СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СТОЛКНОВЕНИЙ И СХОДА С РЕЛЬСОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 2003 года по МПК B61L23/34 

Настоящее изобретение относится к системе безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств.

Как хорошо известно, проблема безопасности на железных дорогах является одной из самых насущных, в том числе ввиду произошедших недавно аварий, даже со смертельными случаями.

Целью настоящего изобретения является создание системы, способной повысить безопасность железнодорожных сообщений на основе контроля в реальном времени состояния структуры, вдоль которой движется железнодорожное транспортное средство, и ее доступности без риска для этого транспортного средства.

Другой целью настоящего изобретения является усовершенствование существующих систем безопасности с помощью указанных мер.

Техническое решение согласно настоящему изобретению разделяется на две категории, а именно: использование в специфической области безопасности на железных дорогах и возможное более широкое применение для повышения пропускной способности железнодорожного транспорта.

а) Диагностический прибор, контролирующий состояние инфраструктур, и средство предупреждения о потенциальной угрозе, которое используется на железнодорожных маршрутах для маршрутов/времени, назначенных для поездов или измененных, или в случае особой опасности, такой как угроза нападения, геофизические явления (землетрясения, ураганы и т.д.).

б) Предотвращение несчастных случаев в реальном времени на линиях, использующих усовершенствованные системы сигнализации и управления и на протяженных неохраняемых линиях.

в) Увеличение плотности движения поездов в безопасных условиях.

Общим элементом для достижения указанных выше целей является вспомогательная управляемая дистанционно тележка, которая может предотвратить, благодаря тому что она движется вдоль железнодорожной трассы с упреждением по времени/расстоянию (полезным) по отношению к средствам, которые нужно защитить, любую аварию с этими средствами, вызванную наличием препятствий, деформацией трассы и подвесной контактной линии, плохой работой стрелок и системы сигнализации, нападением террористов, высокой скоростью, болезнью водителя и т. д.

В первом случае вспомогательная тележка будет идти впереди и обеспечивать безопасность вагона-локомотива, оборудованного соответствующим образом, чтобы осуществлять в реальном времени диагностику состояния железнодорожной сети и систем сигнализации и управления, включая измерение увеличивающегося износа путей, при участии работающих в вагоне технических специалистов по диагностике. В этом случае роль вспомогательной тележки состоит в том, чтобы предотвратить повреждения испытательного вагона и несчастные случаи с его пассажирами, а также в том, чтобы служить контрольным средством для последующего использования для непосредственной защиты поездов, предусмотренным во втором случае. Вспомогательная тележка в любом случае оборудована диагностическими приборами.

В этом же случае вспомогательная тележка будет использована как непосредственная защита поезда, однозначно предназначенная этому поезду и им же управляемая.

Сказанное выше справедливо как в отношении технической осуществимости, так и в отношении последующего развития, проверки и использования.

В то же время многие из результатов этого развития и проверки при осуществлении послужат общей основой для возможного перехода ко второй категории.

Решение, предложенное согласно настоящему изобретению, особенно подходит для скоростных железнодорожных средств на установленных маршрутах, а также для традиционных низкоскоростных средств на маршрутах средней дальности и необслуживаемых или малообслуживаемых маршрутах.

По сравнению с известными в настоящее время системами безопасности оно представляет замечательное усовершенствование, способное устранить ограничения, присущие известным системам.

В сущности, работа систем, используемых в настоящее время, ограничена стандартными рабочими условиями, которые можно назвать принятой (и, следовательно, теоретической) моделью рабочего состояния инфраструктур и железнодорожных систем.

Решение, предложенное согласно изобретению, помимо того, что представляет дополнительную автоматизированную систему безопасности, также позволяет реагировать в реальном времени на любое изменение стандартных условий, которое может вызвать аварии, такие как сход с рельсов и столкновение. Такими изменениями могут быть, например, неожиданные препятствия на маршруте, деформация пути, плохая работа стрелок, временный отказ системы, нападения, геофизические явления и т. д. , которые не могут быть обнаружены другими системами.

Кроме того, решение, предложенное согласно изобретению, может быть объединено с новыми технологиями, которые в настоящее время исследуются и применяются (например, компьютеризированные, спутниковые системы, электронная картография и т.д.).

Следовательно, основные особенности решения, предложенного согласно изобретению, включают:
* Возможность вмешательства в случаях опасности, не обнаруживаемой другими системами, такой как:
- поезд, идущий во встречном направлении по тому же пути;
- препятствие на путях (камни, деревья, животные и т.д.);
- неожиданные нарушения инфраструктуры (обвалы, оползни, наводнение, обледенение и т.д.);
- взрыв при террористическом акте;
- превышение скорости, не ограниченное должным образом установленными знаками;
- отказ стационарных систем безопасности.

* В любом случае оно позволяет поезду раньше начать торможение для снижения скорости, чтобы исключить или свести к минимуму риск схода с рельсов или столкновения.

* Обеспечение машинистов прямой визуальной или закодированной информацией о ситуации с упреждением по отношению к месту, где наблюдается эта ситуация.

Эти и другие результаты достигаются в техническом решении согласно изобретению, предусматривающем дистанционно управляемую самоходную тележку, идущую на подходящем расстоянии перед поездом (расстояние может быть от 100 м и много больше, в зависимости от скорости и ограничений в отношении транспортного движения), которая дает возможность в любой точке железнодорожной сети получать с упреждением любую информацию или предвидеть любое событие, о которых, в случае отсутствия тележки, можно было бы узнать только тогда, когда поезд будет находиться в этой точке.

Соответственно, особой целью изобретения является создание системы безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств, содержащей самоходную тележку, дистанционно управляемую с локомотива поезда, способную двигаться впереди этого поезда на соответствующем расстоянии, или связанную с поездом, когда поезд стоит или когда он проходит критичные стрелочные площадки, и снабженную датчиками для обнаружения аномалий, препятствий и т.д. на железнодорожном пути; интеграционную систему между поездом и тележкой для управления тележкой с поезда и передачи с тележки на поезд информации об обнаруженном событии; и систему самоликвидации тележки с принудительным сбросом с железнодорожного пути.

Предпочтительно, чтобы тележка имела очень гладкий профиль, была выполнена из очень легкого материала и снабжена балластом, чтобы имитировать эффект прохождения поезда, причем балласт может представлять собой съемный пластмассовый контейнер, наполненный водой, свинцовыми шариками или любым другим материалом, который, будучи сброшен, не будет мешать движению идущего поезда.

Предлагаемая тележка может быть снабжена защищенной передней частью с системой прогрессирующей амортизации.

Тележка может иметь независимый привод в виде двигателя любого типа.

Электрическая тяга тележки может быть осуществлена с помощью убирающегося пантографа.

Во всех вариантах тележка может быть выполнена таким образом, чтобы имитировать критические условия схода с рельсов поезда. При этом тележка снабжена регулятором скорости, автоматически связанным с поездом или его колесами.

Далее, на тележке может быть предусмотрена система визуального воспроизведения окружающей обстановки, в частности телекамера, а также электроника стационарной или спутниковой системы и электронной картографии.

Кроме того, тележка может быть снабжена подходящей системой имитации бокового заноса (гироскоп или тригонометрическое считывание сигналов, установленных на железнодорожном пути).

Интеграционная система "поезд-тележка" предпочтительно представляет собой защищенную от вторжения, входную передающую систему, использующую назначенные и зашифрованные данные и изображения.

Интеграционная система обеспечивает систему вмешательства посредством ручной или дистанционной коррекции.

Кроме того, согласно изобретению, на тележке предусмотрены взаимодействующие механизмы для крепления тележки к поезду и соответствующего подъема ее с путей.

Ниже в целях иллюстрации изобретения описаны предпочтительные варианты его осуществления, не ограничивающие его объем, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 А-С схематично изображает вариант осуществления системы согласно изобретению и
фиг.2 - вид сбоку на тележку системы, показанной на фиг.1.

Система согласно изобретению, предпочтительный вариант осуществления которой показан на чертежах, содержит легкую самоходную тележку 1, дистанционно управляемую с локомотива и движущуюся перед поездом на подходящем расстоянии от него с такой же мгновенной скоростью.

Кроме того, предусмотрена интеграционная система "поезд 2 - тележка 1" (не показана), предназначенная для управления тележкой 1 с поезда 2 и для автоматической передачи от тележки на поезд любой информации или экстренного сигнала - действия, вызванного событиями, которые являются источником потенциальной опасности (столкновение или сход с рельсов). Эти события обнаруживаются датчиками 3 тележки или происходят с самой тележкой во время ее движения (например, препятствие на путях 4).

Тележка 1 также снабжена системой 5 самоликвидации тележки для принудительного сброса ее с рельсов с целью предотвращения аварий, причиной которых может быть сама тележка 1.

Тележка 1 системы согласно изобретению имеет исключительно гладкий и аэродинамический профиль и выполнена из ультралегкого материала. Она нагружена балластом в виде съемного пластикового контейнера 6, наполненного водой и свинцовыми шариками.

Передняя часть тележки 1 защищена системой 5 прогрессирующей амортизации, чтобы уменьшить активные повреждения.

Электрическая тяга тележки обеспечивается при помощи убирающегося пантографа 8.

Тележка 1 сконструирована таким образом, что имитирует критические условия схода поезда с рельсов, и снабжена регулятором скорости, автоматически связанным с поездом 2.

Кроме того, на тележке предусмотрены система 9 визуального воспроизведения окружающей обстановки (например, телекамера) и электроника стационарной или спутниковой системы сигнализации, включая воспроизведение с помощью электронной картографии, где это применимо, и индикаторы бокового заноса.

Датчики 3 могут обнаруживать любое физическое явление, связанное с факторами риска (удар, начало схода с рельсов, взрыв и т.д.), и соединены с соответствующей автоматикой для передачи сигналов на поезд 2.

Позади тележки 1 находится прицепной механизм 10, который работает, например, при входе в пределы станции. При уменьшении скорости - при торможении или остановке, тележка 1 возвращается назад локомотивом поезда 2, который присоединяет ее к себе с помощью прицепного механизма 10, и соответствующий механизм, предусмотренный на передней части локомотива, поднимает тележку 1 с пути 4 и/или выгружает балласт 6, если это необходимо.

Система передачи данных и изображения от тележки 1 на поезд 2 и обратно будет спроектирована и зашифрована с обеспечением защиты от постороннего проникновения в нее.

Тележка 1 автоматически управляется системой управления поезда 2 с возможностью коррекции (например, расстояния) или ручного вмешательства (например, управление "ликвидацией" тележки).

Тележка 1 непрерывно передает видеоинформацию и данные в кабину локомотива 2; указанная информация посылается автоматическим системам поезда, чтобы начать выполнение процедур по безопасности, предусмотренных на поезде 2.

В случае удара или бокового заноса и схода с рельсов тележки 1, сигнал, соответствующий аварийной ситуации, автоматически приводит в действие тормозную систему поезда 2.

В случае неисправности тележки или потери контакта между тележкой 1 и поездом 2, что могло бы привести к столкновению тележки 1 с поездом 2 или тележки 1 с другими транспортными средствами, автоматическая/ручная система 5 самоликвидации сбросывает тележку с путей вбок.

Сбрасывание при самоликвидации производится в сторону, где нет других путей, путем толчка, вызванного соответствующим толкающим средством мгновенного действия (например, направленная к земле штанга или динамическая пружина, реактивные минидвигатели или взрывной заряд, находящийся в смещенном от центра месте).

Перед самоликвидацией тележка 1 автоматически сбрасывает балласт 6, разрывая пластиковую оболочку и освобождая воду и свинцовые шарики или другой подходящий материал.

Самоликвидация будет также автоматически выполняться при ударах или сходе тележки с рельсов при боковом заносе.

Из приведенного выше описания видно, что предлагаемая система предотвращения столкновений и схода с рельсов, благодаря движению тележки 1 на соответствующем и подходящем расстоянии перед поездом 2 (расстояние изменяется в зависимости от скорости и ограничений в отношении транспортного движения), позволяет в любой точке железнодорожной сети с упреждением получать информацию или узнавать о событиях, о которых, в противном случае, можно было бы узнать только когда поезд 2 будет проходить через эту точку.

Передача упреждающей информации поезду 2, помимо того что является "избыточной" для уже существующей информации по безопасности, позволяет поезду 2 остановиться или уменьшить скорость и ограждает его от опасности, которая, при отсутствии тележки 1, могла бы угрожать непосредственно поезду 2.

В последнем случае авария происходит с тележкой 1 (например, удар или начало схода с рельсов), при этом автоматическая система приводит в действие тормозную систему поезда 2, а тележка 1 сбрасывается механизмом 5.

Настоящее изобретение было описано в целях иллюстрации на примере предпочтительных вариантов его осуществления, однако следует понимать, что специалисты могут ввести некоторые модификации и/или изменения в изобретение в рамках его объема, определяемого формулой.

Изобретение относится к системе безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств. Система содержит управляемую дистанционно самоходную тележку. Тележка может следовать перед поездом на подходящем расстоянии или быть прикрепленной спереди к поезду, когда он стоит или проходит через критичные стрелочные площадки. Тележка снабжена датчиками для обнаружения аномалий, препятствий и т.д. вдоль железнодорожного пути, интеграционной системой для управления тележкой с поезда и передачи с тележки на поезд информации об аномалии, препятствии и т. д. и системой самоликвидации тележки с принудительным сбросом с железнодорожного пути. Технический результат - повышение безопасности железнодорожных сообщений. 14 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств, отличающаяся тем, что она содержит управляемую дистанционно самоходную тележку (1), которая может следовать перед поездом (2) на подходящем расстоянии, или прикреплена спереди к поезду (2), когда он стоит или проходит через критичные стрелочные площадки, или независимо от поезда (2), и снабжена датчиками (3) для обнаружения аномалий, препятствий и т.д. вдоль железнодорожного пути, интеграционную систему между поездом (2) и тележкой (1) для управления тележкой (1) с поезда и передачи с тележки (1) на поезд (2) информации об обнаруженной аномалии, препятствии и т.д. и систему самоликвидации тележки (1) с принудительным сбросом с железнодорожного пути. 2. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по п.1, отличающаяся тем, что тележка (1) имеет очень гладкий профиль и выполнена из очень легкого материала. 3. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) снабжена балластом (6). 4. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по п.3, отличающаяся тем, что балласт (6) состоит из съемного пластикового контейнера, заполненного водой, свинцовыми шариками или любым другим материалом, который, при его сбрасывании, не мешает идущему поезду (2). 5. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) снабжена защищенной передней частью с системой (7) прогрессирующей амортизации. 6. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) имеет независимый привод в виде двигателя любого типа. 7. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что электрическая тяга тележки (1) может быть осуществлена с помощью убирающегося пантографа (8). 8. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) выполнена таким образом, что имитирует критические условия схода с рельсов поезда (2). 9. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) снабжена регулятором скорости, автоматически связанным с поездом (2) или с колесами поезда. 10. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на тележке (1) имеется система (9) визуального воспроизведения окружающей обстановки, в частности, телекамера. 11. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в ней предусмотрена электроника стационарной или спутниковой системы, а также электронной картографии. 12. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что тележка (1) дополнительно снабжена подходящей системой имитации бокового заноса (гироскоп или тригонометрическое считывание неподвижных сигналов, установленных на железнодорожном пути). 13. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что интеграционная система поезд - тележка представляет собой защищенную от вторжения входную передающую систему, использующую назначенные и зашифрованные данные и изображения. 14. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что интеграционная система обеспечивает систему вмешательства для ручной или дистанционной коррекции. 15. Система безопасности для предотвращения столкновений и схода с рельсов железнодорожных транспортных средств по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что на тележке предусмотрены взаимодействующие механизмы для ее крепления к поезду и соответствующего подъема с путей.