Результат интеллектуальной деятельности: Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано для регулирования движения поездов на локомотивах, моторвагонных подвижных составах, а также в системах интервального регулирования с использованием радиоканала.

Известно устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста, содержащее блок контроля безопасности, соединенный через усилитель с входом электропневматического клапана, входы блока контроля безопасности соединены с выходами модулей центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения и два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с модулем датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу модуль маршрута и модуль радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника спутниковой навигации, к входу которого подключена антенна спутниковой навигации, и с портом радиомодема, соединенного с радиоантенной, блок переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, подключенный к межмодульному интерфейсу, при этом функция выбора алгоритма управления осуществляется с учетом информации, передаваемой по радиоканалу цифровой связи от путевых устройств интервального регулирования при каждом вступлении поезда на очередную рельсовую цепь (RU 2423269, B61L 25/04, 10.07.2011).

Недостатком известного устройства является возможность появления в режиме движения поезда по сигналам АЛСН сбоев в его работе под действием помех из рельсовых цепей, которые могут привести к принудительной остановке локомотива и снижении безопасности движения поездов.

В качестве прототипа принято устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее включенные в систему реального времени с модульной архитектурой, заключенные в общий блок, расположенный в кабине машиниста, и соединенные между собой объединительной платой ячейки схемы контроля безопасности, двухканального модуля центральной обработки, двухканального модуля измерения параметров движения, двухканального модуля внешних устройств, модуля маршрута и модуля радиоканала, при этом схема контроля безопасности выполнена с возможностью воздействия через усилитель на электропневматический клапан при необходимости экстренного торможения, модули центральной обработки выполнены с возможностью анализа принятых от других модулей данных и принятия окончательного решения о скоростном режиме движения поезда, а также с возможностью контроля бдительности машиниста при подключении дополнительных устройств безопасности, например телеметрической системы контроля бдительности машиниста, и выдачи на схему контроля безопасности сигнала о необходимости экстренного торможения, модули измерения параметров движения выполнены с возможностью определения фактической скорости движения поезда на основе данных от датчиков пути и скорости, модули внешних устройств выполнены с возможностью приема и дешифрации амплитудно-модулированных сигналов автоматической локомотивной непрерывной сигнализации (АЛСН) и фазоразностных сигналов автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации (АЛС-ЕН) рельсовой цепи от приемных катушек, отслеживания проследования границ блок-участков, формирования значений целевой и допустимой скоростей, модуль маршрута выполнен с возможностью определения координаты поезда по данным от спутникового приемника, оборудованного антенной спутниковой навигации, и формирования параметров движения по данным от электронной карты, записанной во flash-память, модуль радиоканала выполнен с возможностью приема от станции через радиомодем, соединенный с радиоантенной, команд на ограничение скорости движения, декодирования принятой информации, хранения ее до следующего сеанса связи и передачи на станцию данных о поезде и параметров движения (RU 2262459, B61L 25/04, 20.10.2005).

Недостатком известного устройства является высокая вероятность сбоев в его работе (в режиме движения поезда по сигналам АЛСН числового кода) под действием помех из рельсовых цепей во время проследования станций стыкования различных видов тяги поездов. В таких местах происходит изменение частоты несущей кодовых сигналов АЛСН с 25(75) на 50 Гц или наоборот, а устройство не обеспечивает качественную синхронизацию при автоматической перестройке параметров каналов приема сигналов из рельсовых цепей при таком изменении частоты несущей кодовых сигналов АЛСН и допускает в местах такой смены частые сбои, которые приводят к принудительным остановкам поездов и снижению безопасности движения.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности работы устройства за счет предотвращения сбоев в работе АЛСН в местах стыкования различных видов тяги поездов.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста, содержащее блок контроля безопасности, соединенный через усилитель с входом электропневматического клапана, входы блока контроля безопасности соединены с выходами модулей центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения и два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с блоком датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу модуль маршрута и модуль радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника спутниковой навигации и с портом радиомодема, согласно изобретению введен и подключен к межмодульному интерфейсу модуль синхронизации автоматической подстройки комплексного локомотивного устройства безопасности к изменению несущей частоты кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации, к управляющему входу которого подключен контрольный выход аналого-цифрового преобразователя входных сигналов одного из модулей непрерывных каналов внешних устройств, при этом посредством межмодульного интерфейса модуль синхронизации автоматической подстройки соединен с модулем маршрута, с модулями центральной обработки информации и с модулями непрерывных каналов внешних устройств.

На чертеже приведена функциональная схема устройства контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста.

Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста содержит блок 1 контроля безопасности, соединенный через усилитель 2 с входом электропневматического клапана 3, входы блока 1 контроля безопасности соединены с выходами модулей 4 и 5 центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу 6, к которому подключены два модуля 7 и 8 измерения параметров движения и два модуля 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком 11 приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей 7 и 8 измерения параметров движения соединены с блоком 12 датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу 6 модуль 13 маршрута и модуль 14 радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника 15 спутниковой навигации и с портом радиомодема 16, к межмодульному интерфейсу 6 подключен модуль 17 синхронизации автоматической подстройки комплексного локомотивного устройства безопасности к изменению несущей частоты кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации, к управляющему входу которого подключен контрольный выход аналого-цифрового преобразователя входных сигналов (на чертеже не показано) одного из модулей 9 или 10 непрерывных каналов внешних устройств, при этом посредством межмодульного интерфейса 6 модуль 17 синхронизации автоматической подстройки соединен с модулем 13 маршрута, с модулями 4 и 5 центральной обработки информации и с модулями 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств.

Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста работает следующим образом.

Перед каждой поездкой локомотива в память модуля 13 маршрута должны быть занесены параметры движения поезда, необходимые для работы устройства, в том числе и координаты мест, где из-за стыкования различных видов тяги поездов меняется несущая частота кодовых сигналов АЛСН в рельсовых цепях.

Сигналы АЛСН и АЛС-ЕН из текущей рельсовой цепи через блок 11 приемных катушек поступают в модули 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств, где осуществляется усиление, фильтрация, аналого-цифровое преобразование и дешифрация этих сигналов, формируются показания локомотивного светофора, определяется количество свободных блок-участков впереди по ходу движения поезда, определяется целевая скорость (скорость, с которой локомотив должен проследовать границу текущего блок-участка), предельно допустимая скорость движения поезда на данном блок-участке.

Из модулей 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств через межмодульный интерфейс 6 данные передаются в модули 4 и 5 центральной обработки информации для принятия окончательного решения о допустимой скорости движения на данном блок-участке.

Сигналы от блока 12 датчиков пути и скорости поступают в модули 7 и 8 измерения параметров движения, где из них формируются значения фактической скорости поезда и пройденный путь. Эти данные передаются в модули 4 и 5 центральной обработки информации для сравнения с допустимой скоростью и принятия решения об экстренном торможении.

Сигналы от приемника 15 спутниковой навигации поступают в модуль 13 маршрута и в модули 7 и 8 измерения параметров движения, где на основании этих сигналов и данных от электронной карты, записанной в модуле 13 маршрута, определяется местоположение поезда и расстояние до препятствия. Эти данные передаются в модули 4 и 5 центральной обработки информации для расчета скоростного режима.

Сигналы, принятые радиомодем 16 поступают в модуль 14 радиоканала, где из них формируются данные об ограничениях движения на текущем участке пути, которые передаются в модули 4 и 5 центральной обработки информации для принятия окончательного решения о допустимой скорости движения на данном блок-участке.

Для повышения надежности устройства и в соответствии с требованиями безопасности, в устройстве контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста используется аппаратная избыточность, а именно наиболее ответственные за безопасность движения модули 4 и 5 центральной обработки информации, модули 7 и 8 измерения параметров движения и модули 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств выполнены двухканальными. Каждый из двухканальных модулей 7 и 8 измерения параметров движения и модулей 9 и 10 непрерывных каналов внешних устройств обрабатывает данные независимо друг от друга и передает их в модули 4 и 5 центральной обработки информации. Каждый из каналов модулей 4 и 5 центральной обработки информации независимо от другого канала обрабатывает данные и принимает решение о скоростном режиме. Затем модули 4 и 5 центральной обработки информации обмениваются полученными результатами между собой по межмодульному CAN интерфейсу 6 и каждый модуль выдает результат на блок 1 контроля безопасности.

При рассогласовании данных, полученных по двум каналам от модулей 4 и 5 центральной обработки информации, блок 1 контроля безопасности инициирует общий перезапуск устройства.

Блок 1 контроля безопасности через усилитель 2 подает на электропневматический клапан 3 напряжение. При необходимости экстренного торможения напряжение питания электропневматического клапана 3 отключается.

В местах стыкования различных видов тяги поездов происходит изменение частоты несущей кодовых сигналов АЛСН с 25(75) на 50 Гц, или наоборот. Для быстрой и надежной автоматической перестройки параметров каналов приема сигналов из рельсовых цепей в блоках 9 и 10 во время изменении частоты несущей кодовых сигналов АЛСН с 25(75) на 50 Гц или наоборот модуль маршрута 13 заранее вырабатывает сигнал включения в работу модуля 17 синхронизации автоматической подстройки комплексного локомотивного устройства безопасности к изменению несущей частоты кодовых сигналов АЛСН и информирует его об ожидаемой в этом месте маршрута смене текущей частоты несущей кодовых сигналов АЛСН с 25(75) на 50 Гц или наоборот. Эту информацию модуль маршрута 13 получает из своей электронной карты маршрута.

Модуль 17 анализирует сигналы, поступающие на его вход с контрольного выхода аналого-цифрового преобразователя входных сигналов одного из модулей 9 или 10 непрерывных каналов внешних устройств. С контрольного выхода аналого-цифрового преобразователя входных сигналов (на чертеже не показан) модуля 9 непрерывных каналов внешних устройств в модуль 17 поступают копии сигналов в реальном времени приема и декодирования сигналов АЛСН. В процессе анализа сигналов принимаемых из модуля 9, модуль 17 определяет интервал времени, в котором происходит переходный процесс изменения частоты несущей кодовых сигналов АЛСН, принимаемых из рельсовых цепей с 25(75) на 50 Гц или наоборот. Интервал времени определяется в модуле 17 по признакам снижения амплитуды кодовых сигналов АЛСН и изменению длительности периода огибаюшей оцифрованного сигнала. В начале интервала работы модуль 17 вырабатывает команду начала процесса фильтрации результатов декодирования кодового сигнала в модулях 9 и 10, передаваемую в них и в модули 4 и 5 центральной обработки информации через CAN интерфейс 6. Модули 9 и 10 и 4 и 5, во время действия команды фильтрации результатов декодирования, используют специальные алгоритмы защиты от сбоя в работе АЛСН, блокирующие ложные кодовые комбинации и задерживающие при необходимости экстренное торможение на разрешенный интервал времени, позволяющий гарантированно произвести автоматическую перенастройку параметров трактов приема кодовых сигналов в блоках 9 и 10. Для оптимального приема и обработки кодовых сигналов АЛСН при новой частоте несущей, например, может автоматически перенастраивается пороговая чувствительность усилителя в тракте приема сигналов АЛС и могут изменяются некоторые параметры в алгоритмах цифровой фильтрации и декодирования принятых сигналов АЛС. После того, как амплитуда кодовых сигналов АЛСН и длительность периода огибающей оцифрованного сигнала становятся для новой несущей частоты соответствующими требованиям нормальной работы, и модулями 9 и 10 принимается и декодируется первая полная правильная кодовая комбинация, модули 9 и 10 передают информацию об этом через CAN интерфейс 6 модулю 17 и модулям 4 и 5. Модуль 17 прекращает работу в активном режиме, чтобы не снижать надежность нормальной работы устройства. Модуль 17 переходит в режим ожидания поступления новой команды активизации от модуля 13 маршрута, при следующем ожидании устройством смены несущей кодовых сигналов АЛСН, принимаемых из рельсовых цепей.

Таким образом, предлагаемое устройство предотвращает сбои в работе АЛСН, в местах изменения частоты несущей кодовых сигналов АЛСН в рельсовых цепях, в местах стыкования различных видов тяги поездов.