Результат интеллектуальной деятельности: Способ интервального регулирования движения поездов и система для его реализации

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.

Известны способ и реализующая его система интервального регулирования движения при диспетчерской централизации, по которым 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 целости состава, а интервальное регулирование осуществляется координатным способом (журнал «Железные дороги мира», 2005, №4, с. 46-52, «Продвижение проектов ETCS в Европе»).

Недостатком известных способа и реализующей его системы является отсутствие контроля излома рельсов, что ограничивает область их применения.

Известен способ интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации и трехзначной автоблокировке с проходными светофорами, по которому осуществляют автоматическое поддержание локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами автоблокировки безопасных скорости и интервала между попутно следующими на перегонах поездами, а движение каждого из попутно следующих поездов осуществляют под зеленый огонь первого по ходу движения поезда светофора на зеленый огонь второго по ходу движения поезда светофора, при этом локомотивные бортовые устройства управления каждого поезда и диспетчерский центр управления в процессе движения каждого поезда к первому по его ходу движения светофору с зеленым огнем и при условии, что на втором светофоре по его ходу движения еще горит желтый огонь, периодически получают данные о расчетном моменте времени смены упомянутых желтых огней на зеленые огни и используют эти данные для оптимизации управления движением каждого поезда индивидуально и всех поездов на диспетчерском участке в целом.

Система, реализующая вышеуказанный способ, содержат на пути устройства трехзначной автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенные с постовыми устройствами электрической централизации станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления, который через линию магистральной связи соединен с постовыми устройствами электрической централизации, диспетчерский центр управления через радиоканал цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, а на каждом из локомотивов бортовые устройства управления соединены с бортовыми приемниками спутниковой навигации (RU 2387563, B61L 27/00, 27.04.10).

Недостатком известного способа и реализующей его системы является низкая пропускная способность и эффективность ведения поездов, обусловленные недостатком информации о параметрах движения впереди идущего поезда для следующего за ним поезда.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации и трехзначной автоблокировке с проходными светофорами, по которому осуществляют автоматическое поддержание локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами автоблокировки безопасных скорости и интервала между попутно следующими на перегонах поездами, движение которых осуществляют под зеленый огонь первого по ходу движения поезда светофора на зеленый огонь второго по ходу движения поезда светофора, локомотивные бортовые устройства управления каждого поезда периодически рассчитывают прогнозируемый момент времени освобождения очередного блок-участка и передают эти данные в диспетчерский центр управления, который на их основе осуществляет вычисление времени смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда и передает результаты вычислений на бортовые устройства управления каждого из локомотивов, которые оптимизируют процесс ведения как каждого поезда индивидуально, так и всех поездов на диспетчерском участке к первому, по его ходу движения, светофору с зеленым огнем при условии, что на втором светофоре, по его ходу движения, еще горит желтый огонь, причем диспетчерский центр управления вычисляет расстояние до конца состава следующего впереди поезда суммированием приращений его координаты и по формуле S=V×T1, скорость его движения по приращению координаты пройденного пути за один интервал времени между посылками данных с учетом данных электронной топографической карты участков пути по маршруту следования и по формуле: V=(L1+L2)/T, полученные данные о расстоянии до конца состава следующего впереди поезда и скорости его движения выбирает в порядке убывания точности для расчета времени смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда,

где: L1 - длина предыдущего блок-участка,

L2 - длина поезда,

Т - длительность занятого состояния предыдущего блок-участка,

Т1 - время движения по текущему блок-участку.

Система для интервального регулирования движения поездов, реализующая вышеуказанный способ содержит на пути устройства трехзначной автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенные с постовыми устройствами электрической централизации, станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления, в котором персональный компьютер автоматизированного рабочего места через линию магистральной связи соединен с постовыми устройствами электрической централизации, а через радиоканал цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом из локомотивов бортовое устройство управления соединено с бортовым приемником спутниковой навигации, причем в диспетчерском центре управления на автоматизированном рабочем месте установлен модуль вычисления и ранжирования данных о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения, входы которого подключены к линии магистральной связи с постовыми устройствами электрической централизации, вход/выход модуля вычисления и ранжирования данных соединен с выходом/входом процессора персонального компьютера автоматизированного рабочего места диспетчерского центра управления (RU 2509672, B61L 27/00, 20.03.14).

Прогнозирование моментов переключения сигнальных показаний светофоров облегчает работу машинистов и повышает пропускную способность.

Для реализации этого технического решения подвижные единицы рельсового транспорта, движущиеся перед поездами с устройствами автоведения, должны быть оборудованы современными комплектами бортовой аппаратуры управления с устройствами цифровой связи и спутниковой навигации, например, БЛОК, или аналогичные.

Недостатком известных способа и устройства является снижение эффективности управления из-за малой надежности и быстродействия в обмене информацией, о параметрах движения поездов между диспетчерским центром управления и бортовыми устройствами управления поездов. Особенно снижение эффективности управления проявляется в управлении движением групп следующих непосредственно друг за другом однотипных по своему составу, загрузке и тяговым характеристикам поездов, например, пригородных электропоездов. Здесь при увеличении скорости и надежности обмена информацией, о параметрах движения соседних поездов в группе можно существенно повысить равномерность и энергоэффективность их движения.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности автоведения поездов при интервальном регулировании движения поездов на перегонах.

В части способа технический результат достигается тем, что в способе интервального регулирования движения поездов при диспетчерской централизации и трехзначной автоблокировке с проходными светофорами, по которому осуществляют автоматическое поддержание локомотивными бортовыми устройствами управления совместно с устройствами автоблокировки безопасных скорости и интервала между попутно следующими на перегонах поездами, движение которых осуществляют под зеленый огонь первого по ходу движения поезда светофора на зеленый огонь второго по ходу движения поезда светофора, локомотивные бортовые устройства управления каждого поезда периодически рассчитывают прогнозируемый момент времени освобождения очередного блок-участка и передают эти данные в диспетчерский центр управления, который на их основе осуществляет вычисление времени смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда и передает результаты вычислений на бортовые устройства управления каждого из локомотивов, которые оптимизируют процесс ведения как каждого поезда индивидуально, так и всех поездов на диспетчерском участке к первому, по его ходу движения, светофору с зеленым огнем при условии, что на втором светофоре, по его ходу движения, еще горит желтый огонь, причем диспетчерский центр управления вычисляет расстояние до конца состава следующего впереди поезда суммированием приращений его координаты и по формуле S=V×T1, скорость его движения по приращению координаты пройденного пути за один интервал времени между посылками данных с учетом данных электронной топографической карты участков пути по маршруту следования и по формуле: V=(L1+L2)/T, полученные данные о расстоянии до конца состава следующего впереди поезда и скорости его движения выбирает в порядке убывания точности для расчета времени смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда, где: L1 - длина предыдущего блок - участка, L2 - длина поезда, Т - длительность занятого состояния предыдущего блок - участка, Т1 - время движения по текущему блок-участку, согласно изобретению для групп следующих непосредственно друг за другом однотипных по своему составу, загрузке и тяговым характеристикам поездов, через самоорганизующиеся локальные каналы радиосвязи между подгруппами состоящими из пар смежных поездов группы, осуществляют ускоренную передачу текущих и предшествующих данных о движении с каждого первого поезда подгруппы к следующему за ним второму поезду подгруппы, и используют эти данные для приоритетной дополнительной оптимизации процесса ведения вторых поездов в каждой подгруппе.

В части устройства технический результат достигается тем, что в системе для интервального регулирования движения поездов, содержащей на пути устройства трехзначной автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенные с постовыми устройствами электрической централизации станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр управления, в котором персональный компьютер автоматизированного рабочего места через линию магистральной связи соединен с постовыми устройствами электрической централизации, а через радиоканал цифровой связи соединен с бортовыми устройствами управления локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом из локомотивов бортовое устройство управления соединено с бортовым приемником спутниковой навигации, причем в диспетчерском центре управления на автоматизированном рабочем месте установлен модуль вычисления и ранжирования данных о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения, входы которого подключены к линии магистральной связи с постовыми устройствами электрической централизации, вход/выход модуля вычисления и ранжирования данных соединен с выходом/входом процессора персонального компьютера автоматизированного рабочего места диспетчерского центра управления, согласно изобретению на локомотиве каждого поезда, из каждой пары смежных однотипных поездов группы, установлен радиомодем коротковолнового и/или ультракоротковолнового частотного диапазона, первый порт которого соединен с первым портом бортового устройства управления, а второй порт радиомодема соединен с первым портом микропроцессорного блока управления радиомодемом с функцией образования временной локальной мобильной радиосети с радиомодемом бортового устройства управления локомотива позади идущего поезда, при этом в каждой паре смежных однотипных поездов группы координатором локальных мобильных радиосетей является микропроцессорный блок управления радиомодемом бортового устройства локомотива впереди идущего поезда.

На чертеже представлена схема системы для интервального регулирования движения поездов, реализующая предлагаемый способ.

Система для интервального регулирования движения поездов, содержит на пути устройства 1 трехзначной автоблокировки с рельсовыми цепями, соединенные с постовыми устройствами 2 электрической централизации станций, ограничивающих перегон, и диспетчерский центр 3 управления, в котором персональный компьютер 4 автоматизированного рабочего места через линию 5 магистральной связи соединен с постовыми устройствами 2 электрической централизации, а через радиоканал 6 цифровой связи соединен с бортовыми устройствами 7 управления локомотивов 8 поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, на каждом из локомотивов 8 бортовое устройство 7 управления соединено с бортовым приемником 9 спутниковой навигации, причем в диспетчерском центре 3 управления на автоматизированном рабочем месте установлен модуль 10 вычисления и ранжирования данных о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения, входы которого подключены к линии 5 магистральной связи с постовыми устройствами 2 электрической централизации, вход/выход модуля 10 вычисления и ранжирования данных соединен с выходом/входом процессора персонального компьютера 4 автоматизированного рабочего места диспетчерского центра 3 управления, на локомотиве 8 каждого поезда, из каждой пары смежных однотипных поездов группы, установлен радиомодем 11 коротковолнового и/или ультракоротковолнового частотного диапазона, первый порт которого соединен с первым портом бортового устройства 7 управления, а второй порт радиомодема 11 соединен с первым портом микропроцессорного блока 12 управления радиомодемом с функцией образования временной локальной мобильной радиосети с радиомодемом бортового устройства управления локомотива позади идущего поезда, при этом в каждой паре смежных однотипных поездов группы координатором локальных мобильных радиосетей является микропроцессорный блок 12 управления радиомодемом бортового устройства локомотива впереди идущего поезда.

Система интервального регулирования движения поездов реализует предлагаемый способ следующим образом.

При нормальной работе системы, когда впереди идущий поезд передает данные о своем местоположении на блок-участке и текущую измеренную скорость своего движения, безопасные скорости и пространственные интервалы между попутно следующими поездами поддерживаются локомотивными бортовыми устройствами управления 7, совместно с устройствами 1 автоблокировки с рельсовыми цепями.

При автоблокировке с проходными светофорами напольные светофоры являются основным средством регулирования. Информация передается машинисту по оптическому каналу с использованием цвета и режима горения огней светофора. Для повышения безопасности движения в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ системы автоблокировки дополняются устройствами АЛС. На пути в составе устройств 1 автоблокировки с рельсовыми цепями размещены путевые устройства кодирования АЛС (на чертеже не показаны), а бортовые устройства 7 управления локомотивов 8 имеют в своем составе локомотивные устройства непрерывной АЛС с автостопом (на чертеже не показаны). Они могут иметь более сложные бортовые системы управления, включающие, в частности, устройства автоведения.

Диспетчерский центр 3 управления взаимодействует по цифровому радиоканалу 6 связи с бортовыми устройствами 7 управления локомотивов 8, оборудованных устройствами для обмена цифровой управляющей информацией. На каждом из локомотивов 8, оборудованных современными системами управления, его бортовое устройство 7 управления непрерывно вычисляет текущие координаты местонахождения и скорость движения поезда. Определение координат осуществляется на основе данных, получаемых от бортовых приемников 9 спутниковой навигации с учетом поправок от имеющихся (на чертеже не показаны) в бортовом устройстве 7 управления датчиков пройденного пути и данных из электронной топографической карты участков пути по маршруту следования поезда. Базируясь на имеющейся в бортовом устройстве 7 управления программе автоведения информации о длине поезда, длине блок-участка по маршруту следования поезда и скорости поезда, бортовое устройство 7 управления периодически рассчитывает прогнозируемый момент времени освобождения очередного блок-участка и передает эти данные по радиоканалу 6 цифровой связи в диспетчерский центр 3 управления, который на основе полученных данных передает по цифровому радиоканалу 6 связи на устройства 7 управления локомотивов 8 рассчитанное время смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда.

Если впереди идущий поезд не передает данные о своей скорости движения, но периодически передает измеренную по бортовому приемнику 9 спутниковой навигации координату X текущего места нахождения локомотива 8 поезда, модуль 10 вычисления и ранжирования данных о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения рассчитывает менее точно оценку текущего расстояния до конца состава идущего впереди поезда и средней скорости его движения на очередном отрезке пути в интервале времени между посылками данных.

Расстояние до конца состава следующего впереди поезда определяется модулем 10 суммированием приращений координаты X. Текущая скорость определяется по приращению координаты пройденного пути за один интервал времени между посылками данных с учетом данных электронной топографической карты участков пути по маршруту следования поездов.

Если впереди идущий поезд не передает данные о своем местоположении на блок - участке, своем составе и скорости движения, средняя скорость рассчитывается по формуле:

V=(L1+L2)/T,

где:

L1 - длина предыдущего блок-участка;

L2 - длина поезда;

Т - длительность занятого состояния предыдущего блок-участка.

Оценка расстояния S пройденного поездом от освобождения предыдущего блок-участка за время Т1 движения по текущему блок-участку вычисляется по формуле: S=V×T1.

В обоих случаях точность вычислений повышается с уменьшением интервалов времени между приемами информации от предыдущего поезда.

Затем модуль 10 вычисления и ранжирования данных о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения выбирает из имеющихся полученных от локомотива рассчитанные по наиболее точной процедуре данные о расстояниях между соседними поездами и скоростях их движения и передает их в диспетчерский центр 3 управления, который на основе полученных данных передает на устройства 7 управления каждого из локомотивов 8 по цифровому радиоканалу 6 связи результаты вычислений времени смены желтого огня на зеленый огонь на втором светофоре по ходу движения поезда.

Во всех перечисленных случаях информация о расстоянии до конца состава и скорости впереди идущего поезда позволяет устройствам автоведения позади идущего поезда выработать оптимизированную стратегию автоведения поезда с учетом текущих приоритетов задач автоведения, например, таких как поддержание заданного графика движения, уменьшение энергозатрат, повышение долговечности оборудования поезда и путевой инфраструктуры, повышение плавности движения для комфорта пассажиров и сохранности грузов и так далее.

В предлагаемом изобретении дополнительно к обмену информацией между поездами через диспетчерский центр 3 управления осуществляется ускоренный обмен информации между однотипными соседними поездами. Этот обмен происходит через локальные мобильные радиосети, связывающие однотипные соседние поезда. Эти локальные мобильные радиосети, связывающие однотипные соседние поезда образуются с помощью радиомодемов 11.

Для образования локальной мобильной радиосети, координатор микропроцессорного блока 12 управления радиомодемом 11 передает через свой радиомодем 11 широковещательное сообщение, содержащее уникальный идентификатор этой локальной мобильной радиосети и номер временного слота для связи с другим радиомодемом 11, который будет присоединен к этой локальной мобильной радиосети. На это сообщение можно ответить только радиомодемом 11 бортового устройства управления 7 локомотива 8 позади идущего смежного однотипного поезда, так как его микропроцессорный блок 12 управления радиомодемом 11 заранее оповещается из диспетчерского центра 3 управления об уникальном идентификаторе локальной мобильной радиосети для этой пары поездов. После присоединения радиомодема 11 бортового устройства управления 7 локомотива 8 позади идущего смежного поезда к упомянутой локальной мобильной радиосети, микропроцессорный блок 12 управления радиомодемом 11 позади идущего поезда с малыми интервалами времени получает от бортового устройства 7 управления локомотива 8 впереди идущего поезда данные реального времени и предшествующие данные, позволяющие по сравнению с данными из диспетчерского центра 3 управления более эффективно оптимизировать процессы автоведения позади идущего поезда.

Из-за однотипности поездов режимы движения каждого первого поезда могут быть повторены бортовым устройством 7 управления локомотива 8 позади идущего второго поезда, с обеспечением максимально плавного и согласованного движения каждой пары однотипных поездов, как будто они движутся в едином составе. Преимущество такого раздельного плавного согласованного движения пары поездов, по сравнению движением одного длинного состава с несколькими распределенными по его длине локомотивами состоит в том, что динамические усилия в автосцепках поезда меньше, отсутствуют ограничения в длине приемоотправочных путей на станциях и не требуется согласование режимов работы разных локомотивов по развиваемому ими тяговому усилию.

Предлагаемый способ интервального регулирования и система для его реализации обеспечивают повышение эффективности автоведения на перегоне пар следующих друг за другом однотипных по составу поездов и повышает надежность системы управления движением на перегоне из-за резервирования и повышения оперативности в передаче данных для автоведения на поезда, как из диспетчерского центра 3 управления, так и данных поступающих от соседних поездов через локальные мобильные радиосети.