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, имеющих длину, в пределах которой обеспечивается функционирование одной перегонной рельсовой цепи.

Известна 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). Эта система принята в качестве прототипа.

Недостатками известной системы являются невысокая 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. Кроме того, во время движения поезда от путевой аппаратуры диспетчеру не поступает непрерывная информация о текущем местоположении состава поезда на перегоне, скорости движения и следовании поезда в полном составе. Частично эта информация может поступать от бортовых устройств управления движением локомотива, но при неустойчивой цифровой радиосвязи между станциями и локомотивом поезда, находящегося на перегоне, эта информация может быть не получена. Поэтому в ряде эксплуатационных ситуаций информация, предоставляемая диспетчеру в известной системе, не достаточна для эффективного диспетчерского управления движением. В частности, если из-за неполадок поезд остановился на перегоне или до полного освобождения перегона составом поезда уже необходимо осуществить заезд со станции отправления на свободную часть перегона, например, специального или маневрового подвижного состава.

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

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 каждый перегон включает только одну перегонную рельсовую цепь, а в каждую станционную аппаратуру рельсовых цепей введены блок мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи, прилегающей к станции, модуль интерфейса и блок формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной 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 блока формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной 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, каждый перегон включает только одну перегонную рельсовую цепь 9, а в каждую станционную аппаратуру 3 рельсовых цепей введены блок 10 мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи, прилегающей к станции, модуль 11 интерфейса и блок 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи, первый порт которого соединен с первым портом модуля 11 интерфейса, второй порт которого соединен с соответствующим входом/выходом перегонной рельсовой цепи 9, а выходы обратной связи по напряжению и по току модуля 11 интерфейса соединены с соответствующими входами аналого-цифрового преобразователя (на чертеже не показан) блока 10 мониторинга состояния занятости области перегонной рельсовой цепи 9, прилегающей к станции, порт которого соединен с третьим портом блока 7 интерфейса, четвертый порт которого соединен со вторым портом блока 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи.

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

При отсутствии поездов на перегоне свободность и исправность его рельсового пути контролируется рельсовой цепью 9 с помощью станционной аппаратуры 3 рельсовых цепей. При приготовлении маршрута отправления со станции 1 в перегонную рельсовую цепь 9 из станционной аппаратуры 3 рельсовых цепей на станции 1 подается сигнал контроля и проверяется свободность рельсовой цепи 9 от подвижного состава и отсутствие излома или изъятия рельсов (нормальный и контрольный режимы рельсовой цепи 9). Сигнал проверки формируется соответствующим блоком 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) и контроля состояния рельсовой цепи 9. Сигнал проверки поступает через модуль 11 интерфейса сопряжения в перегонную рельсовую цепь 9, расположенную рядом со станцией 1.

При условии свободности и исправности рельсового пути сигнал контроля вызывает срабатывание путевого приемника (на чертеже не показан) перегонной рельсовой цепи 9, установленного в блоке 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи 9 станционной аппаратуры 3 рельсовых цепей на станции 2. Блок 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния рельсовой цепи на станции 2 через блок 7 интерфейса по каналу 8 межстанционной связи передает в блок 7 интерфейса на станцию 1 информацию о состоянии путевого приемника. Эта информация поступает в блок 6 аппаратуры электрической централизации (ЭЦ) станции 1. Взаимный обмен информацией между блоками 6 аппаратуры электрической централизации через блоки 7 интерфейсов по каналу 8 межстанционной связи происходит постоянно, обеспечивая тем самым согласованную работу аппаратуры системы на станциях 1 и 2. Если станция 1 отправления поезда получает со станции 2 приема поезда информацию о свободности и исправности рельсового пути на перегоне, то приготовление маршрута отправления поезда на перегон со станции 1 продолжается.

В процессе проверки свободности и исправности рельсового пути на перегоне также производится автоматическая настройка режима работы перегонной рельсовой цепи 9 таким образом, чтобы она обеспечивала при имеющейся длине перегона и текущей проводимости изоляции балласта надежную работу в нормальном и контрольном режимах. Система производит эту настройку посредством измерения усредненного текущего входного импеданса перегонной рельсовой цепи 9 для сигнала контроля, подаваемого со станции 1.

Измерение и вычисление усредненного текущего входного импеданса перегонной рельсовой цепи 9 на станции 1 в этом случае производится блоком 10 мониторинга состояния занятости подвижным составом области перегонной рельсовой цепи 9, прилегающей к станции 1. Для этого блок 10 обрабатывает сигналы, поступающие в него из модуля 11 интерфейса, в котором эти сигналы формируются из сигналов обратной связи по току и напряжению. Эти сигналы пропорциональны сигналам, подаваемым на станции 1 в перегонную рельсовую цепь 9, и снимаются с внутренних элементов схемы сопряжения (на чертеже не показано) модуля 11 интерфейса с рельсовой цепью 9. Из модуля 11 интерфейса сигналы обратной связи поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя блока 10, в котором содержится микропроцессор со встроенными узлами аналого-цифрового преобразования, периодически выполняющий аналого-цифрового преобразование амплитуд сигналов обратной связи, их усреднение по времени и последующий расчет усредненных значений входного импеданса перегонной рельсовой цепи 9 со стороны соответствующей станции 1 и 2. Использование усредненных значений позволяет получить высокую помехоустойчивость измерений и вычислений.

Блок 10 мониторинга состояния занятости передает результаты вычислений усредненных значений входного импеданса в блок 7 интерфейса, из которого усредненные значения входного импеданса поступают в блок 6 аппаратуры электрической централизации. В блоке 6 аппаратуры электрической централизации на основании усредненных значений входного импеданса определяется состояние рельсового пути перегонной рельсовой цепи 9, и при наличии поезда производится расчет координаты границы области, занятой составом поезда, прилегающей к соответствующей станции 1 и 2. Блок 6 аппаратуры электрической централизации также вырабатывает команды управления автоматической настройкой режимов работы блока 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи 9.

Автоматическая настройка режимов работы блока 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи 9 производится таким образом, чтобы при имеющейся длине перегона и входном импедансе (входной импеданс характеризует текущую проводимость изоляции балласта) перегонной рельсовой цепи 9 блок 12 формирователя обеспечивал надежную проверку свободности и исправности рельсового пути и уровень сигналов автоматической локомотивной сигнализации был достаточный для их надежного приема бортовыми устройствами на локомотивах.

При выработке команд автоматической настройки блока 12 формирователя блок 6 аппаратуры электрической централизации, в составе которого имеется ЭВМ (на чертеже не показана), выбирает из базы данных ЭВМ значения выходных напряжений сигналов блока 12 формирователя, требуемые в разных эксплуатационных ситуациях работы системы. Сформированные команды управления из блока 6 аппаратуры электрической централизации поступают в блок 12 формирователя кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи 9.

Канал 8 межстанционной связи для обмена информацией в предлагаемой системе может быть выполнен как проводным, так и беспроводным.

Если поезда отправляются с большими интервалами, для экономии электроэнергии и ресурса аппаратуры диспетчер может включать подачу сигналов в перегонную рельсовую цепь 9 непосредственно перед приготовлением маршрутов приема и отправления.

Если проверка показала, что путь на перегоне свободен и исправен, то после получения согласия по установке стрелок маршрута отправления и открытия светофора 4 станции 1 поезд отправляется со станции 1 и вступает на перегонную рельсовую цепь 9, прилегающую к станции 1, части перегона. Путевой приемник перегонной рельсовой цепи 9 в блоке 12 формирования кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния рельсовой цепи 9 на станции 2 фиксирует появление поездного шунта на перегонной рельсовой цепи 9.

По его сигналу система переключает блоки 12 формирователей кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации и контроля состояния перегонной рельсовой цепи 9 на обеих станциях 1 и 2 в режим формирования и подачи в перегонную рельсовую цепь 9 кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Уровень кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации устанавливается автоматически, аналогично автоматической установке уровня сигнала для нормального и контрольного режима перегонной рельсовой цепи 9. При этом ЭВМ выбирают его из базы данных для выполнения условия надежного приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации локомотивными устройствами поезда. По мере продвижения состава поезда по перегону блоки 10 мониторинга состояния занятости подвижным составом областей перегонной рельсовой цепи 9, прилегающих к станциям 1 и 2, вычисляют по изменению ее усредненных входных импедансов для сигналов автоматической локомотивной сигнализации, каждый со своей стороны, текущую координату местоположения, соответственно, конца и начала состава поезда на перегоне. Сигнал автоматической локомотивной сигнализации, принимаемый бортовыми устройствами локомотива поезда, несет для них информацию об условиях движения поезда по перегонной рельсовой цепи 9 и об условиях приема поезда на станции 2. Сигнал автоматической локомотивной сигнализации, передаваемый поезду со станции 1 и используемый для расчета 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, что принимается на локомотиве в голове поезда.

Совместная работа блоков 10 мониторинга состояния занятости подвижным составом областей перегонной рельсовой цепи 9 позволяет системе осуществлять практически непрерывный мониторинг (как со станций 1 и 2, так и с локомотива поезда) целостности рельсов рельсового пути перед поездом и позади него во время движения поезда по перегону. Также система практически непрерывно рассчитывает координаты области, занятой составом поезда на перегоне, 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. На станциях 1 и 2, аппаратура которых обменивается данными вычислений по каналу 8 межстанционной связи, это быстро обнаруживается. Обнаружение происходит значительно раньше, чем в известных системах, где полносоставность поезда контролируется только после приема поезда на станцию 2.

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

Такое дополнительное определение полносоставности поезда позволяет повысить достоверность контроля даже при наличии сбоев, возникающих в аппаратуре счета осей.

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

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.

В целом предлагаемая система обеспечивает повышение надежности и эффективности диспетчерского управления.

Система предназначена для перегонов, имеющих длину до 3.5-4 километров.