультом информационным, с контактами повторителей путевых реле электрической централизации железнодорожной станции, с концентратором данных, радиомодемом, обеспечивающим радиосвязь с локомотивным оборудованием системы, на тупиковых упорах контролируемых участков пути размещены лазерные дальномеры для определения расстояния от тупикового упора до приближающегося маневрового состава и введены контроллеры путевые, которые подключены к концентратору данных и соответствующим лазерным дальномерам (RU 2436698, B61L 27/00, 20.12.11).

Известная автоматическая система принудительной остановки маневрового локомотива при проведении маневров на тупиковых путях станций обеспечивает определение опасного сближения поезда со стационарным препятствием путем сравнения фактической скорости движения V_факт с допустимой V_доп в зависимости от расстояния S до препятствия. В качестве измерительного устройства используется лазерный дальномер. Для передачи данных и команд на локомотивное оборудование используется выделенный канал радиосвязи.

К недостаткам известной системы следует отнести отсутствие резервного канала измерения расстояния и скорости, использование только автостопного режима торможения и снижение чувствительности лазерных дальномеров в различных условиях внешней среды, в частности, в условиях тумана, сильного дождя и снегопада.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей системы для предупреждения столкновения подвижного состава с путевыми упорами на тупиковых путях пассажирских станций для высокоскоростного, пассажирского и пригородного движения и при выполнении маневровых работ (осаживании).

Технический результат достигается тем, что в автоматической системе принудительной остановки поездов и маневровых составов, в которых локомотивы или головные вагоны оборудованы локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением (КЛУБ-У) или локомотивным оборудованием (ЛО) системы, при движении на тупиковых путях станций, содержащей размещенные на маневровом локомотиве контроллер локомотивный с подключенными к нему пультом локомотивным, радиомодемом, блоком реле, предназначенным для открытия электропневматического клапана автостопного торможения, а также электропневматических клапанов приставки к крану машиниста, обеспечивающей служебное торможение, и коммутации электрических цепей управления тягой локомотива, размещенные на центральном пункте контроля устройство управления постовое, соединенное с пультом информационным, с контактами повторителей путевых реле электрической централизации железнодорожной станции, с концентратором данных и радиомодемом, обеспечивающим радиосвязь с локомотивным оборудованием (ЛО) системы, установленные на тупиковых упорах контролируемых участков пути контроллеры путевые, которые подключены к концентратору данных, согласно изобретению на тупиковых упорах контролируемых участков пути размещены СВЧ радары, предназначенные для определения расстояния от тупикового упора до приближающегося состава и скорости его движения, при этом каждый СВЧ радар соединен с соответствующим контроллером путевым, установленным на тупиковом упоре контролируемого участка пути, размещенный на маневровом локомотиве контроллер локомотивный соединен с датчиками давления в тормозной магистрали (ТМ), тормозном цилиндре (ТЦ), уравнительном резервуаре (УР) и датчиками угла поворота колес, дополнительный выход блока реле соединен с приставкой к крану машиниста, осуществляющему служебное торможение, а радиомодем на центральном пункте контроля выполнен с возможностью обеспечения радиосвязи с локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением. Центральный пункт контроля содержит управляющий компьютер, который посредством радиомодема, осуществляющего радиосвязь с локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением, осуществляет управление принудительной остановкой состава при угрозе столкновения с путевым упором.

Техническое решение с вышеперечисленной совокупностью признаков позволяет обеспечить предотвращение столкновения подвижного состава или локомотива с путевым упором во время движения на тупиковых путях станции за счет применения СВЧ радара, обеспечивающего высокую точность определения расстояния от путевого упора до подвижного состава и скорость его движения в любых погодных условиях и за счет передачи команды на принудительную остановку локомотива поезда или головного вагона электропоезда при превышении допустимой скорости движения при конкретном расстоянии от головного вагона состава до путевого упора.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1 и фиг.2), на которых представлены схемы автоматической системы принудительной остановки поездов и маневровых составов при движении на тупиковых путях станций.

Автоматическая система принудительной остановки поездов и маневровых составов, в которых локомотивы или головные вагоны оборудованы устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением (КЛУБ-У) или локомотивным оборудованием (ЛО) системы оборудованных локомотивными устройствами безопасности с адаптированным программным обеспечением (КЛУБ-У) или локомотивным оборудованием (ЛО) системы, при движении на тупиковых путях станций содержит размещенные на маневровом локомотиве контроллер 8 локомотивный с подключенными к нему пультом 9 локомотивным, радиомодемом 7, блоком 11 реле, предназначенным для открытия электропневматического клапана, обеспечивающего автостопное торможение, и коммутации электрических цепей управления тягой локомотива, размещенные на центральном пункте контроля устройство 2 управления постовое, соединенное с пультом 1 информационным, с контактами повторителей путевых реле электрической централизации железнодорожной станции, с концентратором 3 данных и радиомодемом 5, обеспечивающим радиосвязь с локомотивным оборудованием системы, установленные на тупиковых упорах контролируемых участков пути контроллеры 4 путевые, которые подключены к концентратору 3 данных, на тупиковых упорах контролируемых участков пути размещены СВЧ радары 6, предназначенные для определения расстояния от тупикового упора до приближающегося маневрового состава и его скорости, при этом каждый СВЧ радар 6 соединен с соответствующим контроллером 4 путевым, установленным на тупиковом упоре контролируемого участка пути, размещенный на маневровом локомотиве контроллер 8 локомотивный соединен с датчиками (13-15) давления тормозной системы (в ТМ, ТЦ и УР) и датчиками (14-15) угла поворота колес, дополнительный выход блока 11 реле соединен с приставкой 12 к крану машиниста, осуществляющему торможение темпом служебного, а радиомодем 5 на центральном пункте контроля выполнен с возможностью обеспечения радиосвязи с локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением.

Автоматическая система принудительной остановки поездов и маневровых составов, в которых локомотивы или головные вагоны оборудованы локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением (КЛУБ-У) или локомотивным оборудованием (ЛО) системы, работает следующим образом.

На тупиковом упоре пути устанавливается путевое оборудование, содержащее СВЧ радар 6, ось диаграммы направленности антенны которого направлена по оси тупикового железнодорожного пути в сторону приближающегося подвижного состава, и контроллер 4 путевой.

Концентратор 3 данных предназначен для сбора данных от СВЧ радаров. СВЧ радаров в системе может быть до 16 штук. Каждый из СВЧ радаров 6 связан с концентратором 3 данных проводной линией связи. Концентратор 3 данных выделенными проводными линиями связи связан с оборудованием центрального пункта контроля.

Устройство 2 управления постовое является центральным обработчиком информации и обеспечивает обработку данных от СВЧ радаров всех тупиковых путей, на которых они установлены. Производит определение допустимой скорости движения состава (локомотива) в зависимости от измеренного расстояния от головы состава до путевого упора и скорости состава, а также осуществляет передачу как данных на локомотив, так и команды на применение принудительного автостопного торможения или темпом служебного (более плавного) торможения состава в случае выявления угрозы возможного столкновения с путевым упором тупикового пути. Выявление возможности столкновения производится на основании расчетной таблицы зависимости величины тормозного пути S состава от скорости его движения V (фиг.1). Устройство управления может передавать данные и команды на поезда и маневровые составы, в которых локомотивы или головные вагоны оборудованы локомотивным устройством безопасности с адаптированным программным обеспечением (КЛУБ-У) или локомотивным оборудованием (ЛО) системы.

Локомотивное оборудование системы обеспечивает взаимодействия машиниста локомотива и системы при помощи пульта 9 локомотивного, с которого задаются номер тупика, в который следует состав и на который выводится информация для машиниста о расстоянии до упора и скорость движения, данные об ограничении скорости на данном участке тупикового пути и др. Контроллер 8 локомотивный обеспечивает управление оборудованием, радиомодем 7 служит для организации совместно с радиомодемом 5 центрального пункта контроля радиоканала передачи данных между локомотивами (головными вагонами) поездов и оборудованием центрального пункта контроля. Блок 11 реле производит воздействие на электрические цепи управления тягой локомотива и на клапан 10 принудительного торможения с целью выключения тягового режима локомотива и выполнения принудительного автостопного торможения маневрового локомотива. Для выполнения служебного торможения к контроллеру 8 локомотивному подключены датчики давления в УР, ТМ, ТЦ, а через блок 11 реле - приставка 12 к крану машиниста. Приставка 12 осуществляет разрядку тормозной системы локомотива (головного вагона) поезда, а датчики (13-15) контролируют степень разряда тормозной системы.

При занятии подвижным составом тупикового пути данные от соответствующих повторителей путевых реле электрической централизации железнодорожной станции подаются на устройство 2 управления постовое, которое производит подключение соответствующего СВЧ радара 6, установленного на тупиковом упоре тупикового пути. СВЧ радар 6 начинает измерять расстояние S до головного вагона (по ходу движения) приближающегося состава. При этом данные величины расстояния от СВЧ радара до приближающегося головного вагона постоянно поступают в устройство 2 управления постовое через концентратор 3 данных. Получаемые данные используются устройством 2 управления постовым для определения допустимой скорости движения состава по тупиковому пути на основании расчетной таблицы зависимости длины тормозного пути от скорости и количества вагонов и типа состава.

Система обеспечивает определение опасного сближения поезда со стационарным препятствием путем сравнения фактической скорости движения V_факт с допустимой V_доп в зависимости от расстояния S до препятствия.

Допустимая скорость движения V_доп определяется с учетом тормозного пути для отдельных локомотивов (в зависимости от типа) и составов (в зависимости от длины, веса и др.), а также с учетом максимального времени задержки на передачу команды принудительной остановки локомотива от момента ее формирования до момента воздействия на тормозное и тяговое оборудование локомотива.

Если V_факт≥V_доп, то система по радиоканалу через радиомодем 5 передает команду принудительного торможения на локомотив или головной вагон поезда, двигающегося к упору данного тупикового пути.

Служебная информация: допустимая скорость движения, фактическая скорость движения состава, расстояние от упора до головного вагона состава передаются на одиночно следующие локомотивы, локомотивы пассажирских поездов и маневровых составов, а также на головные вагоны высокоскоростных поездов «Сапсан» и пригородных электропоездов по радиоканалу системы и выводятся для машиниста маневрового локомотива на дисплей пульта 9 локомотивного.

Процесс передачи данных от устройства 2 управления постового по радиоканалу системы на локомотив или головной вагон поезда заканчивается при поступлении от повторителей путевых реле электрической централизации железнодорожной станции сигнала об освобождении составом соответствующего тупикового пути.

Служебная информация: допустимая скорость движения, фактическая скорость движения состава, расстояние от тупикового упора до головного вагона состава выводится на пульт 1 информационный, размещенный на рабочем месте руководителя работы на станции (дежурного по станции), что позволяет контролировать перемещение состава на тупиковом пути станции. В случае исполнения команды принудительного торможения включается оптическая и акустическая сигнализация на пультах машиниста локомотива и руководителя работы на железнодорожной станции.

Система определяет ограничение по скорости передвижений и в случае, если фактическая скорость движения маневрового состава, вычисленная на основании данных, полученных от СВЧ радаров, превысит установленную скорость движения на данном участке пути, заложенную в память устройства 2 управления постового, то машинист локомотива (головного вагона) будет информирован о превышении скорости (оптическая и акустическая сигнализация).

На локомотиве или головном вагоне устройство безопасности КЛУБ-У с адаптированным программным обеспечением или локомотивное оборудование ЛО системы использует для определения опасного сближения головы поезда или маневрового состава с путевым упором данные (расстояние до упора и скорость движения от СВЧ радара) и команды принудительной остановки, переданные от устройства 2 управления постового, а также данные от 2-х датчиков угла поворота (расстояние до упора и скорость движения). Расстояние до упора по информации от датчиков угла поворота определяется как разность между длиной тупикового пути и пройденным путем от момента занятия пути. Устройство безопасности КЛУБ-У с адаптированным программным обеспечением или локомотивное оборудование ЛО системы используют данные от датчиков следующим образом:

1) при совпадении не менее двух из трех достоверных значений расстояний до упора (от двух локомотивных датчиков угла поворота и от СВЧ радара) с допустимым отклонением разностей расстояний при сравнении не более ±5 м в качестве фактического расстояния до упора принимается минимальное значение из группы (групп) совпавших, а значение, не попавшее в группу, не учитывается;

2) при несовпадении трех достоверных значений расстояний до упора (от двух локомотивных датчиков угла поворота и СВЧ радара) с допустимым отклонением разностей расстояний при по парном сравнении не более ±5 м в качестве фактического расстояния до упора принимается минимальное из трех значений;

3) если имеется не более двух достоверных значений расстояний до упора, то в качестве фактического расстояния принимается минимальное значение;

4) при наличии всех недостоверных значений расстояния ЛО:

- при наличии всех недостоверных значений расстояния в течение 3 сек контролирует движение согласно тренду предыдущего движения за последние 3 сек с учетом возможного максимального ускорения и замедления состава;

- при наличии всех недостоверных значений расстояния в течение 2 сек информирует машиниста локомотива о недостоверности данных:

- при наличии всех недостоверных значений расстояния в течение 4 сек выполняет автостопное торможение с информированием машиниста;

5) при наличии всех недостоверных значений расстояния устройство КЛУБ-У:

- по истечении 2 сек информирует машиниста локомотива о недостоверности данных:

- по истечении 4 сек выполняет действия по переходу в защитное состояние (автостопное торможение);

6) при совпадении не менее двух из трех достоверных значений скорости (от двух локомотивных датчиков угла поворота и СВЧ радара) с допустимым отклонением разностей скоростей при сравнении не более ±2 км/ч в качестве фактической скорости принимается максимальное значение из группы (групп) совпавших, а значение, не попавшее в группу, не учитывается;

7) при несовпадении трех достоверных значений расстояний до упора (от двух локомотивных датчиков угла поворота и от СВЧ радара) с допустимыми отклонениями разностей скоростей при попарном сравнении не более ±2 км/ч в качестве фактической скорости принимается максимальное из трех значений;

8) если имеется не более двух достоверных значений скорости до упора, то в качестве фактической скорости принимается максимальное значение;

9) при наличии всех недостоверных значений скорости ЛО:

- при наличии всех недостоверных значений скорости в течение 3 сек контролирует движение согласно тренду предыдущего движения за последние 3 сек с учетом возможного максимального ускорения и замедления состава;

- при наличии всех недостоверных значений скорости в течение 2 сек информирует машиниста локомотива о недостоверности данных:

- при наличии всех недостоверных значений скорости в течение 4 сек выполняет автостопное торможение с информированием машиниста;

10) при наличии всех недостоверных значений скорости принимается значение максимальной конструктивной скорости, при этом устройство КЛУБ-У:

- при наличии всех недостоверных значений в течение 2 сек информирует машиниста локомотива о недостоверности данных;

- при наличии всех недостоверных значений в течение 4 сек выполняет действия по переходу в защитное состояние (автостопное торможение).

Примечания

1. Под понятием «совпадение двух значений параметра (расстояния L или скорости V) от двух из трех источников (от двух локомотивных датчиков угла поворота и от СВЧ радара) с допустимым отклонением разностей значений при сравнении не более заданного (±ΔL, ±ΔV)» понимается: если разность значений параметра не превышает по модулю заданного значения (|L1-L2|≤ΔL, |V1-V2|≤ΔV), то значения параметров совпадают с допустимым отклонением. Если условие не выполняется - это означает несовпадение двух значений параметра.

2. Данные считаются достоверными:

- от локомотивного датчика угла поворота - при условии, если не выявлено юза и буксования колеса;

- от СВЧ радара - при условии, что данные соответствуют тренду предыдущего движения.

Обмен данными между стационарным оборудованием СО системы и оборудованием, установленным на локомотивах и электропоездах (устройствами КЛУБ-У или локомотивным оборудованием системы) осуществляется по отдельному специально выделенному каналу радиосвязи с использованием радиостанций передачи данных (радиомодемов) в диапазоне частот 160 МГц, разрешенном к применению в ОАО «РЖД», или по каналам цифровой системы радиосвязи (TETRA, GSM-R).

При использовании выделенного радиоканала в диапазоне частот 160 МГц применяется в качестве базового протокола обмена по радиоканалу модифицированный протокол обмена по радиоканалу устройства КЛУБ-У с универсальным вычислительным комплексом системы интервального регулирования движения поездов с использованием спутниковых навигационных средств, радиоканала передачи данных и с координатным методом контроля (УВК СИР) в части взаимодействия с системой. Взаимодействие по радиоканалу устройств КЛУБ-У с УВК СИР при модифицированном протоколе не меняется.

В пределах одной станции исключена работа на одном радиоканале системы и УВК СИР.

Для каждого варианта при радиообмене (при использовании выделенного радиоканала в диапазоне частот 160 МГц и при работе по каналам цифровой системы радиосвязи (TETRA, GSM-R)) выполняются:

1) процедура регистрации системой подвижного объекта (локомотива, головного вагона электропоезда) в зоне действия радиоконтроля системы;

2) процедура обмена информацией (командами, данными, сообщениями) СО системы с зарегистрированными подвижными объектами;

3) процедура снятия системой с регистрации подвижного объекта при выходе из установленной зоны действия радиоконтроля системы или при потере связи с ним за установленное время (5-10 сек).

Оборудование ЛО системы и устройство КЛУБ-У обеспечивают:

1) обнаружение нахождения в зоне радиоконтроля системы (нахождение в пределах станции и на подходах (в пределах до 1 км за границами станции)) с помощью данных навигационной системы GPS/ГЛОНАСС о географических координатах контролируемого локомотива или головного вагона электропоезда;

2) при обнаружении нахождения локомотива или головного вагона электропоезда в зоны радиоконтроля системы передает по радиоканалу системы запрос на регистрацию как абонента радиосети системы, с передачей своих географических координат;

3) передает ответы на адресные запросы СО по радиоканалу (запросы по номеру локомотива или головного вагона, зарегистрированного как абонента радиосети системы);

4) при обнаружении выхода из зоны радиоконтроля системы передает соответствующее сообщение в адрес СО по запросу;

5) при нахождении в зоне контроля и неполучении запросов от СО в течение установленного времени (5 мин) повторно передает запрос на регистрацию с передачей своих географических координат.

Стационарное оборудование системы обеспечивает:

1) при получении от подвижного объекта заявки на регистрации в зоне радиоконтроля системы, регистрирует локомотив или головной вагон электропоезда как регистрированного абонента радиосети системы с проверкой его местоположения при заявке;

2) периодически осуществляет обмен данными с каждым зарегистрированным в сети объектом;

3) снимает объект с регистрации при получении уведомления о выходе из зоны радиоконтроля или при неполучении от объекта ответов в течение установленного времени (5 мин).

Все данные, переданные от СВЧ радаров, все сообщения и команды, переданные по радиоканалу системы действия руководителя работы на станции с пультом 1 информационным и действия машиниста маневрового локомотива с пультом 9 локомотивным, регистрируются в регистраторах локомотивного оборудования и устройства управления постового.