Результат интеллектуальной деятельности: Система для интервального регулирования движения поездов на перегоне большой длины

Изобретение относится к системам автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов на перегонах большой длины.

Известна система интервального регулирования движения поездов на перегонах, содержащая на локомотивах приемники сигналов от путевых приемоответчиков, выход каждого из которых соединен с первым входом центрального бортового вычислительного блока управления локомотивом, второй вход которого соединен с блоком определения местоположения и параметров движения локомотива, выход соединен с блоком локомотивного индикатора, а третий вход соединен с выходом блока приемопередатчика мобильной цифровой радиосвязи GSM-R, или аналогичной, связанного с приемопередатчиками путевых базовых станций этой мобильной цифровой радиосвязи, порты которых через магистральную линию передачи данных диспетчерского контроля и управления движением поездов соединены с первыми портами серверов соответствующих центров зонального радиоуправления движением поездов, вторые порты которых через соответствующие интерфейсы сопряжения соединены с напольными системами централизации и блокировки (статья Dr.Egbert Voigt, Dipl. Ing. (ВА) Robert Stein, Das Thales RBC der dritten Generation, 7+8, Signal + Draht, Eurailpress, Hamburg, 2007).

Известная система обладает недостаточной безопасностью, обусловленной точечным контролем местонахождения подвижных единиц рельсового транспорта и отсутствием контроля целостности рельсов непосредственно с локомотивов. Например, излом или изъятие рельсов или появление на пути поезда дрезины, не оборудованной средствами связи с радиоблок-центром управления, системой не обнаруживаются.

Наиболее близкой из известных систем является принятая в качестве прототипа система для интервального регулирования движения поездов, содержащая на станциях и перегонах устройства микропроцессорной электрической централизации (ЭЦ) и автоблокировки с перегонными рельсовыми цепями тональной частоты, а на локомотивах поездов - бортовые устройства автоматического управления движением поездов, с приемником спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS и приемопередатчиком мобильной радиосвязи GSM-R, или аналогичной, причем бортовые устройства автоматического управления движением поездов связаны с устройствами микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки как через телемеханические каналы передачи информации по рельсовым цепям, так и через цифровые радиоканалы мобильной радиосвязи GSM-R, или аналогичной, при этом базовые станции мобильной радиосвязи GSM-R на перегонах подключены к магистральной линии передачи цифровых данных для диспетчерского контроля и управления движением поездов, а на станциях к этой линии подсоединены интегрированные устройства микропроцессорных электрической централизации и автоблокировки, и опционально радиоблок-центры зонального управления движением поездов и серверы мобильной радиосвязи GSM-R, при этом блоки контроля и управления рельсовыми цепями, конструктивно объединенные с устройствами микропроцессорных электрической централизации и автоблокировки, соединены с группами рельсовых цепей участков рельсового пути, прилегающих к станциям, первыми локальными проводными кабельными сетями (http://scbist.com/xx3/3931-asi-obschie-principy-raboty-sistemy-itarus-atc.html. Общие принципы работы системы ITARUS-ATC).

В известной системе кабельные проводные линии для перегонных рельсовых цепей в средней части длинных перегонов имеют большую длину и омическое сопротивление. Поэтому в средней части таких перегонов из-за большого падения напряжения в кабеле можно использовать только маломощные короткие рельсовые цепи, количество которых превысит оптимальное количество рельсовых цепей, необходимое для эффективного интервального регулирования движения поездов на перегоне. Однако при высокоскоростном движении поездов в средней части длинных перегонов часто требуются рельсовые цепи повышенной длины. В связи с этим в условиях высокоскоростного движения (при длинных перегонах) аппаратурные затраты на создание системы и ее эксплуатацию чрезмерно возрастают.

Технический результат изобретения заключается в упрощении системы и снижении аппаратурных затрат и затрат на ее эксплуатацию.

Технический результат достигается тем, что в системе для интервального регулирования движения поездов на перегоне большой длины, содержащей на станциях устройства микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки с перегонными рельсовыми цепями тональной частоты, а на каждом локомотиве поезда - бортовое устройство автоматического управления движением поезда с приемником спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS и приемопередатчиком мобильной радиосвязи GSM-R, при этом базовые станции мобильной радиосвязи GSM-R на перегоне соединены с магистральной линией передачи цифровых данных, к которой на станции подключены радиоблок-центр зонального управления движением поездов, сервер мобильной радиосвязи GSM-R и устройство микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки, соединенное с блоком контроля и управления рельсовыми цепями, входы/выходы которого посредством первых локальных проводных кабельных сетей соединены с группами рельсовых цепей участков рельсового пути, прилегающих к станции, согласно изобретению блоки контроля и управления рельсовыми цепями, расположенные в центральной части перегона, размещены рядом с аппаратурой ближайших по расстоянию к этим рельсовым цепям базовых станций мобильной радиосвязи GSM-R и подключены с этими базовыми станциями к общему источнику первичного электропитания, при этом блоки контроля и управления рельсовыми цепями, расположенные в центральной части перегона, через интерфейс сопряжения соединены с устройством микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки соответствующей станции магистральной линией передачи цифровых данных, а их входы/выходы соединены с соответствующими рельсовыми цепями вторыми локальными проводными кабельными сетями.

На чертеже приведена схема предлагаемой системы для интервального регулирования движения поездов на перегоне.

Система для интервального регулирования движения поездов содержит на станциях 1 и 2 устройства 3 микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки с перегонными рельсовыми цепями тональной частоты, а на каждом локомотиве поезда - бортовое устройство 4 автоматического управления движением поезда с приемником 5 спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS и приемопередатчиком 6 мобильной радиосвязи GSM-R, при этом базовые станции 7 мобильной радиосвязи GSM-R на перегоне соединены с магистральной линией 8 передачи цифровых данных, к которой на станции 1 (2) подключены радиоблок-центр 9 зонального управления движением поездов, сервер 10 мобильной радиосвязи GSM-R и устройство 3 микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки, соединенное с блоком 11 контроля и управления рельсовыми цепями, входы/выходы которого посредством первых локальных проводных кабельных сетей соединены с группами рельсовых цепей участков рельсового пути, прилегающих к станции 1, блоки 12 контроля и управления рельсовыми цепями, расположенные в центральной части перегона, размещены рядом с аппаратурой ближайших по расстоянию к этим рельсовым цепям базовых станций 7 мобильной радиосвязи GSM-R и подключены с этими базовыми станциями к общему источнику первичного электропитания 13, при этом блоки 12 контроля и управления рельсовыми цепями, расположенные в центральной части перегона, через интерфейс 14 сопряжения соединены с устройством 3 микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки соответствующей станции 1 (2) магистральной линией 8 передачи цифровых данных, а их входы/выходы соединены с соответствующими рельсовыми цепями вторыми локальными проводными кабельными сетями.

Система для интервального регулирования движения поездов на перегоне большой длины функционирует следующим образом.

Радиоблок-центр 9 зонального управления движением поездов передает информацию о состоянии устройств систем управления движением и обеспечения безопасности, например свободности и занятости приемоотправочных путей и стрелочных участков, а также данные, поступающие от систем электрической централизации и автоблокировки. Радиоблок-центр 9 является дополнительным каналом получения информации для работы систем безопасности движения поездов. Стрелками и светофорами на станциях управляет электрическая централизация, имеющая повышенную степень защиты от ошибок системы и операторов. Свободность и занятость участков пути на станции и перегоне контролируется в первую очередь рельсовыми цепями тональной частоты. Кроме того, по рельсовым цепям подаются на локомотивы сигналы автоматической локомотивной сигнализации. Система с помощью цифровых радиоканалов мобильной радиосвязи GSM-R взаимодействует с бортовыми устройствами 4 автоматического управления движением поездов, получая от них информацию о местоположении локомотивов и передавая на локомотивы информацию о показаниях путевых светофоров, временных ограничениях скорости, в том числе о наличии мест, где на пути работают люди.

Управление движением поездов осуществляется по командам, передаваемым от поездного диспетчера, или автодиспетчера по магистральной линии 8 передачи цифровых данных диспетчерского контроля и управления движением поездов, соединенной с радиоблок-центром 9 зонального управления движением поездов.

Зона ответственности каждого из радиоблок-центров 9 зонального управления движением поездов ограничена его вычислительными ресурсами и зоной радиопокрытия связей GSM-R.

Информацию о свободности впереди лежащих блок-участков бортовое устройство 4 управления на локомотивах получает по рельсовым цепям, а информацию по ограничениям скорости - из электронной карты участка, хранящейся в памяти бортового устройства 4. Бортовое устройство 4 управления также выполняет команды, поступающие по каналу связи GSM-R из радиоблок-центра 9 зонального управления движением поездов, и реализует разрешение на движение только в заданной зоне до следующей контрольной точки.

Система обладает повышенной отказоустойчивостью, так как отказ канала GSM-R или отказы в работе некоторых из рельсовых цепей на перегоне не приводят к катастрофической ситуации, из-за значительного дублирования поступающей в центры управления и на локомотивы информации, необходимой для управления движением поездов. Различие полученной информации по каналам GSM-R и рельсовым цепям анализируется бортовым устройством 4 управления, и используется информация, обеспечивающая более высокий уровень безопасности. Такой же принцип применяется при определении допустимой скорости движения, информация о которой задается различными источниками: из радиоблок-центра 9 зонального управления движением поездов, электронной картой участка и системой автоматической локомотивной сигнализации. Возможность кодирования рельсовой цепи с конкретным номером, привязанным к инфраструктуре, и известными координатами позволяет реализовать безопасную и адресную передачу информации на поезда. Непрерывно координата местоположения локомотива отслеживается приемником 5 спутниковой навигации ГЛОНАСС/GPS, с периодической дополнительной проверкой по электронной карте маршрута при проследовании локомотивом границ рельсовых цепей.

В предлагаемой системе на перегонах большой длины блоки 12 контроля и управления рельсовыми цепями, находящиеся в центральной части перегона, вынесены со станций и размещены в одной конструкции с аппаратурой радиосвязи ближайших по расстоянию к этим рельсовым цепям базовых станций 7 мобильной радиосвязи GSM-R. Базовые станции 7 сети GSM-R расположены на перегоне с интервалами 3-5 км и снабжены устройствами первичного электропитания, позволяющими кроме питания аппаратуры радиосвязи организовать от них питание близлежащих рельсовых цепей.

Блоки 12 контроля и управления рельсовыми цепями питаются от источника 13 первичного электропитания соответствующих базовых станций 7 мобильной радиосвязи GSM-R и используют общие с аппаратурой этих базовых станций 7 устройства защиты от грозы и устройства резервирования электропитания. Входы/выходы блоков 12 контроля и управления рельсовыми цепями соединены с соответствующими рельсовыми цепями вторыми локальными проводными кабельными сетями, которые имеют малую длину и, следовательно, малое омическое сопротивление жил. Поэтому параметры проводных кабельных сетей не будут оказывать значительного влияния и накладывать ограничения на длину этих рельсовых цепей. При этом общее количество рельсовых цепей на перегоне может быть уменьшено, а техническое обслуживание рельсовых цепей в средней части перегона может быть частично или даже полностью совмещено с техническим обслуживанием базовых станций 7 мобильной радиосвязи GSM-R. Общие эксплуатационные затраты в системе будут существенно снижены.

Каждый из блоков 12 контроля и управления рельсовыми цепями соединен с устройством 3 микропроцессорной электрической централизации и автоблокировки соответствующей станции. Обмен информацией контроля и управления происходит через интерфейс 14 сопряжения и магистральную линию 8 передачи цифровых данных диспетчерского контроля и управления движением поездов. Это позволяет блокам 12 участвовать в работе системы наравне с блоками 11, размещенными на станциях, прилегающих к перегону.

В целом на длинных перегонах между станциями и при высокоскоростном движении поездов предлагаемая система проще и обеспечивает снижение аппаратурных затрат и затрат на ее эксплуатацию.