Результат интеллектуальной деятельности: Мобильный комплекс микропроцессорной системы управления стрелками и светофорами участка железной дороги

Изобретение относится к мобильному комплексу микропроцессорной системы автоматизированного управления стрелками и светофорами железных дорог и может быть использовано для оперативного восстановления движения поездов на участках железных дорог в условиях повреждения поста централизации или во время проведения восстановительных работ.

Из уровня техники известно устройство для дистанционного управления локомотивами с помощью радиосигналов (европейский патент ЕР 1344703, B61L 3/12, 2004 г.), содержащее блок дистанционного программирования, с помощью которого оператор направляет адресную информацию в радиопередатчик локомотивов и задает специальные адреса в системе дистанционного управления. Недостатком данного устройства является отсутствие автоматизации в задании адресов и возможность ошибок при ручном задании адресов и, как следствие, низкая безопасность дистанционного управления локомотивами, сложность бортовых устройств.

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

Известно устройство для управления по радиоканалу движением поезда в пути следования (патент Германии DE 19931967, B61L 25/00, 2002 г.), содержащее 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 устройства состоит в отсутствии информации о состоянии светофоров, в результате чего отсутствует полная информация о поездной ситуации на участке железной дороги.

Известна система интервального регулирования движения при диспетчерской централизации, в которой 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.

Известна система интервального регулирования движения, в том числе и при диспетчерской централизации, в которой 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 системы 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.

Известно устройство диспетчерского управления на железнодорожном транспорте (патент РФ RU 2158691, B61L 27/04, 2000 г.), содержащее устройство для формирования сообщения сигнализации и его передачу 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 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 мобильных комплексов и систем 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 надежности управления стрелками и светофорами, снижение габаритов оборудования комплекса, повышение оперативности его монтажа, расширение технологических возможностей системы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что мобильный комплекс системы автоматизированного управления стрелками и светофорами на участке железной дороги включает 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, выполненных с возможностью связи с органами управления стрелками и светофорами участка железной дороги посредством релейно-контактных и/или бесконтактных интерфейсов, блок контроля свободности станционных 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 централизации, автоматизированное рабочее место дежурного, включающие 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 контактного интерфейса.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных вариантах изобретения за счет того, что:

- каждый управляющий компьютер выполнен с возможностью функционирования при исправной работе не менее двух процессорных модулей и с возможностью перехода в безопасное защитное соединение при исправной работе менее двух процессорных модулей,

- управляющие компьютеры связаны между собой посредством локальной вычислительной сети централизации,

- блок контроля свободности участков пути 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,

- комплекс содержит основной и резервный серверы баз данных,

- управляющие компьютеры связаны с серверами базы данных посредством локальной вычислительной сети управления и индикации,

- автоматизированное рабочее место дежурного включает основной и резервный комплекты упомянутого оборудования,

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

- комплекс дополнительно содержит принтер, связанный с оборудованием автоматизированного рабочего места и серверами,

- оборудование автоматизированного рабочего места, принтер и серверы баз данных связаны посредством локальной вычислительной сети и подключены к устройству электропитания,

- устройство электропитания подключено к основному и резервному источникам питания,

- комплекс дополнительно содержит устройства грозозащиты, установленные между модулями ввода-вывода и органами управления стрелками и светофорами и размещенные в кроссовых шкафах грозозащиты,

- реле интерфейса и интерфейсные схемы размещены на стативах,

- комплекс выполнен с возможностью установки на шасси грузового автомобиля, или в кузове грузового автомобиля, или на платформе железнодорожного транспорта,

- комплекс выполнен с возможностью установки на временном легком фундаменте.

Изобретение поясняется фигурами, где:

на фиг. 1 показана общая схема заявленного комплекса,

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

Заявленный комплекс включает 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 системы 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 - 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, или монтироваться на временном легком фундаменте.

Заявленный комплекс работает 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, дают команды на переключение сигналов светофоров, а также перевод стрелок для пропуска поездов по путям по заданной программе.

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, контроль 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 комплекс обеспечивает контроль и управление стрелками и светофорами на участках железных дорог в количестве, достаточном для выполнения основных видов поездной работы (пропуск, обгон, разъезд). Комплекс позволяет 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. Комплекс позволяет осуществлять управление стрелками и светофорами на участках железнодорожных станций 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.