Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления движения поездов на участке железной дороги с использованием мобильного комплекса микропроцессорной системы управления стрелками и светофорами

Изобретение относится к способу временного восстановления движения поездов на участке железной дороги и может быть использовано в случаях повреждений стационарных постов централизации или во время проведения восстановительных работ.

Из уровня техники известно множество способов управления движением поездов, которые могут быть использованы при временном восстановлении движения на участках железных дорог.

Известен способ дистанционного управления локомотивами с помощью радиосигналов (европейский патент ЕР1344703, B61L3/12, 2004 г.) посредством устройства, содержащего блок дистанционного программирования, с помощью которого оператор направляет адресную информацию в радиопередатчик локомотивов и задает специальные адреса в системе дистанционного управления. Недостатком данного способа является отсутствие автоматизации в задании адресов и возможность ошибок при ручном задании адресов и, как следствие, низкая безопасность дистанционного управления локомотивами, сложность бортовых устройств.

Известен способ управления поездами с использованием радиосигналов (патент Японии JP 3851834, B61L 25/06, 2007 г.), в котором оперативная полевая информация запоминается и передается на движущийся поезд в зоне действия базовых станций. Недостатком способа является передача информации только в зоне покрытия базовых станций, в результате чего невозможно оперативное управление поездами на всем маршруте движения поезда, сложность бортовых устройств.

Известен способ управления движением поезда в пути следования по радиоканалу (патент Германии DE19931967, B61L 25/00, 2002 г.) с помощью системы, содержащей стационарный пункт управления с центральным блоком, в котором записывается информация о занятости пути, и стационарное приемопередающее устройство, а на локомотиве установлено локомотивное приемопередающее устройство для связи с пунктом управления и индикаторное устройство. Недостаток данного способа состоит в отсутствии информации о состоянии светофоров, в результате чего отсутствует полная информация о поездной ситуации на участке железной дороги.

Известен способ интервального регулирования движения при диспетчерской централизации, в котором безопасные скорость и интервал между попутно следующими поездами автоматически поддерживается локомотивными бортовыми устройствами, получающими исходную информацию о координатах своего и соседних поездов на участке управления из диспетчерского центра управления по цифровому каналу радиосвязи, а также от бортового устройства спутниковой навигации. При этом поезда оборудованы устройствами контроля целостности состава, а интервальное регулирование осуществляется координатным способом (Журнал «Железные дороги мира», 2005, №4, с. 46-52, «Продвижение проектов ETCS в Европе»). Недостатком системы является сложность бортовой системы.

Известен способ интервального регулирования движения, в том числе и при диспетчерской централизации, в котором безопасные скорость и интервал между попутно следующими поездами автоматически поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами автоблокировки (АБ) с рельсовыми целями (Кравцов Ю.А. «Системы железнодорожной автоматики и телемеханики». М.: Транспорт, 1966, с. 255, рис. 8.1; с. 136, рис. 5.7, 5.8; с. 141, рис. 5.10). Недостатком способа является низкая пропускная способность и эффективность ведения поездов, обусловленные недостатком информации о параметрах движения впереди идущего поезда для следующего за ним поезда, сложность бортовой системы.

Известен способ управления на железнодорожном транспорте (патент РФ RU 2158691, B61L 27/04, 2000 г.) с применением устройства для формирования сообщения сигнализации и его передачи по групповому кольцевому каналу связи на станции. Сообщение сигнализации, сформированное на одной из станций, передают в нескольких направлениях, записывают его в устройство оперативной памяти станции, на которую оно поступило. Недостатком способа является передача сообщения сигнализации в нескольких направлениях, что снижает надежность поступившего сообщения при увеличении скорости распространения информации и не решает задачу безопасной передачи сигналов между станциями.

Общим недостатком известных способов восстановления движения является то, что они не могут обеспечить оперативный дистанционный электрический контроль и управление стрелками, светофорами и другими объектами на станциях и перегонах, участвующими в процессе управления движением поездов на период восстановления действия основных средств регулирования, т.к. требуют наличия приемопередающей аппаратуры с каналами передачи сообщений, изменения дорожной инфраструктуры, а также наличия навигационной спутниковой системы связи для нахождения поезда.

Задачей изобретения является устранение недостатков аналогов.

Техническим результатом изобретения является повышение оперативности восстановления движения, надежности управления стрелками и светофорами, расширение технологических возможностей способа.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ восстановления движения поездов на участке железной дороги реализуют с использованием мобильного комплекса системы управления стрелками и светофорами, содержащего, по меньшей мере, два связанных между собой управляющих компьютера централизации, причем каждый управляющий компьютер установлен с возможностью обслуживания своей зоны управления участка железной дороги и включает три процессорных модуля и модули ввода-вывода, выполненные с возможностью связи с органами управления стрелками и светофорами участка железной дороги посредством релейно-контактных и/или бесконтактных интерфейсов, блок контроля свободности участков пути, связанный с управляющими компьютерами и выполненный с возможностью связи с путевыми датчиками, установленными на обслуживаемом участке железной дороги, по меньшей мере один сервер баз данных, связанный с управляющими компьютерами, автоматизированное рабочее место дежурного, включающее по меньшей мере один комплект оборудования для индикации состояния оборудования участка и управления участка железной дороги стрелками и светофорами, при этом указанный комплект оборудования связан с управляющими компьютерами через упомянутый сервер баз данных, устройство электропитания, связанное с управляющими компьютерами и выполненное с возможностью связи с приводами стрелок, светофорами и реле релейно-контактного интерфейса, при этом способ включает:

монтаж комплекса на участке железной дороги,

подключение компьютеров централизации комплекса к органам управления стрелками и светофорами участка железной дороги,

подключение блока контроля свободности участков пути к путевым датчикам, установленным на участке железной дороги,

обеспечение пропуска поездов на участке железной дороги путем согласованного управления стрелками и светофорами посредством управляющих компьютеров с учетом данных блока контроля свободности участков пути.

Кроме того, указанный технический результат достигается за счет того, что:

- осуществляют дополнительное управление стрелками и светофорами посредством оборудования автоматизированного рабочего места дежурного,

- на автоматизированном рабочем месте дежурного осуществляют индикацию и контроль: положения стрелок, показаний светофоров, состояния сигнальных устройств светофоров, состояния приемоотправочных путей участков пути и стрелочных секций (свободен/занят/замкнут), а также состояния участков приближения и удаления (свободен/занят), наличия напряжения на источниках питания, состояния устройств полуавтоматической блокировки, состояния перегона, занятия перегона, дачи и получения согласия на отправление,

- каждый управляющий компьютер функционирует при исправной работе не менее двух процессорных модулей и переходит в безопасное защитное соединение при исправной работе менее двух процессорных модулей,

- используют мобильный комплекс, в котором управляющие компьютеры связаны между собой посредством локальной вычислительной сети централизации,

- используют мобильный комплекс, в котором блок контроля свободности станционных участков содержит постовое решающее устройство, связанное с путевыми ретрансляторами сигнала, соединенными с пунктами счета срабатывания путевых датчиков, причем каждый пункт счета снабжен счетным устройством, выполненным с возможностью связи с путевыми датчиками,

- используют мобильный комплекс, содержащий основной и резервный серверы баз данных,

- используют мобильный комплекс, в котором управляющие компьютеры связаны с серверами баз данных посредством локальной вычислительной сети управления и индикации,

- используют мобильный комплекс, в котором автоматизированное рабочее место дежурного включает основной и резервный комплекты упомянутого оборудования,

- используют мобильный комплекс, в котором каждый из упомянутых комплектов оборудования содержит системный блок, монитор, клавиатуру, манипулятор типа «мышь» и, необязательно, звуковые колонки,

- используют мобильный комплекс, содержащий принтер, связанный с оборудованием автоматизированного рабочего места и серверами,

- используют мобильный комплекс, в котором оборудование автоматизированного рабочего места, принтер и серверы баз данных связаны посредством локальной вычислительной сети, подключенной к устройству электропитания,

- мобильный комплекс, в котором устройство электропитания подключено к основному и резервному источникам питания,

- используют мобильный комплекс, содержащий устройства грозозащиты, установленные между модулями ввода-вывода и органами управления стрелками и светофорами и размещенные в кроссовых шкафах грозозащиты,

- используют мобильный комплекс, в котором реле интерфейса и интерфейсные схемы размещены на стативах,

- используют мобильный комплекс, установленный на временном легком фундаменте.

Изобретение поясняется фигурами, где:

на фиг. 1 показана общая схема мобильного комплекса, используемого в заявленном способе,

на фиг. 2 показана схема блока контроля свободности станционных участков.

Заявленный способ реализуется с помощью мобильного комплекса системы управления стрелками и светофорами. Комплекс имеет по меньшей мере два управляющих компьютера централизации (УКЦ) (1) и (2), которые являются ядром системы управления, обеспечивающим ее функционирование. Каждый компьютер (1) и (2) отвечает за свою зону управления движением. Например, первый компьютер (1) имеет зону управления, включающую нечетную горловину и нечетные пути станции, а второй компьютер - четную горловину и четные пути станции. Управляющие компьютеры соединены между собой с обеспечением централизации и в комплексе организуют проверку зависимостей и логику работы станции и системы в целом.

Взаимодействие между компьютерами (1, 2) осуществляется по локальной вычислительной сети (3) с использованием модулей связи (4), установленных в компьютерах (1, 2). В частности, может быть использована сеть Profibus «Логика централизации», организованная по кольцевой схеме так, что в случае одиночной неисправности в сетевом оборудовании сетевое кольцо автоматически преобразуется в сетевую шину, что исключает прерывание межкомпьютерного обмена.

Каждый управляющий компьютер (1, 2) включает три процессорных модуля (5), работающих по принципу обеспечения безопасности «2 из 3», при котором функционирование компьютера (1, 2) осуществляется пока исправно работают и выдают идентичные данные по меньшей мере два из трех процессорных модулей (5). В иных случаях компьютер (1,2) автоматически переключается в безопасное защитное состояние. Для обеспечения увязки системы с объектами контроля и управления движением (стрелками, светофорами, устройствами (датчиками) контроля свободности участков и т.д.) в компьютерах централизации установлены модули-ввода вывода (6), использующие бесконтактные (7) и релейно-контактные (8) интерфейсы как в отдельности, так и совместно.

Бесконтактный интерфейс (7) может быть использован для управления светофорными лампами, установленными в светофорах (9), и стрелочными электроприводами (СЭП) (10) с двигателями переменного тока, включенными по семипроводной схеме.

Также имеется увязка (11) системы комплекса с другим оборудованием переездов и перегонов. Релейно-контактный интерфейс (8) может применяться для контроля и управления любыми объектами. При этом могут использоваться интерфейсные реле и релейные схемы, которые размещаются на стативах согласования (12).

Для обеспечения защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи увязки системы с напольными объектами контроля и управления включены устройства грозозащиты, которые размещены в кроссовых шкафах грозозащиты(13).

Контроль состояния путевых участков осуществляется методом счета количества колесных пар, прошедших над путевыми датчиками (датчиками оси). Для этого в заявленном комплексе используется блок (14) контроля свободности станционных участков пути, который включает (см. фиг. 2) постовое решающее устройство (ПРУ) (15), связанное с несколькими путевыми ретрансляторами сигнала (ПРС) (16), каждый из которых связан с пунктами счета (ПС) (17) количества срабатываний. При этом каждый путевой ретранслятор (16) имеет напольный ретранслятор сигнала (НРТ) (18), а пункт счета (17) содержит напольное счетное устройство (НСУ) (19), связанное с путевым датчиком (ПД) (20) и соединенное с ретранслятором (16) через соединительные коробки (КС) (21) и (22).

Блок (14) контроля свободности станционных участков пути связан с управляющими компьютерами посредством интерфейса (23), например RS-485. Для этого в управляющих компьютерах (1, 2) предусмотрены соответствующие модули связи Ethernet (24), подключенные к интерфейсу (23) через преобразователи (25).

Взаимодействие управляющих компьютеров централизации (1, 2) с уровнем управления и информации производится по отдельной локальной вычислительной сети (26), например сети Profibus «Управление и индикация», выполненной по аналогичной схеме, что и межкомпьютерная сеть. При этом на уровне управления и информации предусмотрено автоматизированное рабочее место дежурного по станции (АРМ ДСП), включающее основной (27) и резервный (28) комплекты оборудования для индикации и управления элементами системы, а также связанных с АРМ ДСП двух серверов баз данных - основного (29) и резервного (30) - и принтера (31). Эти устройства взаимодействуют между собой по локальной вычислительной сети Ethernet (32).

Каждый из комплектов оборудования АРМ ДСП (27, 28) включает, как правило, системный блок (с соответствующим программным обеспечением), монитор, клавиатуру, манипулятор типа «мышь» и акустические колонки (могут быть встроены в монитор).

Кроме того, в комплексе предусмотрено устройство электропитания (УЭП) (33), подключенное к по меньшей мере одному внешнему источнику тока. В частности, могут быть использованы два источника (фидера) трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В: основной (24) и резервный (35). Устройство электропитания (33) предназначено для энергообеспечения элементов комплекса и содержит линии питания (36) управляющих компьютеров (1, 2) (в частности, процессорных модулей (5)), линии питания (37) светофоров, линии питания (38) стрелок, линии питания (39) интерфейсных реле (8), линии питания (40) реле, размещенных в стативах согласования (12). Также УЭП (33) обеспечивает электроснабжение АРМ (27, 28), принтера (31) и серверов (29, 30). Кроме того, УЭП подключено к локальной сети (32) уровня управления и информации для передачи информации о состоянии своих элементов. Оборудование системы требует бесперебойное электроснабжение, для чего в УЭП (33) предусмотрен встроенный блок бесперебойного питания.

Для оперативного развертывания оборудование заявленного комплекса может быть установлено на шасси или в кузове грузового автомобиля, на платформе железнодорожного транспорта, может монтироваться на временном легком фундаменте.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

При повреждении поста централизации или в других случаях, когда необходимо временное регулирование движения поездов, заявленный комплекс развертывается на участке железной дороги. Модули ввода-вывода (6) управляющих компьютеров (1, 2) подключаются с помощью бесконтактных (7) или релейно-контактных (8) интерфейсов к электроприводам (11) стрелок, а также светофорам для обеспечения управления и индикации состояния данных объектов. Блок контроля свободности участков (14) подключается к имеющимся на участке путевым датчикам (датчикам осей) (20) для контроля прохождения колесных пар поездов при движении.

С учетом поступающей информации с датчиков (20) управляющие компьютеры (1, 2), работающие в согласовании, в автоматизированном режиме дают команды на переключение сигналов светофоров, а также перевод стрелок для пропуска поездов по путям по заданной программе, за счет чего осуществляется пропуск поездов на обслуживаемом участке.

При этом осуществляется постоянный контроль положения стрелок, показаний светофоров, состояния сигнальных устройств светофоров, состояния приемоотправочных путей участков пути и стрелочных секций (свободен/занят/замкнут), а также состояния участков приближения и удаления (свободен/занят), контроль наличия напряжения на фидерах (источниках) питания, устройств полуавтоматической блокировки, состояния перегона, занятия перегона, контроль дачи и получения согласия на отправление. При потере контроля положения стрелки, врезе стрелки, а также при занятии поездом участков пути и стрелочных секций, входящих в установленный маршрут, осуществляется автоматическое закрытие светофора.

Вся информация отображается на мониторах АРМ ДСП (25, 26), что обеспечивает возможность дежурному по индикации на мониторе и по звуковой сигнализации контролировать поездную ситуацию и состояние объектов контроля на станции, а также осуществлять технологические операции по пропуску поездов на станции вручную, просматривать справочную информацию и архив событий, произошедших на станции на заданный интервал времени. Серверы (27, 28) баз данных служат для хранения архивов событий, справочной информации, а также являются шлюзами для обеспечения обмена информацией между компьютерами централизации (1,2) и АРМ ДСП (25, 26). Также имеется возможность вывода на печать справочной информации и архива событий с помощью принтера (29).

Таким образом, заявленный способ позволяет обеспечивать автоматизированный контроль и управление стрелками и светофорами на участках железных дорог в количестве, достаточном для выполнения основных видов поездной работы (пропуск, обгон, разъезд). С помощью описанного способа возможно осуществлять пропуск поездов по двум путям станции в особых случаях, когда невозможно обеспечить пропуск поездов собственными средствами станции, например при значительном повреждении поста централизации и во время проведения восстановительных работ. Для организации пропуска поездов более чем по двум путям станции используются дополнительные комплекты с реализацией соответствующей увязки. Способ обеспечивает возможность управления стрелками и светофорами на участках железнодорожных станциях с любым видом тяги (за исключением станций стыкования различных видов тяги). При этом имеется возможность увязки системы с перегонными системами интервального регулирования движения поездов и с перегонными и станционными переездными устройствами, а также взаимное замыкание стрелок и светофоров.