Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ПОЛУАВТОМАТИЧЕСКОЙ БЛОКИРОВКИ ДЛЯ ОГРАНИЧЕННЫХ ПО ДЛИНЕ МЕЖСТАНЦИОННЫХ ПЕРЕГОНОВ

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для регулирования движения поездов по перегону между соседними станциями.

Известна система регулирования движения поездов по перегону между соседними станциями, который поделен на блок-участки, оборудованные рельсовыми цепями контроля свободности и исправности рельсового пути, ограждаемые путевыми светофорами, огни которых управляются в зависимости от количества свободных блок-участков перед идущим поездом (А.А. Казаков и др. «Системы интервального регулирования движения поездов», М., Транспорт, 1986, с. 52-54).

Такая система экономически недостаточно эффективна на линиях с малой интенсивностью движения из-за высоких затрат на строительство и эксплуатацию аппаратуры и требует обеспечения электроснабжением от источников 1 категории, которые не везде имеются.

Наиболее близкой по технической сущности является выбранная в качестве прототипа система полуавтоматической блокировки для ограниченных по длине межстанционных перегонов, содержащая на ограничивающих перегон станциях входной и выходной светофоры, соединенные с аппаратурой электрической централизации, подключенной к блокам интерфейса, блоки аппаратуры ближних концов рельсовых цепей, примыкающих к станциям частей перегона, и блок аппаратуры дальних концов перегонных рельсовых цепей, примыкающих к станциям частей перегона линейная цепь и линия продольного энергоснабжения, блоки аппаратуры ближних концов рельсовых цепей, примыкающих к станциям частей перегона, подключены соответственно к блокам интерфейса, которые соединены линейной цепью между собой и с блоком аппаратуры дальних концов перегонных рельсовых цепей, вход питания которого подключен к линии продольного энергоснабжения (RU 2514384, B61L 21/06, 27.04.2014).

Недостатками известной системы являются не высокая надежность и повышенные расходы на ее строительство и эксплуатацию из-за наличия в середине перегона путевой аппаратуры и связанных с ней питающих и сигнальных линий.

Технический результат изобретения заключается в упрощении системы и повышении ее надежности.

Технический результат достигается тем, что в системе полуавтоматической блокировки для ограниченных по длине межстанционных перегонов, содержащей на ограничивающих перегон станциях станционную аппаратуру рельсовых цепей, входной и выходной светофоры, соединенные входами управления с соответствующими блоками аппаратуры электрической централизации, порты которых соединены с первыми портами соответствующих блоков интерфейсов, вторые порты которых соединены между собой через канал межстанционной связи, согласно изобретению перегон включает две рельсовые цепи, на границах которых установлены изолирующие стыки, а в каждую станционную аппаратуру рельсовых цепей введены блок мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи, прилегающей к станции, модуль интерфейса и генератор входных сигналов рельсовой цепи, первый порт которого соединен с первым портом модуля интерфейса, второй порт которого соединен с соответствующим входом/выходом перегонной рельсовой цепи, а выходы обратной связи по напряжению и по току модуля интерфейса соединены с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя блока мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи, прилегающей к станции, порт которого соединен с третьим портом блока интерфейса, четвертый порт которого соединен со вторым портом генератора входных сигналов рельсовой цепи.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемой системы полуавтоматической блокировки для ограниченных по длине межстанционных перегонов.

Система полуавтоматической блокировки для ограниченных по длине межстанционных перегонов содержит на ограничивающих перегон станциях 1 и 2 станционную аппаратуру 3 рельсовых цепей, входной 4 и выходной 5 светофоры, соединенные входами управления с соответствующими блоками 6 аппаратуры электрической централизации, порты которых соединены с первыми портами соответствующих блоков 7 интерфейсов, вторые порты которых соединены между собой через канал 8 межстанционной связи, перегон включает две рельсовые цепи 9 и 10, на границах которых установлены изолирующие стыки, в каждую станционную аппаратуру 3 рельсовых цепей введены блок 11 мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи, прилегающей к станции, модуль 12 интерфейса и генератор 13 входных сигналов рельсовой цепи, первый порт которого соединен с первым портом модуля 12 интерфейса, второй порт которого соединен с соответствующим входом/выходом перегонной рельсовой цепи 9 (10), а выходы обратной связи по напряжению и по току модуля 12 интерфейса соединены с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя (на чертеже не показан) блока 11 мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи 9 (10), прилегающей к станции, порт которого соединен с третьим портом блока 7 интерфейса, четвертый порт которого соединен со вторым портом генератора 13 входных сигналов рельсовой цепи.

Система полуавтоматической блокировки, для ограниченных по длине межстанционных перегонов, функционирует следующим образом.

Одним из условий для отправления поезда на перегон является свободность и исправность рельсового пути перегона. В предлагаемой системе это условие контролируется рельсовыми цепями 9 и 10. Состояние исправности, свободности или занятости участка рельсового пути, к которому принадлежат рельсовые цепи 9 и 10, оценивается на станциях 1 и 2 по усредненному значению текущего входного импеданса этих рельсовых цепей (для входных сигналов рельсовой цепи).

При приготовлении маршрута отправления поезда со станции 1 на станцию 2 в перегонные рельсовые цепи 9 и 10 из станционной аппаратуры 3 подаются входные сигналы рельсовой цепи. С их помощью проверяется свободность рельсовых цепей 9 и 10 от подвижного состава и отсутствие излома или изъятия рельсов на участках рельсового пути перегона. Входные сигналы рельсовой цепи формируются в станционной аппаратуре 3 соответствующими генераторами 13 входных сигналов рельсовой цепи. Эти сигналы позволяют совместить передачу с пути на локомотив информации для управления движением поездов, с контролем исправности и свободности рельсового пути. Кроме сигналов автоматической локомотивной сигнализации система передает в бортовые устройства управления движением поездов команды управления по каналу поездной радиосвязи (на чертеже не показано). Эти команды вырабатывают блоки 6 аппаратуры электрической централизации.

От каждого из генераторов 13 входной сигнал рельсовой цепи поступает через модуль 12 интерфейса на вход/выход соответствующей перегонной рельсовой цепи 9 и 10.

При свободности и исправности рельсового пути усредненный текущий входной импеданс соответствующей перегонной рельсовой цепи 9 и 10 для этих входных сигналов рельсовой цепи должен находится в пределах установленных допусков.

Измерение и вычисление усредненного текущего входного импеданса каждой из перегонных рельсовых цепей 9 и 10 производится в соответствующей станционной аппаратуре блоком 11 мониторинга состоянии занятости области перегонной рельсовой цепи подвижным составом. Для этого блок 11 мониторинга обрабатывает сигналы, которые поступают в него из модуля 12 интерфейса. В модуле 12 интерфейса эти сигналы формируются из сигналов обратной связи по току и напряжению, которые пропорциональны входным сигналам рельсовой цепи, поступающим на вход/выход перегонной рельсовой цепи 9 (10). Сигналы обратной связи снимаются с внутренних элементов (на чертеже не показано) модуля 12 интерфейса (схемы сопряжения с рельсовой цепью). Из модуля 12 интерфейса сигналы обратной связи поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя блока 11 мониторинга состояния занятости. В каждом блоке 11 мониторинга состояния занятости имеется микропроцессор (на чертеже не показан) с встроенными узлами аналого-цифрового преобразователя, которые периодически выполняют аналого-цифрового преобразование мгновенных значений поступающих сигналов обратной связи. Микропроцессор осуществляет их усреднение по времени и затем рассчитывает усредненные значения входного импеданса перегонной рельсовой цепи 9 (10) со стороны соответствующей станции 1 (2). Использование усредненных значений позволяет получить высокую помехоустойчивость измерений и вычислений.

Блок 11 мониторинга состояния занятости передает результаты вычислений усредненных значений входного импеданса через блок 7 интерфейса в блок 6 аппаратуры электрической централизации, в котором на основе усредненных значений входного импеданса определяется состояние рельсового пути соответствующей перегонной рельсовой цепи 9 (10) и если на пути поезд, то рассчитывается координата границы занятой поездом области, прилегающей к соответствующей станции 1 (2). Блок 6 аппаратуры электрической централизации также вырабатывает команды управления автоматической настройкой режимов работы генератора 13 входных сигналов рельсовой цепи.

Надежная проверка свободности и исправности рельсового пути и необходимый уровень сигналов автоматической локомотивной сигнализации, достаточный для их надежного приема бортовыми устройствами на локомотивах, обеспечивается за счет автоматической настройки режимов работы генератора 13.

Команды автоматической настройки поступают в генератор 13 из блока 6 аппаратуры электрической централизации, в составе которого содержится ЭВМ (на чертеже не показана), которая выбирает из своей базы данных значения выходных напряжений сигналов генератора 13, необходимые для конкретных эксплуатационных ситуаций работы системы.

Взаимный обмен информацией о состоянии рельсового пути и координате границы области занятой составом поезда между блоками 6 аппаратуры электрической централизации осуществляется через блоки 7 интерфейса по каналу 8 межстанционной связи. Если блок 6 аппаратуры электрической централизации станции 1 отправления поезда на основе измерения входного импеданса рельсовой цепи 9 получает информацию о свободности и исправности рельсового пути на первой половине перегона, то приготовление маршрута отправления поезда на перегон со станции 1 продолжается. Блок 6 аппаратуры электрической централизации на станции 1 может получить от блока 6 аппаратуры электрической централизации со станции 2 приема поезда по каналу 8 межстанционной связи 11 аналогичную информацию о свободности и исправности рельсового пути на второй половине перегона или информацию о занятости второй половины перегона составом предыдущего поезда.

Канал 8 межстанционной связи для обмена информацией может быть проводным или беспроводным.

Если поезда отправляются с большими интервалами, то для экономии электроэнергии и ресурса аппаратуры диспетчер может включать подачу входных сигналов в перегонные рельсовые цепи 9, 10 непосредственно перед приготовлением маршрутов приема и отправления.

Если путь на перегоне свободен и исправен или свободна, по крайней мере, первая половина перегона, то после получения согласия по установке стрелок маршрута отправления и открытия выходного светофора 4 станции 1 поезд может быть отправлен со станции 1 на перегон и перемещаться там в пределах первой половины перегона или в пределах всего перегона.

Изменения входного импеданса рельсовых цепей 9, 10, по мере продвижения по ним состава каждого поезда, имеют закономерный характер. Это позволяет осуществлять непрерывный мониторинг за местонахождением одной единицы подвижного состава на каждой из рельсовых цепей 9 и 10, при соблюдении условия, что в пределах той же рельсовой цепи 9(10) отсутствует другой подвижной состав.

Когда поезд вступает на перегонную рельсовую цепь 9, прилегающую к станции 1, блок 6 аппаратуры электрической централизации на станции 1 по скачкообразному уменьшению входного импеданса перегонной рельсовой цепи 9 фиксирует появление на ней поездного шунта.

По мере удаления последней колесной пары поезда от станции 1 происходит монотонное возрастание этого входного импеданса и в момент освобождения рельсовой цепи 9 последней колесной парой поезда происходит резкое увеличение модуля входного импеданса этой рельсовой цепи 9.

После фиксации освобождения первой половины перегона со стороны станции 1 диспетчер может отправить на первую половину перегона второй поезд с разрешением машинисту продвижения до середины перегона. После проследования изолирующих стыков, установленных в середине перегона, локомотив этого поезда (если вторая половина перегона свободна) начинает получать кодовый сигнал автоматической локомотивной сигнализации. Нормально текущая координата появления этого сигнала должна соответствовать заранее известной координате места нахождения изолирующих стыков на электронной карте маршрута. Если кодовый сигнал автоматической локомотивной сигнализации не принимается, машинисту поезда следует остановить поезд и ждать указаний от диспетчера по поездной радиосвязи, так как эта ситуация может быть связана с неисправностью или занятостью участка пути перед поездом.

Поскольку система сохраняет возможность одновременного нахождения на перегоне двух поездов, то ее пропускная способность сохраняется.

Блок 6 аппаратуры электрической централизации на станции 2 по скачкообразному уменьшению входного импеданса перегонной рельсовой цепи 10 фиксирует появление поездного шунта на второй половине перегона.

По мере приближения первой колесной пары поезда к станции 2 происходит дальнейшее монотонное уменьшение этого входного импеданса. В момент полного освобождения рельсовой цепи 10 составом поезда происходит резкое увеличение входного импеданса этой рельсовой цепи.

Аналогичные процессы изменения входного импеданса происходят при движении поездов в обратном направлении, от станции 2 к станции 1.

По мере продвижения состава поезда по перегону блоки 11 мониторинга состояния занятости областей перегонных рельсовых цепей 9 и 10 передают в соответствующие блоки 6 аппаратуры электрической централизации данные для вычисления границ этих областей.

Сигнал автоматической локомотивной сигнализации, принимаемый бортовыми устройствами локомотива поезда во время движения по перегонной рельсовой цепи 10, содержит информацию об условиях движения поезда по этой перегонной рельсовой цепи и об условиях приема поезда на станцию 2. Сигнал автоматической локомотивной сигнализации, передаваемый со станции 1, кроме использования блоком 6 аппаратуры электрической централизации станции 1 отправления поезда для расчета границы области удаления состава поезда от станции 1, может дополнительно использоваться в поезде, имеющем еще одну кабину управления в конце состава (например, пригородные электропоезда), для целей резервирования приема той же информации автоматической локомотивной сигнализации, что принимается на локомотиве в голове поезда.

Совместная работа блоков 6 аппаратуры электрической централизации в период времени, когда состав поезда занимает обе перегонные рельсовые цепи 9 и 10, позволяет системе во время движения поезда по перегону осуществлять мониторинг целостности рельсов рельсового пути со станций 1 и 2 перед поездом и позади него. Система практически непрерывно рассчитывает координаты области, занятой составом поезда на перегоне, рассчитывает скорость движения поезда и контролирует следование поезда в полном составе еще до приема его на станции 2.

При следовании поезда по перегону в полном составе и во время полного нахождения состава поезда, имеющего длину Lc, на перегоне, длина состава поезда должна соответствовать длине Lc вычисляемой по формуле:

Lc=Lп-Lг₁-Lг₂,

где Lп - длина перегона,

Lг₁ - расстояние от станции 1 до границы хвоста состава поезда,

Lг₂ - расстояние от границы головы состава поезда до станции 2.

При отрыве части вагонов от состава поезда границы, занимаемые составом поезда, быстро раздвигаются и на станциях 1 и 2, аппаратура которых обменивается данными вычислений по каналу 8 межстанционной связи, это обнаруживается системой, когда локомотив поезда занимает рельсовую цепь 10, что значительно раньше, чем в известных системах, где полносоставность поезда контролировалась только после приема поезда на станцию 2.

Скорости изменения величин Lг₁ и Lг₂ при следовании поезда в полном составе равны друг другу и равны текущей скорости движения поезда.

Скачкообразное изменение входного импеданса рельсовой цепи 9 также позволяет судить о том, что поезд проследовал первую часть перегона в полном составе. Если на станции 2 приема происходит сбой в счете осей, данные собранные блоками 6 во время мониторинга движения поезда по перегону позволяют парировать этот сбой. Т.е. достоверность информации о полносоставности поезда, полученной методом счета осей на станции приема, проверяется в системе по величине входного импеданса, характеризующей освобождение обеих рельсовых цепей 9 и 10 после прибытия поезда на станцию 2.

Если локомотивные бортовые устройства автономно измеряют текущую координату, пройденный путь и скорость локомотива, то обмен аналогичными данными по поездной радиосвязи между блоками 6 аппаратуры электрической централизации и локомотивными бортовыми устройствами позволяет дополнительно повысить достоверность данных, используемых диспетчером для управления движением поезда.

Если из-за неполадок поезд остановился на перегоне или если до полного освобождения перегона составом поезда уже необходимо осуществить заезд со станции отправления на свободную часть перегона, например, специального или маневрового подвижного состава, то диспетчер, зная Lг₁ - расстояние от станции 1 до границы хвоста состава поезда и об исправности рельсовой линии на расстоянии Lг₁ от станции 1, может обоснованно принять подобное решение.

В случае невозможности контроля на перегоне полносоставности первого поезда (например, при выходе еще одной единицы подвижного транспорта), полносоставность первого поезда проверяется по прибытию его на станцию методом счета осей или во время движения на перегоне, но после ухода второй подвижной единицы рельсового транспорта с перегона обратно на станцию 1.

Целесообразной областью применения предлагаемой системы являются малодеятельные линии с межстанционными перегонами длиной менее 7 километров.

За счет размещения путевой аппаратуры только на станциях предлагаемая система обеспечивает повышение надежности и снижение расходов на строительство и эксплуатацию.