СИСТЕМА ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ОСТАНОВКИ ЛОКОМОТИВА Российский патент 2010 года по МПК B61L3/20 B61L25/06 B61L23/34 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотивах, мотор-вагонных подвижных составах.

Известно Устройство совмещенной радиосвязи и радионавигации для определения параметров движения поезда (RU 2108252, кл. В61Н 25/02, 10.04.98.). Задача этого устройства заключается в использовании связевых приемопередатчиков диспетчерского пункта и локомотива для передачи по этому каналу навигационных сигналов, что позволяет использовать такой радиоканал не только для передачи сообщений, но и для измерения координаты локомотива и его скорости.

Недостатками этого устройства являются сложность измерения и недостаточная точность определения координаты локомотива и его скорости. Это ведет к снижению надежности управления и безопасности движения поездов.

Известна Система сбора и регистрации параметров движения поезда (DE №19513244, кл. В61Н 23/02, 10.10.96). Указанная система позволяет определить скорость движения поезда и его местоположение (координату).

Недостатками данной системы являются отсутствие привязки к местности как таковой, результаты работы системы отображаются на мониторе только в кабине локомотива и не используются для управления данных, не определяет оптимальный скоростной режим и не контролирует его соблюдение, отсутствие подтверждения машинистом контроля создавшейся поездной ситуации (приближение значения фактической скорости к предельно допустимой), в противном случае формируется сигнал экстренного торможения.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное (RU 2248899, кл. В61Н 25/04, 27.03.05), содержащее блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом.

Недостатком известного решения является отсутствие возможности принудительной остановки подвижной единицы по команде дежурного по станции либо поездного диспетчера.

Сущность заявленного изобретения состоит в создании локальной структуры на станции, где возможна организация контроля каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, в обеспечении принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста, в отображении информации на автоматизированном рабочем месте дежурного по станции о возникновении аварийной ситуации на подвижном составе при нажатии кнопки «Тревога» на локомотиве.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, так как оно неизвестно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым и существующими техническими средствами соответствует критерию изобретательский уровень, так как оно явным образом не следует из уровня техники.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста.

Технический результат достигается тем, что в открытую систему реального времени с модульной архитектурой включены и соединены между собой кабелем системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммуникации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммуникации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, дополняется станционным устройством, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции, другим входом с радиоантенной.

Конструктивно система выполнена в виде блоков и содержит соединенные между собой блок электроники, радиомодем с антенной, навигационный приемник с антенной, кнопку «Тревоги», приставку крана машиниста, электропневматический клапан и источник питания (для локомотивного устройства); и второй радиомодем с антенной, автоматизированное рабочее место дежурного по станции, устройство электропитания (для станционного устройства).

Все модули разработаны с применением современной элементной базы. Программное обеспечение написано на языке ассемблера и аппаратно- ориентированном языке уровня Си.

На чертеже представлена структурная схема системы принудительной остановки локомотива, содержащая локомотивное 1 и станционное 11 устройства.

Локомотивное устройство, в состав которого входят:

Источник питания 2, блок электроники 3 выполнен с возможностями управления локомотивом и измерения параметров движения, воздействия через усилитель, расположенный в блоке электроники (не показан), на электропневматический клапан 5 при необходимости принудительного торможения, принятия окончательного решения о скоростном режиме движения поезда и выдачи сигнала о необходимости принудительного торможения через приставку крана машиниста 4, определения фактической скорости движения поезда, формирования значений целевой и допустимой скорости, определения местонахождения поезда и определения фактической скорости движения по данным от спутникового приемника 8 с антенной 9, контроль за надежностью работы при несоблюдении скоростного режима.

Радиомодем 6, оборудованный радиоантенной 7, предназначен для передачи на станционное устройство данных о поезде и параметрах движения, приема от станционного устройства сообщения и команды на ограничение скорости движения либо принудительного торможения, а также организации обмена информацией со станционным устройством.

Датчики давления (не показаны), связанные с тормозной магистралью и служащие для служебного и экстренного торможения.

Кнопка «Тревога» 10, служащая для передачи сигнала в блок электроники 3.

Станционное устройство 11, в которое входят:

Радиомодем 12, оборудованный радиоантенной 13 и предназначен для приема сообщений и команд с локомотивного устройства, а также передачи сообщений и команды для принудительной остановки поезда;

автоматизированное рабочее место дежурного по станции 14, выполненное с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, отображения локомотивных и поездных характеристик текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, для формирования команды принудительной остановки поезда.

Электропитание строится по следующему принципу: электропитание от сети поступает на вторичные источники 15 электропитания, которые осуществляют преобразование уровня напряжения бортовой сети в необходимый каждому блоку (модулю) уровень напряжения.

Система работает следующим образом.

Станционное устройство 11 начинает работать сразу после включения источника питания 15, после чего с автоматизированного рабочего места дежурного по станции 14 по последовательному интерфейсу передаются сообщения в соответствии с алгоритмом взаимодействия на радиомодем 12 и в радиоантенну 13.

Локомотивное устройство 1 начинает работать сразу после включения источника питания 2. Сигналы от радиоантенны 7 поступают на вход радиомодема 6, с выхода которого поступают в блок электроники 3 в соответствии с алгоритмом взаимодействия. Сигналы от антенны 9 поступают на вход навигационного приемника 8, который формирует данные о местоположении поездной единицы (широта, долгота), и данные поступают на вход блока электроники 3, где определяется местоположение поездной единицы в железнодорожных координатах (метры). При нажатии кнопки «Тревога» 10 сигнал с ее выхода поступает в блок электроники 3.

При возникновении на локомотиве чрезвычайной ситуации машинист или помощник машиниста при следовании в зоне связи со станцией нажатием кнопки «Тревога» 10 передает в стационарное устройство 11 сигнал о необходимости принудительной остановки локомотива.

После получения локомотивным устройством 1 сигнала на принудительную остановку произойдет автоматический разрыв тяги локомотива и начнется служебное торможение через приставку крана машиниста 4. Через 8 секунд электропневматический клапан 5 произведет автостопное торможение локомотива.

После отмены команды на принудительную остановку электропневматический клапан 5 устанавливается в рабочее положение. Алгоритм обмена по радиоканалу системы имеет следующие параметры:

- скорость передачи данных - не менее 9600 бит в секунду;

- количество обслуживаемых мобильных объектов одним станционным устройством - 20 ед.;

- минимальное время доступа (1 станционное и 1 локомотивное устройство) - 200 мс;

- допустимые граничные величины интервала: от 200 мс до 10000 мс;

- максимальный объем информации, передаваемый за 1 сообщение - 50 байт;

- станционные устройства являются ведущими при организации радиообмена.

Обмен данными между локомотивным и станционным объектами состоит из 2-х этапов:

1. Процедура идентификации локомотивного устройства 1.

2. Обмен между станционным устройством 11 и локомотивным устройством 1 после идентификации.

Процедура идентификации локомотивного устройства 1 работает следующим образом.

Интервал между сообщениями станционного устройства 11 определяется при настройке программы и изменяется от 200 мс до 10000 мс.

Ввод локомотивного устройства 1 в систему осуществляется после ответа локомотивного устройства 1 (сообщение 202) на приглашение станционного устройства 11 (сообщением 201). После передачи приглашения 201 стационарное устройство 11 молчит в течение 3-х интервалов, локомотивное устройство 1, используя процедуру случайных чисел, отвечает на приглашение.

Приглашение передается штатно (при наличии зарегистрированных локомотивных устройств 1) и нештатно (при отсутствии зарегистрированных локомотивных устройств 1).

В штатном режиме каждые 60 (согласно настройке) интервалов передается блок сообщения №201. В нештатном режиме приглашение передается постоянно (с соблюдением оговоренного промежутка).

Если ж/д координаты локомотивного устройства 1 находятся внутри полученной зоны ответственности, передаваемой в блоке сообщения №201, то локомотивное устройство 1 отвечает блоком сообщения №202.

Обмен между станционным устройством 11 и локомотивным устройством 1 после идентификации.

После идентификации локомотивного устройства 1 станционное устройство 11 передает блок сообщения №200 с установленным интервалом, на который локомотивное устройство 1 отвечает блоком сообщения №151. Обмен сообщениями осуществляется в зоне ответственности станционного устройства 11.

Прекращение передачи сообщений локомотивным устройством 1 происходит при выходе его из зоны ответственности либо при отсутствии или получении неверных сообщений от локомотивного устройства 1 в течение 10 раз.

Для всех адресных сообщений предусмотрено обязательное квитирование. Станционное устройство 11 может передать широковещательное сообщение - команду на остановку/отмену остановки для всех локомотивных устройств 1, находящихся в зоне радиосвязи (без квитирования).

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на железнодорожном транспорте с использованием радиоканала. Система принудительной остановки локомотива содержит локомотивное устройство, в состав которого входят блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста. Блок электроники включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана. Блок индикации включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации. Блок коммутации включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом. В систему введено станционное устройство, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции и выполненный с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту для формирования команды принудительной остановки. Технический результат заключается в принудительной остановке локомотива дежурным по станции либо диспетчером, организация контроля каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации, а также остановки как всех локомотивов в зоне действия, так и адресной остановки с привязкой к координате пути. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система принудительной остановки локомотива, содержащая локомотивное устройство, в состав которого входят блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, отличающаяся тем, что в систему введено станционное устройство, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции и выполненного с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту для формирования команды принудительной остановки.

2. Система по п.1, станционная часть которой выполнена с возможностью осуществлять контроль каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации системы ГЛОНАСС/GPS и обеспечивает принудительную остановку как всех подвижных единиц, находящихся в зоне действия системы, так и адресную остановку с привязкой к координате и пути конкретной подвижной единицы по команде дежурного по станции, независимо от действий машиниста.

3. Система по п.1, в которой кнопка «Тревога», введенная в локомотивную часть системы, выполнена с возможностью передачи дежурному по станции информации о возникновении аварийной ситуации на подвижной единице и принятия решения о принудительной остановке локомотива.