Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АВАРИИ СОСТАВА (СПАС)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к средствам автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда.

Контроль технического состояния железнодорожных составов и повышение безопасности при движении составов имеют очень большое значение. Аварии приносят колоссальные убытки в денежном выражении и могут приводить к человеческим жертвам. Поэтому системам повышения безопасности и предупреждения аварии придается приоритетное значение. Проводятся различные профилактические работы. Но особенно важно получить информацию о предаварийном состоянии наиболее ответственных узлов подвижных единиц в составе, таких как колесные пары и буксовые узлы, во время движения состава.

На железной дороге используется система ПОНАБ (пункты обнаружения нагрева аварийных букс), в которой на входных путях станций установлены инфракрасные приемники, которые измеряют температуру буксовых узлов проходящего поезда, передают данные в ЭВМ пункта и при превышении заданных значений температуры сигналы тревоги поступают на ЭВМ диспетчера станции для направления бригады осмотрщиков вагонов (см. Лозинский С.Н., Трестман Е.Е. Система контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда ДИСК2 // Автоматика, телемеханика и связь. 1994, №1, с.7-9).

Известна более новая система ДИСК2 (диагностическая информационная система контроля), которая включает в себя несколько подсистем. В состав системы входит оборудование линейных пунктов контроля (ЛПК), которое подразделяется на перегонное и станционное оборудование. Перегонное оборудование, размещаемое вблизи от станции, включает в себя напольное оборудование (НО) в составе электронных педалей, датчиков счета осей, подсистемы ДИСК2-Б контроля температуры букс, подсистемы контроля поверхности колес ДИСК2-К и других, и постовое оборудование (ПОС) в составе силовой и приборной стоек, которые обеспечивают бесперебойное электропитание НО, а также предварительную обработку, кодирование и передачу информации на станцию по каналам связи с помощью модемов (М). Измерительные устройства напольного оборудования размещаются на рельсах и в межрельсовом пространстве. Подсистема ДИСК2-Б использует инфракрасные приемники для измерения температуры буксовых узлов проходящего состава, ДИСК2-К предназначена для обнаружения дефектов колеса проходящего состава с помощью вибродатчиков.

Станционное оборудование состоит из блока модемов (M1, M2, М3) для связи с несколькими ЛПК, устройства сопряжения (УС) с ПЭВМ, постового вычислительного комплекса (ПВК), включающего в себя ПЭВМ с программным обеспечением, реле тревоги перегрева букс (С) и пульт оператора.

Сигналы трех степеней тревоги с помощью программного обеспечения СКАТ (система контроля автоматизированная транспорта) объединяются на ЭВМ диспетчера станции и выводится на дисплей диспетчеру (см. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. /Под ред. Ю.А.Кравцова. М., "Транспорт", 1996, с.372-383).

Используются и другие аналогичные информационные системы, например КТСМ (комплекс технических средств многофункциональный), которые используют такие же измерительные датчики и устанавливаются на станциях (см. Ларчин С.В., Рубцов С.И. Силовая стойка аппаратуры КТСМ-01 Д // Автоматика, связь, информатика. - 2002. - №11. - с.12).

Известна система идентификации объектов (САИ), содержащая считыватель информации, состоящий из блока СВЧ и обработки информации, подключенных к нему приемопередающей антенны и линии передачи информации, и датчика телеметрической системы идентификации объектов, размещаемого на подвижных единицах. Информация с пункта считывания по линии передачи информации поступает на ЭВМ САИ. Система идентификации объектов может входить в состав напольного оборудования линейных пунктов контроля в качестве измерительного устройства как одна из подсистем контроля или использоваться самостоятельно без включения в структуру перегонного и станционного оборудования системы контроля устройств измерения температуры буксовых узлов и вибродатчиков дефектоскопии колеса без измерительных устройств подсистем ДИСК2-Б и ДИСК2-К (см. Патент RU №2222030 С2, G01S 13/82, 06.12. 2001).

На локомотиве для повышения безопасности движения железнодорожного состава устанавливаются системы САВП (система автоматического ведения поезда) разных модификаций для разных типов локомотивов, которая использует встроенную ЭВМ и в ряду других задач контролирует функционирование наиболее ответственных узлов локомотива (см. Завьялов Е.Е., Филипчук А.Е. и др. Автомашинист электровоза ЧС7 // Локомотив. 2003. - №4. - с.11-14, №5. - с.12-20).

Однако автоматический контроль технического состояния других подвижных единиц и их узлов в грузовом составе возможен только в точке размещения напольного оборудования линейных пунктов контроля во время прохождения состава.

Недостатком существующих измерительных систем является отсутствие непрерывной информации во время движения состава на перегоне о возникновении предаварийного и аварийного состояния на прицепных подвижных единицах состава (вагонах) и их наиболее ответственных узлах (буксы, колесные пары) и отсутствие предупреждения локомотивной бригады о возникающей аварийной ситуации.

Техническим результатом является система предупреждения аварии состава (СПАС), которая во время движения состава на перегоне измеряет несколько физических параметров узлов вагонов и передает информацию локомотивной бригаде о предаварийной и аварийной ситуации с указанием на конкретный вагон и конкретный буксовый узел на модели состава для принятия решения о снижении скорости или экстренной остановке состава и оперативно показывает изменение ситуации при снижении скорости. Предусмотрена защита от появления ложной информации об аварийном состоянии подвижных единиц состава за счет различных помех, поскольку такая ложная информация приводит к срыву графиков движения составов и серьезным экономическим потерям, для этого в ЭВМ системы автоведения состава введен блок сравнения идентификационных номеров электронных кодовых датчиков буксовых узлов модели состава с идентификационным номером, поступающим в ЭВМ с буксового узла по радиоканалу через приемопередающее устройство локомотива, который разрешает дальнейшую обработку сигналов только при совпадении идентификационного номера кодовой посылки с одним из номеров модели состава.

Кроме того, комплексный автоматический контроль непосредственно на узлах подвижных единиц в движении при входе состава на станцию и перед выходом состава со станции позволяет уменьшить вероятность возникновения аварийной ситуации в пути следования, а для обеспечения возможности принятия правильного решения локомотивной бригадой и диспетчером станции измерительные датчики выполнены с возможностью формирования выходных сигналов двух уровней, один из которых соответствует отклонению измеряемых параметров за пределы установленного минимального значения, а другой соответствует отклонению измеряемых параметров за пределы установленного максимального значения.

Первый уровень предупреждает о предаварийной ситуации на какой-то из подвижных единиц и необходимости принятия мер, например снижения скорости состава в пути или тщательной проверке подвижной единицы на станции. Второй уровень сообщает об аварийной ситуации, требует резкого торможения состава в пути или обязательного отсоединения подвижной единицы от состава на станции.

На чертеже приведена функциональная схема системы.

Система предупреждения аварии состава состоит из размещенных около железнодорожных путей пунктов 1 считывания информации, включающих в себя датчики счета осей, постовое оборудование с считывателем и антенной, соединенных через линию связи с ЭВМ 2 оператора системы автоматической идентификации и формирования модели состава, связанную через линию связи с ЭВМ 3 диспетчера станции, радиомодемов 4 и подвижного состава, включающего в себя локомотив 5 и подвижные единицы 6 с размещенными на них электронными кодовыми датчиками 7 подвижных единиц 6 с идентификационными номерами и электронными кодовыми датчиками 8 буксовых узлов 9 с индивидуальными идентификационными номерами, размещенную на локомотиве 5 систему автоведения состава 10, включающую в себя ЭВМ 11 с визуализатором обстановки 12 и устройство экстренного торможения 13, на локомотиве 5 установлено приемопередающее 14 устройство, электронные кодовые датчики 8 буксовых узлов 9 выполнены с возможностью изменения выходного кода, каждый буксовый узел 9 снабжен приемопередающим 15 устройством и измерительными 16 датчиками различных физических характеристик подвижной единицы 6, выходы которых соединены с управляющими входами электронного кодового датчика 8 буксовых узлов 9, выход которого соединен с входом приемопередающего 15 устройства, а выход через канал связи - с входом приемопередающего 14 устройства на локомотиве 5, выход которого соединен с входом ЭВМ 11, входящей в состав системы автоведения 10 состава, снабженной блоком сравнения 17 идентификационных номеров, запоминающим 18 устройством и сигнализатором 19 аварийной ситуации, причем один вход блока сравнения 17 через вход ЭВМ 11 соединен с выходом приемопередающего 14 устройства на локомотиве 5, другой вход блока сравнения 17 соединен с запоминающим 18 устройством идентификационной модели состава, а выход соединен с сигнализатором 19 аварийной обстановки, один выход которого соединен с устройством экстренного торможения 13 в системе автоведения 10 состава, а другой выход соединен с первым входом визуализатора обстановки 12 системы автоведения 10 состава, второй вход которого соединен с выходом запоминающего 18 устройства идентификационной модели состава, вход которого через вход ЭВМ 11 соединен с радиомодемом 4 на локомотиве, который связан с радиомодемом 4 на станции, соединенным с выходом ЭВМ 3 диспетчера станции, снабженной запоминающим 20 устройством для хранения идентификационных моделей на каждый состав и устройством записи-считывания 21 этой информации, которое соединено с запоминающим устройством 20 и выходом ЭВМ 3 диспетчера станции, а через линию связи соединено с ЭВМ 2 оператора системы автоматической идентификации и формирования моделей составов, соединенную через линии связи с пунктами 1 считывания информации с электронных кодовых датчиков 8 буксовых узлов 9. При этом измерительные 16 датчики выполнены таким образом, что выдают сигналы двух степеней тревоги (аварийное или/и предаварийное состояние) на управляющие входы электронных кодовых датчиков 8 буксовых узлов 9 и могут быть выполнены в виде датчиков температуры, вибрации, тензодатчиков и других, а пункт 1 считывания САИ выполнен таким образом, что воспринимает сигналы двух степеней тревоги (аварийное или/и предаварийное состояние). Для повышения устойчивости радиообмена вводится дополнительное ретрасляционное приемопередающее устройство (не показано), размещаемое на подвижной единице 6 состава, принимающее по радиоканалу информацию с приемопередающих 15 устройств буксовых узлов 9 колесных пар и ретранслирующее принятые сигналы по радиоканалу на приемопередающее 14 устройство на локомотиве 5.

Система работает следующим образом.

При проезде железнодорожного состава, состоящего из локомотива 5 и подвижных единиц 6 (вагонов), мимо пункта 1 считывания кодовой информации, размещенного около железнодорожных путей на пункте 1 считывания системы автоматической идентификации (САИ), с электронных кодовых датчиков 7 идентификации подвижных единиц 6 и электронных кодовых датчиков 8 идентификации буксовых узлов 9 автоматически считываются идентификационные номера подвижных единиц 6 и буксовых узлов 9, которые через линию связи поступают в ЭВМ 2 оператора САИ. На основе этой информации в ЭВМ 2 оператора САИ формируется модель состава, содержащая идентификационные номера и порядковые номера подвижных единиц 6 в составе, идентификационные и порядковые номера буксовых узлов 9 колесных пар. Эта модель через линию связи поступает в ЭВМ 3 диспетчера станции и через устройство записи-считывания 21 в запоминающее устройство 20, где хранится информация на каждый формируемый или проходящий состав.

Если все физические характеристики каждой подвижной единицы 6 состава находятся в норме, то никакие сигналы на управляющие входы электронных кодовых датчиков 8 идентификации от измерительных 16 датчиков не поступают, приемопередающие устройства 15 подвижных единиц 6 выключены, канал связи на приемопередающем 14 устройстве локомотива 5 не функционирует.

Если какой-то из измерительных 16 датчиков выдает сигнал тревоги первой степени или сигнал тревоги второй степени на управляющие входы электронного кодового датчика 8 идентификации, то при проходе состава мимо пункта 1 считывания эта информация считывается в кодовом слове считывателем кодовой информации, поступает в ЭВМ 2 оператора САИ и вместе с моделью состава передается в ЭВМ 3 диспетчера станции с указанием конкретного буксового узла 9 и подвижной единицы 6. Диспетчер станции высылает бригаду осмотрщиков вагонов к составу. По результатам анализа ситуации проводится ремонт или отсоединение идентифицированной подвижной единицы 6. В случае отсоединения подвижной единицы формируется новая модель состава.

Идентификационная модель состава с ЭВМ 3 диспетчера станции через радиомодемы 4 по каналу связи с локомотивом 5 поступает в ЭВМ 11 системы автоведения 10 состава. Эта информация о местоположении в составе каждой подвижной единицы и каждой колесной пары хранится в блоке памяти 18 идентификационной модели состава.

При движении состава на перегоне в случае появления сигнала тревоги первой степени (предаварийная ситуация) или сигнала тревоги второй степени (аварийная ситуация), поступающих с одного из измерительных 16 датчиков на электронный кодовый датчик идентификации 8 буксового узла 9, включается приемопередатчик 15, который по каналу связи передает информацию на приемопередатчик 14 локомотива 5. Кодовый сигнал тревоги с идентификационным номером измерительного 16 датчика поступает в ЭВМ 11 системы автоведения 10 состава на блок сравнения 17 идентификационных кодов, на второй вход которого поступают идентификационные коды из запоминающего 18 устройства модели состава. При совпадении идентификационного кода измерительного 16 датчика с одним из идентификационных кодов модели состава кодовый сигнал тревоги с выхода блока сравнения 17 поступает на вход сигнализатора 19 аварийной ситуации, с выхода которого сигналы тревоги поступают на вход индикаторного блока 12, на другой вход которого поступают сигналы из запоминающего 18 устройства, на выходе индикаторного блока 12 представляется модель состава с указанием аварийного буксового узла. Индикаторным блоком 12 может служить, например, дисплей ЭВМ 11 системы автоведения 10 состава. Таким образом, локомотивная бригада располагает оперативной информацией о техническом состоянии каждой колесной пары и ее местоположении. Кроме того, при поступлении на вход сигнализатора 19 аварийной ситуации сигнала тревоги второй степени (аварийная ситуация) сигнализатор 19 вырабатывает сигнал экстренного торможения 13, поступающий в систему автоведения 10 состава. По информации с индикаторного блока 12 локомотивная бригада снижает скорость, наблюдает за изменением сигналов тревоги и принимает решение о продолжении движения со сниженной скоростью до следующей станции или о полной остановке состава и обследовании буксового узла 9.