СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ Российский патент 2016 года по МПК B61L27/04 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к системам управления движением поездов с использованием цифрового радиоканала передачи данных, и может быть использовано в автоматизированных системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.

Известна технология организации цифрового канала передачи данных для систем управления движением поезда, заключающаяся в том, что с помощью спутниковой системы навигации определяют географические координаты местоположения поездного локомотива с частотой обновления данных от 2 до 3 с и передают их бортовой информационно-управляющей системе, осуществляющей привязку географических координат местоположения локомотива к трассе железнодорожной линии и формирование сообщений о местоположении локомотива с привязкой к единому времени, которые передают посредством сети радиосвязи на центральный коммутатор с последующей передачей через сервер информационно-управляющей системы в центре диспетчерского управления железной дороги на блок формирования данных об исполнении графика движения, где осуществляют сравнение поступивших данных с плановым графиком движения поезда, результаты сравнения передают на монитор диспетчера и через сервер информационно-управляющей системы по сети цифровой радиосвязи передают в бортовую информационно-управляющую систему локомотива для информирования машиниста об отклонениях от графика движения для последующего принятия решений по управлению движением поезда (RU 2419569, B61L 25/02, 2011).

Недостатком известной системы является ее зависимость от безотказного функционирования поездных средств, связанных с центральным коммутатором системы радиосвязи в центре управления движением поездов, и этим самым создание возможности, когда поезд с несправными упомянутыми средствами не сможет обеспечить функцию определения своего местоположения, что исключает безопасность движения на участке железнодорожного пути.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является система для управления движением поездов, содержащая центральный пункт управления, географически близкие и географически удаленные распределенные контролируемые пункты с размещенным на каждом из них блоком устройств поста ЭЦ, соединенным с блоком устройств телеуправления и телесигнализации, и магистральную линию связи, соединенную с блоками устройств телеуправления и телесигнализации центрального пункта управления и географически близких распределенных контролируемых пунктов, при этом на центральном пункте управления размещен блок стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, соединенный через блок интерфейсного модуля с соответствующим блоком устройств телеуправления и телесигнализации, причем на каждом из локомотивов, вовлеченных в данную систему управления, имеется блок бортовой ЭВМ, соединенный с блоком дисплея, а также подключенный к блоку бортовой ЭВМ блок бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенный с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, и блок бортового приемника спутниковой навигационной системы, входом соединенный с антенным блоком спутниковой навигационной системы, при этом на центральном пункте управления и всех распределенных контролируемых пунктах размещены блоки стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками цифрового радиоканала связи, а также размещены блоки контроллеров. Блоки контроллеров первыми портами соединены с блоками стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи и на центральном пункте и географически близких к нему распределенных контролируемых пунктах своими вторыми портами через блоки модемов подключены к магистральной линии связи, при этом блок контроллера на центральном пункте управления своим третьим портом подключен к блоку стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, а на географически удаленных распределенных контролируемых пунктах вторые порты блоков контроллеров соединены с соответствующими блоками устройств телеуправления и телесигнализации, причем блок стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера через блок стационарного преобразователя сигналов соединен с первым портом блока стационарного дуплексного приемопередатчика спутниковой системы связи, выход которого через блок стационарной антенны спутниковой системы связи и далее через геостационарный искусственный спутник Земли-ретранслятор с его блоком приемопередающей антенны связан с бортовыми антенными блоками спутниковой системы связи упомянутых локомотивов, при этом на каждом из локомотивов бортовой антенный блок спутниковой системы связи соединен с блоком бортового дуплексного приемопередатчика связи, первый порт которого через блок бортового преобразователя сигналов соединен с блоком бортовой ЭВМ, второй порт соединен с блоком бортового телефонного переговорного устройства, а блок бортовой ЭВМ соединен с блоком функциональной клавиатуры, причем второй порт блока стационарного дуплексного приемопередатчика спутниковой системы связи соединен с блоком стационарного телефонного переговорного устройства поездного диспетчера, а в постоянной энергонезависимой памяти блока бортовой ЭВМ каждого локомотива записана информация о путевом развитии всех участков диспетчерского круга вместе с соответствующими им вариантами возможных маршрутов передвижения локомотивов (RU 2388637, B61L 27/04, 2010).

Недостатком известной системы является наличие большого объема оборудования рельсовых цепей, техническое содержание и ремонт которых требует значительных материальных затрат, а также наличие сложных алгоритмов по контролю функционирования рельсовых цепей.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение пропускной способности перегонов за счет использования виртуальных рельсовых цепей на базе волоконно-оптического кабеля.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что у системы управления движением поездов, содержащей размещенную в центре управления стационарную ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора, соединенную с блоком интерфейсного модуля, связанного с магистральной линией связи, блок контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами и устройствами системы электрической централизации, а также размещенные на каждом контролируемом пункте устройства системы электрической централизации и блок контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами, а на каждом поезде, вовлеченном в систему управления, локомотивные устройства безопасности соединены с локомотивными устройствами радиоканала, согласно изобретению в центре управления и на контролируемых пунктах введены устройства групповой передачи данных, подключенные одними портами к первому входу/выходу блока интерфейсного модуля и другими портами - к оптическим волокнам кольцевой сети межстанционной увязки устройств системы в составе магистральной линии связи, а также в состав магистральной линии связи введено оптическое волокно виртуальных рельсовых цепей, к которым в конце магистральной линии связи выполнено промежуточное звено в виде петли, переходящей в остальную часть данного волокна, идущего в обратном направлении к центру управления, при этом в центре управления и на контролируемых пунктах второй вход/выход блока интерфейсного модуля соединен с первым входом/выходом блока контроллера, второй вход/выход которого соединен с входом/выходом устройств системы электрической централизации, а третий вход/выход которого соединен с входом/выходом стационарных радиоустройств, а в центре управления введено устройство оптической платформы, с одним входом/выходом которого соединено начальное звено оптического волокна виртуальных рельсовых цепей и с другим входом/выходом которого соединен один вход/выход центрального блока обработки информации, а другой вход/выход центрального блока обработки информации подключен к третьему входу/выходу блока интерфейсного модуля, четвертый вход/выход которого соединен со стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора.

На чертеже представлена блок-схема системы управления движением поездов.

Система управления движением поездов содержит размещенную в центре 1 управления стационарную ЭВМ 2 автоматизированного рабочего места оператора, соединенную с блоком 3 интерфейсного модуля, связанного с магистральной линией 4 связи, блок 5 контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами 6 и устройствами 7 системы электрической централизации, а также размещенные на каждом контролируемом пункте 8 устройства 7 системы электрической централизации и блок 5 контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами 6. На каждом поезде, вовлеченном в систему управления, локомотивные устройства 9 безопасности соединены с локомотивными устройствами 10 радиоканала. В центре 1 управления и на контролируемых пунктах 8 введены устройства 11 групповой передачи данных, подключенные одними портами к первому входу/выходу блока 3 интерфейсного модуля и другими портами - к оптическим волокнам 12 кольцевой сети межстанционной увязки устройств системы в составе магистральной линии 4 связи. В состав магистральной линии 4 связи введено оптическое волокно 13 виртуальных рельсовых цепей, к которым в конце магистральной линии 4 связи выполнено промежуточное звено в виде петли, переходящей в остальную часть данного волокна 13, идущего в обратном направлении к центру 1 управления. При этом в центре 1 управления и на контролируемых пунктах 8 второй вход/выход блока 3 интерфейсного модуля соединен с первым входом/выходом блока 5 контроллера, второй вход/выход которого соединен с входом/выходом устройств 7 системы электрической централизации, а третий вход/выход которого соединен с входом/выходом стационарных радиоустройств 6.

В центре 1 управления введено устройство 14 оптической платформы, с одним входом/выходом которого соединено начальное звено оптического волокна 12 виртуальных рельсовых цепей и с другим входом/выходом которого соединен один вход/выход центрального блока 15 обработки информации, а другой вход/выход центрального блока 15 обработки информации подключен к третьему входу/выходу блока 3 интерфейсного модуля, четвертый вход/выход которого соединен со стационарной ЭВМ 2 автоматизированного рабочего места оператора.

Система управления движением поездов работает следующим образом.

Предлагаемой системой при оборудовании поездов локомотивными устройствами 9 безопасности типа КЛУБ-У и связанными с ними локомотивными устройствами 10 радиоканала обеспечивается интервальное регулирование движения поездов методом подвижных блок-участков по сигналам автоматической локомотивной сигнализации с передачей данных по радиоканалу. Связь между локомотивными устройствами 10 радиоканала и стационарными радиоустройствами 6 осуществляется посредством цифрового радиоканала диапазона 160 МГц.

Подвижный блок-участок начинается на безопасном расстоянии позади состава и распространяется на ограниченное расстояние впереди, дающее возможность поезду еще какое-то время следовать с текущей скоростью, а затем, при необходимости, плавно затормозить и остановиться. Длина подвижного блок-участка зависит от местонахождения поезда, его скорости, а также весовых и тормозных характеристик.

Машинисты поездов передают через локомотивные устройства 10 радиоканала в центр 1 управления на стационарные радиоустройства 6 информацию о текущей скорости и о своем местоположении, определенном посредством приемника спутниковой навигации в составе, например, КЛУБ-У. Локомотивные устройства 9 безопасности получают информацию о состоянии устройств СЦБ и устройств 7 системы электрической централизации, о свободности/занятости виртуальных рельсовых цепей, разрешающем/запрещающем показании станционных светофоров и другие данные. Центр 1 управления, в свою очередь, передает информацию на поезда о маршрутах и скоростях движения.

Состояние подвижных блок-участков оценивается виртуальными рельсовыми цепями, которые сформированы на основе взаимодействия с подвижным составом оптических волокон 13 в качестве чувствительных элементов распределенного датчика виброакустического воздействия. Виртуальные рельсовые цепи (РЦ) расположены рядом с рельсами железнодорожного пути и входят в состав магистральной линии 4 связи, устройства 14 оптической платформы и центрального блока 15 обработки информации. Устройство 14 формирует оптические сканирующие импульсы и передает их в одно из оптических волокон 13 магистральной линии 4 связи. Устройство 14 также осуществляет прием и предварительную обработку обратного рассеянного излучения, принимаемого из этого оптического волокна 13, а также передачу данных предварительной обработки по протоколу Ethernet на первый вход/выход центрального блока 15 обработки информации. Центральный блок 15 обработки информации формирует информацию о свободности/занятости виртуальных рельсовых цепей длиной 100 м, которые при движении поездов составляют виртуальные подвижные блок-участки.

Информация, составленная на базе идентификаторов виртуальных РЦ, поступает со второго входа/выхода блока 15 на третий вход/выход блока 3 интерфейсного модуля. Через первый вход/выход блока 3 данная информация поступает на один порт устройства 11 групповой передачи данных в центре 1 управления и через другой порт - в магистральную линию 4 связи, имеющую кольцевую структуру организации сети. По оптическим волокнам 12 цифровой магистральной линии 4 связи через устройства 11 групповой передачи данных происходит обмен информацией между блоками 5 контроллера соседних контролируемых пунктов 8 по протоколу Ethernet.

По сигналу открытия выходного светофора от устройств 7, например, в зоне центра 1 управления, поступающего на второй вход/выход блока 5 контроллера, блок 5 контроллера формирует сигнал запроса о номере поезда. Далее передает этот сигнал через третий вход/выход на стационарные радиоустройства 6, которые передают этот сигнал на локомотивные устройства 10 радиоканала и далее - в локомотивные устройства 9 безопасности поезда.

В соответствии с сигналом запроса устройства 9 безопасности формируют информационный сигнал о номере поезда, его координате и скорости движения. Этот сигнал на базе радиосвязи начинает передаваться с поезда на стационарные радиоустройства 6 центра 1 управления.

С входа/выхода стационарных радиоустройств 6 центра 1 управления идентификационный сигнал о номере поезда передается на третий вход/выход блока 5 контроллера, с первого входа/выхода которого через второй и четвертый вход/выход блока 3 интерфейсного модуля этот сигнал поступает в стационарную ЭВМ 2 автоматизированного рабочего места оператора. Стационарной ЭВМ 2 формируется идентификационный сигнал о категории поезда, соответствующий номеру поезда, его весовым и тормозным характеристикам.

Центральным блоком 15 обработки информации по идентификаторам виртуальных рельсовых цепей определяется местоположение хвоста впередиидущего поезда и головы следующего поезда и определяется значение текущего расстояния между хвостом впередиидущего поезда и головой следующего поезда. Центральный блок 15 обработки информации сравнивает текущее расстояние между попутно следующими поездами и тормозной путь поезда, следующего за впередиидущим поездом, и определяет допустимую скорость последнего. Со второго входа/выхода центрального блока 15 обработки информации сигнал об этой скорости передается через третий и второй входы/выходы на первый вход/выход блока 5 контроллера. Блоком 5 через его третий вход/выход сигнал о допустимой скорости передается в стационарные радиоустройства 6. Далее по радиоканалу данный сигнал передается на поезд.

Эффективность системы управления движением поездов заключается в повышении пропускной способности перегона при соблюдении безопасности движения поездов.

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики. Система управления движением поездов содержит стационарную ЭВМ оператора в центре управления. В центре управления и на контролируемых пунктах введены устройства передачи данных, подключенные к блоку интерфейсного модуля и к оптическим волокнам кольцевой сети межстанционной увязки устройств системы в составе магистральной линии связи. В состав магистральной линии связи введено оптическое волокно виртуальных рельсовых цепей, к которым в конце магистральной линии связи выполнено промежуточное звено в виде петли, переходящей в остальную часть волокна, идущего в обратном направлении к центру управления. В центре управления и на контролируемых пунктах блок интерфейсного модуля соединен с блоком контроллера, который соединен с устройствами системы электрической централизации и со стационарными радиоустройствами. В центре управления введено устройство оптической платформы, соединенное с начальным звеном оптического волокна виртуальных рельсовых цепей. Повышается пропускная способность. 1 ил.

Система управления движением поездов, содержащая размещенную в центре управления стационарную ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора, соединенную с блоком интерфейсного модуля, связанного с магистральной линией связи, блок контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами и устройствами системы электрической централизации, а также размещенные на каждом контролируемом пункте устройства системы электрической централизации и блок контроллера, соединенный со стационарными радиоустройствами, а на каждом поезде, вовлеченном в систему управления, локомотивные устройства безопасности соединены с локомотивными устройствами радиоканала, отличающаяся тем, что в нее в центре управления и на контролируемых пунктах введены устройства групповой передачи данных, подключенные одними портами к первому входу/выходу блока интерфейсного модуля и другими портами - к оптическим волокнам кольцевой сети межстанционной увязки устройств системы в составе магистральной линии связи, а также в состав магистральной линии связи введено оптическое волокно виртуальных рельсовых цепей, к которым в конце магистральной линии связи выполнено промежуточное звено в виде петли, переходящей в остальную часть данного волокна, идущего в обратном направлении к центру управления, при этом в центре управления и на контролируемых пунктах второй вход/выход блока интерфейсного модуля соединен с первым входом/выходом блока контроллера, второй вход/выход которого соединен с входом/выходом устройств системы электрической централизации, а третий вход/выход которого соединен с входом/выходом стационарных радиоустройств, а в центре управления введено устройство оптической платформы, с одним входом/выходом которого соединено начальное звено оптического волокна виртуальных рельсовых цепей и с другим входом/выходом которого соединен один вход/выход центрального блока обработки информации, а другой вход/выход центрального блока обработки информации подключен к третьему входу/выходу блока интерфейсного модуля, четвертый вход/выход которого соединен со стационарной ЭВМ автоматизированного рабочего места оператора.