Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ (СКТД)

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на железнодорожном транспорте.

Известна система централизованного контроля движения железнодорожного транспорта, включающая центральный высокомощный компьютер, связанный с передатчиками, установленными на поездах, с которого непосредственно посылаются инструкции составам, а от них в базу данных сведения о скорости, географических данных местоположения составов. Этот же компьютер управляет перемещением всех составов на путях, посылая инструкции каждому составу индивидуально об уменьшении скорости или об остановке (GB 2353127 А, 14.02.2001).

Известна система для наблюдения и управления движением железнодорожного транспортного средства, включающая средства множественного доступа для связи и передачи сигнала между первым местоположением и множеством последующих местоположений поезда, множество придорожных контроллеров, каждый из которых расположен в соответствующих придорожных местоположениях и электрически соединен с указанными средствами множественного доступа, и интерфейс оператора, электрически соединенный с указанными средствами множественного доступа для взаимодействия оператора со множеством придорожных контроллеров (US 6032905 В, 07.03.2000).

Известна также централизованная диспетчерская система с распределенными контролируемыми пунктами и центральный пункт управления с рабочим местом поездного диспетчера, объединенные внешней локальной сетью. Резервированный центральный блок управления каждого распределенного контролируемого пункта управления состоит из основного комплекта, резервного комплекта и модуля диагностики, которые связаны между собой. Каждый из комплектов состоит из модуля управления и модуля связи. Модуль управления содержит компьютер, запоминающие устройства, устройства индикации, устройство сброса, устройство отображения, буфер ввода-вывода, устройство ввода, устройство согласования с локальной сетью, датчик температуры, счетчик времени, устройство преобразования интерфейса, устройство управления упомянутым комплектом и преобразователь напряжения (RU 2240245 С1, 07.02.2003).

Известно устройство контроля за управлением локомотивов и бдительностью машинистов, представляющее собой набор модулей, установленных на объединительную плату внутри смонтированного блока. Логически модули взаимодействуют между собой посредством системного интерфейса CAN. Каждый модуль циклически, с периодичностью 450-500 мс выдает в системный интерфейс информацию о своем состоянии и результаты своей работы. Вместе с тем каждый модуль выделяет из сообщений других модулей информацию, необходимую ему для обработки данных (RU 2262459 С2, 20.10.2005).

Недостатками данных решений являются невозможность одновременного контроля технологических средств всего железнодорожного комплекса и технологических процессов при движении поездов, что приводит к снижению качества продукции железнодорожного транспорта.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание единой корпоративной системы управления, обеспечивающую мониторинг перевозочного процесса путем радиообмена стационарных систем с бортовыми системами управления и безопасность тягового подвижного состава (ТПС) в процессе осуществления железнодорожных перевозок.

Технический результат, достигаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в повышении качества обслуживания пассажиров и клиентов, качества перевозочного процесса за счет существенного сокращения случаев нарушения технологической дисциплины и автоматизации контроля соблюдения установленной регламентируемой технологией перевозочного процесса, в результате чего повышается управляемость, снижаются эксплуатационные затраты, повышается эффективность работы технических средств (инфраструктуры) и подвижного состава, а также улучшается качество технического обслуживания технических средств (инфраструктуры) и подвижного состава, повышается безопасность движения поездов.

Указанный технический результат достигается тем, что в системе контроля технологической дисциплины процесса управления движением поездов (СКТД), включающей центральный web-портал, по меньшей мере, один центральный обрабатывающий комплекс (ЦОК), по меньшей мере, одно автоматизированное рабочее место контроля выполнения технологических норм управления движения поездов (АРМ), автоматическую систему управления железнодорожным транспортом (АСУ ЖТ), по меньшей мере, один управляющий вычислительный комплекс (УВК), двухконтурную систему взаимодействия с тяговым подвижным составом (ТПС),

автоматическая система управления железнодорожным транспортом (АСУ ЖТ) содержит базу исходных данных, а также осуществляет сбор данных с технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ) и их передачу на центральный обрабатывающий комплекс (ЦОК),

совокупность центрального обрабатывающего комплекса (ЦОК), осуществляющего сбор, обработку, анализ данных, связь с автоматизированными рабочими местами), и автоматизированных рабочих мест (АРМ) выполняет функции контроля технологической дисциплины, обучения персонала, оперативной системы поддержки принятия решений на уровне дорожного центра управления перевозками (ДЦУП),

первый контур системы взаимодействия с тяговым подвижным составом (контур обеспечения безопасности), обеспечивающий безопасность движения поездов, включает технические средства железнодорожной автоматики и телемеханики, комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У), взаимодействующий с тяговым подвижным составом по радиоканалу с использованием радиомодемов, и межконтурную систему взаимодействия (шлюз), при этом сбор данных с комплексного локомотивного устройства безопасности и с технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики, их обработку и подготовку к передаче на тяговый подвижной состав осуществляют при помощи управляющего вычислительного комплекса, далее информация посредством межконтурной системы взаимодействия поступает в центральный обрабатывающий комплекс,

второй технологический контур системы взаимодействия с тяговым подвижным составом (технологический контур) включает бортовые приборы управления за исключением комплексного локомотивного устройства безопасности (КЛУБ-У), устройство цифрового взаимодействия, обеспечивающее взаимодействие с автоматической системой управления железнодорожным транспортом с одной стороны и с бортовыми приборами с другой, перевозную радиостанцию, систему цифровой радиосвязи, обеспечивающую связь с центральным обрабатывающим комплексом, управляющим тяговым подвижным составом,

центральный web-портал осуществляет анализ представленных из центрального обрабатывающего комплекса данных в наглядном виде.

Центральный обрабатывающий комплекс (ЦОК) представляет собой сервер, устанавливаемый преимущественно в дорожных центрах управления перевозками, в отдельных крупных центрах управления местной работой и на станциях, и осуществляет функции мониторинга.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) представляет собой персональный компьютер, обеспечивающий диалог в реальном масштабе времени.

Автоматическая система управления железнодорожным транспортом (АСУ ЖТ) состоит из системы диспетчерского контроля и централизации, информационной системы, ведущей поездную модель дорог, на основании которой и с использованием данных технических средств железнодорожной автоматики и телемеханики и ручного ввода ведется электронный график исполненного движения.

Взаимодействие с тяговым подвижным составом осуществляют через рельсовые цепи и по радиоканалу на выделенной полосе частот 160 МГц с использованием мостовых радиомодемов. Цифровая радиосвязь осуществляется на частоте 460 МГц.

Первый контур системы взаимодействия с тяговым подвижным составом, обеспечивающий безопасность, обладает большим приоритетом по сравнению со вторым технологическим контуром.

Основные функции системы контроля технологической дисциплины процесса управления движением поездов заключаются:

- в контроле и оперативном влиянии на поездное положение по участкам и по дороге в целом на основании информации, получаемой от локомотивов и внешних автоматизированных и информационно-управляющих и информационных систем о прибытии, отправлении и проследовании поездов для принятия решений;

- в введении каждого из поездов по энергооптимальному графику, что влечет за собой увеличение технической скорости, пропускной способности, снижение времени простоя локомотивов, вагонов и т.п.;

- в принудительной остановке поезда в режиме служебного торможения в случае возникновения аварийной ситуации;

- в контроле технических средств и технологических процессов при движении поездов, а именно

- в проведении регламентных работ по подвижному составу;

- в проведении регламентных работ по техническим средствам хозяйств, обеспечивающих процесс движения поезда;

- в соблюдении режима труда и отдыха локомотивных бригад;

- в правильности формирования состава;

- в транспортировке опасных и негабаритных грузов;

- в соблюдении технико-распорядительных актов станций (ТРА);

- в текущем содержании эксплуатируемых объектов (верхнее строение пути, ИССО, энергоустановки, объекты связи и т.п.);

- в опасном сближении поездов на участке и др.

Управление движением поездов является комплексной задачей, при решении которой необходимо учитывать как многокритериальную организацию самого перевозочного процесса, так и ограничения по условиям технической эксплуатации подвижного состава и инфраструктуры железных дорог. Ключевым элементом этого процесса является сам поезд, движение которого отслеживается как непосредственным наблюдением за ним, так и при помощи систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ).

Управление движением поездов осуществляют поездные диспетчеры дорожного центра управления перевозками (ДЦУП). Диспетчеры управляют процессом перевозок на основании информации, получаемой со станций и непосредственно от машинистов (по радиосвязи), а также с использованием данных автоматических систем.

Одним из основных средств автоматизации управления движением поездов являются системы диспетчерского контроля и централизации ("Сетунь", "Диалог", "Тракт", "Юг" и др.), создаваемые на базе средств электрической централизации (ЭЦ), автоблокировки (АБ), полуавтоблокировки (ПАБ) и других средств ЖАТ. Основной информационной системой, ведущей поездную модель дорог, является АСОУП, на основании которой и с использованием данных ЖАТ и ручного ввода (диалога) ведется электронный график исполненного движения (ГИД). Имеется комплекс других информационных систем, объединенных под общим понятием "АСУ ЖТ". Информационные и инфомационно-управляющие системы как сами контролируют соблюдение технологии работы, так и являются информационной основой для возможных систем контроля технологической дисциплины.

Непосредственное управление движением поезда осуществляет машинист локомотива (тягового подвижного состава - ТПС), взаимодействие с которым (информационный обмен) происходит посредством следующих средств:

- напольные светофоры, сигналы ограждения, сигнальные указатели и знаки;

- ручные сигналы, подаваемые работниками дорог (дежурными по станциям, осмотрщиками подвижного состава, путейцами, дежурными по переездам и др.) при помощи флагов, фонарей, дисков или руками;

- звуковые сигналы (свистки, звуковые рожки, петарды и др.);

- сигналы автоматической сигнализации (АЛС), работающие с использованием рельсовых цепей; на борту ТПС дешифратором, анализатором и пользователем информации являются приборы безопасности (КЛУБ-У и др.), через которые как формируется визуально воспринимаемая машинистом информация, так и работают автоматические средства принудительной остановки поезда (ПК);

- система автоматического управления торможением поезда (САУТ); информация передается посредством специальных напольных устройств в начале и конце станции, приемником информации которых является бортовая аппаратура САУТ, выдающая машинисту визуальную и аудиоинформацию и осуществляющая в случае необходимости служебное торможение поезда;

- автоматическая идентификация подвижного состава (САИ "Пальма");

- системы теленаблюдения за подвижным составом, счетчики осей и другие системы контроля продвижения поезда;

- голосовая радиосвязь, посредством которой машинисту передается необходимая для ведения поезда информация.

Управление ТПС и ведение поезда в целом осуществляется с использованием бортовых приборов и систем управления, обеспечения безопасности, навигации, диагностирования и выдачи рекомендаций по оптимальному движению поезда. Основными из них являются:

- комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У);

- система автоматического управления торможением поезда (САУТ);

- система автоведения поезда (УСАВП, САВПЭ и др.);

- микропроцессорная система управления локомотивам (МСУЛ);

- единая комплексная система управления ТПС (ЕКС);

- система контроля бдительности машиниста (ТС КБМ);

- блоки автоматического управления (БАУ);

- маневровая автоматическая локомотивная сигнализация (МАЛС);

- горочная автоматическая локомотивная сигнализация (ГАЛС);

- системы вождения сдвоенных поездов (Консул, СМЕТ и др.) и др.

Функционирование системы происходит следующим образом. Информация, поступающая от ЖАТ, передается посредством аппаратно-программных стыков (АПС) в УВК и ЦОК. Взаимодействие с локомотивом на станциях осуществляется на частоте диапазона 160 МГц посредством радиомодемов, установленных с одной стороны на станции и с другой стороны на локомотивах. В качестве элемента, принимающего и отрабатывающего получаемую информацию от УВК на локомотиве, выступает устройство безопасности КЛУБ-У. АПС выполняет задачу шлюза безопасного взаимодействия между элементами, объединяемыми системой при передаче информации.

Информация, поступающая в ЦОК от технических средств ЖАТ и автоматизированных систем управления железнодорожным транспортом (АСУ ЖТ), обрабатывается и анализируется. На основании анализа данных в ЦОК вырабатываются информационные решения, подтверждаемые или отрицаемые посредством АРМ.

Совокупность ЦОК и АРМ (по числу рабочих мест оперативного персонала ДЦУП) реализует функции контроля технологической дисциплины на уровне диспетчерского центра. Там же (на уровне ДЦУП) система выполняет функции обучения персонала и тренажера-классификатора (классификация персонала по параметрам профессиональной пригодности), а также работает как оперативная система поддержки принятия решений.

Подтвержденные решения, требующие непосредственного воздействия на локомотив, транслируются по сети передачи данных общего пользования через УВК. Кроме того, посредством блока передачи данных TDP и цифровой радиосвязи стандарта TETRA на частоте диапазона 460 МГц также передается на ТПС в локомотивную аппаратуру системы САУТ, выступающую в качестве элемента, воспринимающего и отрабатывающего информацию от ЦОК.

Вся работа системы отображается в виде отчетных форм, на web-портале системы. Web-портал выполняет задачу анализатора действий оперативного персонала диспетчерских центров, станций и т.п. (сведения, поступающие от АРМ), правильности функционирования технических средств ЖАТ и локомотивной аппаратуры и т.п. При этом web-портал может выдавать рекомендации на основе комплексного анализа взаимосвязанных событий. Например, из анализа частых задержек у сигналов входных светофоров следует решение, в совокупности несущее рекомендации об укладке дополнительных путей по главному ходу, подготовленности инфраструктуры и т.п.

В процессе работы системы происходит автоматический контроль и организация автоматизированного компьютерного диалога с оперативным персоналам в реальном масштабе времени по каждому случаю нарушения технологии (отклонению от технологии) для устранения или выявления причины и лично ответственных за событие для дальнейшего исключения первопричин.

Исходные данные берутся из автоматизированных систем управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ), в дальнейшем - непосредственно с локомотива и объектов инфраструктуры, включая системы экспресс-диагностирования и проверки. Обработка и анализ данных позволяет выявлять отклонения от принятой технологии. По каждому случаю на автоматизированном рабочем месте (персональном компьютере) соответствующего оперативного работника (поездного, локомотивного, вагонного или другого диспетчера, работника службы, дежурного по станции, дежурного по депо и др.) происходит диалог для выяснения причины нарушения, ответственного за нарушение и принятых мер. Обработанная информация сохраняется на центральном web-портале системы для дальнейшего анализа. Воздействие на систему управления по результатам анализа данных системы осуществляется путем:

- переработки нормативных документов, корректировки технологии работы;

- обучения персонала;

- перераспределения обязанностей;

- усиления технической базы инфраструктуры;

- изменения мотивации работников транспорта.

Следящая (мониторинговая) система создается на базе существующих информационных, информационно-управляющих и автоматических систем, эксплуатируемых на железнодорожном транспорте. Система осуществляет контроль технологической дисциплины, фиксируя основные параметры технологического процесса и случайные нарушения нормативных документов: правил погрузки, крепления, технической эксплуатации, технико-распорядительных актов станций и др.

В случае обнаружения нарушений технологии при осуществлении перевозочного процесса принимаются меры к блокированию возможной опасной ситуации - соответствующее сообщение выдается ответственному оперативному персоналу на конкретном рабочем месте по всей вертикали управления. Ответственный исполнитель либо принимает меры к устранению возникшей ситуации, либо под свою личную ответственность ("электронную подпись") разрешает продолжить работу с выявленным нарушением. Реализация диалога исполнителя с СКТД осуществляется на рабочем месте через персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением: АРМ Диалога.

Ответственные действия, в том числе с нарушениями и отклонениями от технологии, фиксируются в специально создаваемой базе данных. Дальнейший анализ потока нарушений должен стать основой для переработки инструкций, обучения персонала, предъявления претензий к смежным организациям и др.

Одновременно с этим внутри ДЦУП системой мониторинга подвижного состава, поддерживающего цифровую радиосвязь с ТПС, осуществляется взаимодействие с ТПС.

Взаимодействие системы с ТПС происходит по двухконтурной схеме, где наряду с контуром обеспечения безопасности создается технологический контур, который за счет контроля технологической дисциплины и оперативного взаимодействия работников дорожного центра управления перевозками (ДЦУП) с ТПС (голосовая связь с машинистом и автоматическое взаимодействие с бортовыми системами управления и обеспечения безопасности) повышает эффективность управления и дополнительно повышает уровень безопасности. Наряду с ТПС следует организовать взаимодействие со стационарными системами диагностирования и поверки подвижного состава и инфраструктуры.

Основным прибором безопасности на локомотиве является КЛУБ-У, взаимодействующее с системой по рельсовым цепям, по которым поступают кодовые сигналы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС различной модификации), приемником, дешифратором и пользователем которой является сам прибор.

Для повышения надежности работы АЛС, обеспечения функциональности КЛУБ-У на некодируемых боковых путях, а также для автоматической передачи на ТПС ответственных команд разработана радиомодемная связь с КЛУБ-У через специальные наземные УВК (осуществляется сбор информации с бортовых устройств, с устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, ее обработка и подготовка к передаче на ТПС и идентификация подвижного состава), которые обеспечивают двухстороннюю связь с ТПС через мостовые радиомодемы на выделенной полосе частот 160 МГц. Это первый контур - контур обеспечения безопасности.

Технологическое взаимодействие с ТПС предлагается организовать с использованием современных видов цифровой радиосвязи на диапазоне частот 460 МГц - второй контур радиосвязи, предназначенный для реализации комплексного взаимодействия с ТПС в процессе осуществления перевозок. В технологическом контуре нет прямой связи с КЛУБ-У. Взаимодействие происходит через приборы, непосредственно не являющиеся приборами безопасности: система автоматического управления торможением поездов (САУТ), система автоведения поезда (УСАВП), микропроцессорная система управления локомотивом (МСУЛ) или другие системы управления. В результате обеспечивается автоматизированное информационное взаимодействие между центром управления движением поездов (ДЦУП, станцией и др.) и ТПС.

Таким образом, первый контур включает средства железнодорожной централизации, телемеханики, блокировки, автоматики (СЦБ, ЖАТ), комплекс бортовых устройств КЛУБ-У, систему взаимодействия с ТПС по радиоканалу и межконтурную систему взаимодействия (шлюз) и является совокупностью средств сигнализации, централизации и блокировки (оконечные терминальные устройства, составляющие автоматической блокировки, технические средства диспетчерской централизации и контроля, электрической централизации, средства диагностики подвижного состав и т.п.). Принципы двухконтурного управления в работу данных схем не вмешиваются, а предполагают только одностороннее получение информации через специально организуемые межконтурные устройства взаимодействия (шлюзы).

Второй контур включает: бортовые системы управления ТПС (непосредственно не отвечающие за безопасность), цифровую радиосвязь на частоте диапазона 460 МГц и информационные системы (АСУЖТ), устройство цифрового взаимодействия (обеспечивает взаимодействие с АСУЖТ и приборами), перевозную радиостанцию, центральный обрабатывающий комплекс для обеспечения взаимодействия с подвижным составом на полигоне, ДЦУП и станцию и является внешним по отношению к первому контуру, в связи с чем его управляющие воздействия на ТПС вторичны (обладают меньшим приоритетом) по отношению воздействия первого контура. Информационный обмен с системами управления на борту ТПС осуществляется в фоновом режиме. Главным пользователем технологического контура является ДЦУП. Взаимодействие с ТПС осуществляется через цифровую радиосвязь посредством двух оконечных устройств: центрального обрабатывающегося комплекса, находящегося в ДЦУП, и бортового устройства цифрового взаимодействия, которые представляют собой компьютеры, обеспечивающие доставку данных на ТПС с использованием стандартных защищенных протоколов маршрутизации данных. Бортовое устройство цифрового взаимодействия с одной стороны выступает как маршрутизатор информации, с другой - обеспечивает взаимодействие с бортовыми приборами управления.

Двухконтурная схема радиообмена с ТПС позволяет при сохранении и повышении безопасности существенно расширить возможности управления и повышения качества технологических процессов в рамках системы менеджмента (СМК).