СПОСОБ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ПЕРЕГОНЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА Российский патент 2016 года по МПК B61L23/00 

Изобретение относится к системам управления движением поездов на железнодорожном транспорте, в частности к системам интервального регулирования движения поездов на перегонах.

Известен способ интервального регулирования движения поездов на перегонах (см. патент РФ №2406635, МПК B61L 23/16 - Способ контроля свободности рельсовой линии, входящей в зависимость светофора), который состоит в том, что при проследовании поезда по участку осуществляется последовательная проверка работы устройств управления светофором, а также проверка работы рельсовых цепей, отсутствия их ложной свободности (занятости) при отключении и подключении питания рельсовых линий (в нормальном режиме), правильности работы рельсовой цепи в нормальном и в шунтовом режиме, после чего осуществляется включение разрешающего показания светофора.

Устройство, реализующее этот способ, состоит из двух полукомплектов аппаратуры, каждый из которых предназначен для интервального регулирования движения поездов на половине перегона, прилегающей к станции, на которой этот полукомплект установлен. Полукомплекты связаны между собой линейными проводами. Каждый полукомплект состоит из отдельных устройств управления каждым проходным светофором своей половины перегона и контроля состояния рельсовых цепей, входящей в зависимость этого светофора. Данное устройство реализовано на электромагнитных реле. При применении этого способа контроль правильности работы устройства осуществляется только при проследовании поездом участков рельсовой линии, входящих в зависимость светофора. Это допустимо при использовании реле специальной конструкции, исключающей возникновение в них неконтролируемых отказов. При построении устройства управления на электронной элементной базе возможно появление неконтролируемых отказов при длительном отсутствии поездов, т.е. при большом перерыве между моментами контроля работы устройства, что и является недостатком рассмотренного способа.

Известны также способ и устройство интервального регулирования движения поездов на перегоне, построенного на микропроцессорной элементной базе (см. учебник «Системы железнодорожной автоматики, телемеханики и связи», 2012, ч. 1, стр. 87). Данный способ также основан на применении устройства, состоящего из двух полукомплектов аппаратуры, каждый из которых расположен на прилегающей к данной половине перегона станции. Каждый полукомплект аппаратуры содержит два идентичных микропроцессорных контроллера - канала обработки информации, работающих синхронно. Контроль их правильной работы осуществляется сравнением между собой сигналов в соответствующих контрольных точках каналов и разрешения выдачи команды управления при их совпадении или запрещении выдачи этой команды в противном случае.

Недостатком этого способа и устройства, его реализующего, является необходимость отдельного контроля работы каждого управляющего устройства в сложной системе, содержащей несколько таких устройств. Это приводит к значительному усложнению этих устройств и снижению общей надежности всей системы. Построение известного устройства на основе микропроцессорной элементной базы приводит к тому, что появляется возможность влияния на процесс его функционирования внешних несанкционированных воздействий, а также появление недопустимых событий, связанных с информационными воздействиями или «кибератаками». Кроме того, в данном устройстве при проследовании поезда по участку не осуществляется последовательная проверка работы рельсовых цепей и устройств управления светофором, что снижает эксплуатационную надежность и безопасность работы устройства. Известное устройство для применения на конкретном перегоне требует проектной корректировки программного обеспечения микропроцессорных контроллеров, что повышает стоимость проектных работ. Появление отказа или сбоя в одном из контроллеров приводит к выключению всего перегона, что снижает эксплуатационную надежность устройства.

Наиболее близким к заявляемому способу и устройству по максимальному количеству сходных признаков является первый из указанных известных способов интервального регулирования движения поездов, который выбран в качестве прототипа.

Недостатком этого способа и устройства является то, что при его применении в системе, построенной на основе микроэлектронных логических элементов, требуется отдельный контроль правильности работы каждого функционального модуля и проверка значения каждого его выходного сигнала. Кроме того, в моменты времени, когда какие-либо функции не выполняются отдельным модулем, например при длительном отсутствии поездов на участке, возникает возможность появления неконтролируемого состояния этого модуля, которое может быть опасным для управляемого системой процесса. Выявление таких состояний требует применения специальных внешних относительно данного модуля контролирующих средств, что снижает эффективность всего устройства, его быстродействие, повышает стоимость его проектирования и внедрения.

В основу предлагаемого изобретения положена определенная последовательность действий при интервальном регулировании движения поездов на перегоне, при управлении сигнальными показаниями проходных светофоров и автоматической локомотивной сигнализации, а также при контроле работы устройства управления, позволяющая осуществлять безопасное интервальное регулирование движения поездов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе интервального регулирования движения поездов производится контроль свободности рельсовых линий, входящих в зависимость светофора. При этом кроме проверки работы устройств рельсовых линий во время и после проследования поезда, т.е. при выполнении устройством его основной функции, периодически или при определенных условиях производится тестовая проверка работы устройства во всех режимах. Благодаря этому значительно повышается безопасность функционирования устройства и упрощается структура его построения. Кроме того, зависимости показаний светофоров выполняются для каждого проходного светофора отдельным логическим блоком, а контроль безопасного функционирования устройств управления, независимо от количества блок-участков и проходных светофоров на полуперегоне, производится общим блоком контроля для всех устройств половины перегона. Логические блоки конструктивно построены на основе дискретных элементов, что исключает возможность влияния на процесс их функционирования внешних несанкционированных воздействий, а также появление недопустимых событий, связанных с информационными воздействиями или «кибератаками».

На фиг. 1 показана общая структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ интервального регулирования движения поездов для одной половины перегона, где приведены следующие элементы.

1 - модуль управления проходным светофором блок-участка, прилегающего к станции (первого от станции);

2, …, N - идентичные модули управления проходными светофором второго, третьего и т.д. до N блок-участков первой половины перегона;

(N+1) - модуль сопряжения с устройством управления проходными светофорами блок-участков второй половины перегона (второго полукомплекта).

Каждый модуль управления 1, 2, …, N и модуль сопряжения (N+1) содержат первый (*,1) и второй (*,2) идентичные каналы обработки информации - логические устройства соответственно 1.1, 1.2 для модуля 1; 2.1, 2.2, …, N.1, N.2 для модулей 2, …, N и (N+1).1, (N+1).2 для модуля сопряжения N+1. Эти логические устройства функционируют синхронно в каждом модуле. К обоим логическим устройствам каждого модуля подключены блоки ввода информации 1.3, 2.3, …, N.3 и (N+1).3 и блоки вывода информации 1.4, 2.4, …, N.4 и (N+1).4 соответственно. Кроме того, каждое логическое устройство 1.1, …, (N+1).2 соединено с параллельным входом своего блока накопления контрольных сигналов 1.5, 1.6, …, (N+1).5, (N+1).6, которые для всех модулей данного полукомплекта соединены последовательно в общее кольцо для контроля функционирования данного канала обработки информации. Выходные сигналы этих колец подключены к входам схемы сравнения СС, выход которой соединен со всеми блоками вывода информации 1.4, 2.4, …, N.4 и (N+1).4.

В структурной схеме второй канал обработки информации вырабатывает контрольный сигнал для его сравнения с аналогичным сигналом первого канала. Поэтому блоки вывода информации подключены только к логическим блокам первого канала обработки 1.1, …, (N+1).1.

Способ интервального регулирования движения поездов на перегоне осуществляется следующим образом (рассмотрим для модуля 1 первого от станции блок-участка).

При вступлении поезда на первую рельсовую линию выключается (замыкает свой тыловой контакт и размыкает фронтовой) соответствующее путевое реле, что фиксируется в логических устройствах 1.1 и 1.2. При этом должно выполняться условие, что путевые реле данного блок-участка выключаются в заданной последовательности. При этом производится проверка действительного проследования поезда в установленном направлении. Сигнальное реле в блоке 1.4, управляющее показаниями проходного светофора, при этом находится в выключенном состоянии. После того как будут последовательно заняты поездом все рельсовые участки и затем освобождены, включается сигнальное реле (при условии одинаковой и синхронной работы обоих каналов, что проверяется логическим элементом И в блоке *.4).

Такой работой логического устройства определяется следующая последовательность работы устройства при проследовании поезда (устройство находится в исходном состоянии):

1 - фиксация занятия поездом первой по направлению следования поезда рельсовой линии данного блок-участка;

2 - последовательная фиксация занятия поездом второй, третьей, и т.д. по направлению следования поезда рельсовой линии блок-участка;

3 - фиксация полного освобождения всех входящих в блок-участок рельсовых линий при условии их последовательного занятия перед этим;

4 - выключение питания сигнального реле при занятии поездом хотя бы одной рельсовой линии из входящих в блок-участок, ограждаемый светофором, который управляется этим сигнальным реле;

5 - выключение генераторов всех рельсовых линий блок-участка и фиксация выключения при этом всех путевых реле этих рельсовых линий;

6 - включение генераторов всех рельсовых линий блок-участка и фиксация включения всех путевых реле этих рельсовых линий при условии, что они перед этим были в выключенном состоянии;

7 - включение питания сигнального реле при освобождении поездом всех рельсовых линий из входящих в блок-участок, ограждаемый светофором, который управляется этим сигнальным реле, при условии что эти рельсовые линии перед этим были последовательно заняты и освобождены поездом, их путевые реле были выключены при отключении генераторов рельсовых линий блок-участка и затем включены при включении генераторов рельсовых линий блок-участка;

8 - выбор сигнального показания проходного светофора (кодовой комбинации АЛС) в соответствии с состоянием сигнальных реле данного блок-участка и блок-участков, лежащих впереди по направлению движения поезда.

При поступлении входных сигналов на блок ввода информации (при проследовании поезда по блок-участку этими сигналами являются сигналы о свободности или занятости участков пути (рельсовых линий), данные об установленном направлении движения и другие) осуществляется следующая последовательность действий работы устройства управления:

1 - фиксация входных сигналов блоком входов 1.3 и передача их в логические устройства 1.1 и 1.2 соответственно первого и второго каналов управляющего устройства;

2 - обработка входных сигналов логическими устройствами 1.1 и 1.2 соответственно первого и второго каналов управляющего устройства в соответствии с приведенной выше последовательностью;

3 - прием и фиксация в блоках накопления 1.5 и 1.6 сигналов контроля работы логического устройства соответственно 1.1 и 1.2 в функциональном модуле 1;

4 - преобразование блоками 1.5, …, (N+1).5 и 1.6, …, (N+1).6 в модулях 1, …, (N+1) выходных сигналов блоков накопления в последовательность импульсов.

По пунктам 1…4 последовательности действий выполняются для устройства управления каждым модулем для каждого блок-участка половины перегона в первом и втором каналах обработки информации.

Далее производятся следующие действия:

5 - выработка общей замкнутой последовательности контрольных импульсов для всех модулей управления в первом и втором каналах управляющего устройства;

6 - сравнение в блоке СС последовательностей контрольных импульсов двух каналов управляющего устройства *.1 и *.2 между собой по значениям и длительности сигналов;

7 - выдача при совпадении сравниваемых в блоке СС последовательностей контрольных импульсов разрешения управления объектом в блоки вывода информации 1.4, 2.4, …, (N+1).4 или запрещение этой выдачи при несовпадении сравниваемых последовательностей контрольных импульсов.

При проведении тестового контроля работы устройства последовательность действий аналогична представленной. В этом случае входные сигналы поступают не от внешних устройств, а выдаются специальным генератором тестовых сигналов, входящим в состав каждого из логических устройств 1.1, …, (N+1).2 модулей 1, 2, …, (N+1). Генератор вырабатывает тестовые последовательности, соответствующие всем возможным режимам работы логического устройства и всем возможным комбинациям его входных сигналов в каждом из режимов.

Поэтому последовательность действий при тестовом контроле работы устройства управления будет следующей:

1 - логические устройства 1.1, …, (N+1).1 и 2.2, …, (N+1).2 первого и второго каналов модулей 1, 2, …, (N+1) переводится в состояние тестирования, при котором в специальной памяти логических устройств сохраняется их текущее состояние, а элементы самих логических устройств переводятся в исходное (нулевое) состояние;

2 - генерация первого набора входных тестовых сигналов генератором тестовых последовательностей, их фиксация входными блоками 1.3, …, (N+1).3 и передача их в логические устройства 1.1, …, (N+1).2 соответственно первого и второго каналов управляющего устройства;

3 - обработка входных сигналов логическими устройствами 1.1, …, (N+1).2;

4 - прием, фиксация и суммирование в блоках накопления 1.5 и 1.6 сигналов контроля работы логического устройства соответственно *.1 и*.2 в модулях 1, …, (N+1).

По пунктам 2…4 последовательности действий выполняются для каждого (второго, третьего и т.д.) набора входных тестовых сигналов, вырабатываемых генератором тестовых последовательностей; количество этих наборов определяется числом режимов работы устройства и числом возможных комбинаций входных сигналов.

Далее производятся следующие действия:

5 - преобразование выходных сигналов блоков накопления *.5 и *.6 в последовательность контрольных импульсов и выработка общей замкнутой последовательности контрольных импульсов для всех модулей половины перегона;

6 - сравнение в блоке СС последовательностей контрольных импульсов двух каналов обработки информации между собой по значениям и длительности;

8 - при совпадении по длительности и по значению сравниваемых последовательностей импульсов выдача блоком СС сигнала разрешения управления объектом на выходные ключи 1.4, …, (N+1).4 или запрещение этой выдачи при несовпадении сравниваемых последовательностей сигналов;

9 - сигналом от блока СС логические устройства первого и второго каналов всех модулей 1, …, (N+1) переводится из состояния тестирования в рабочее состояние путем переноса в них их текущего состояния из специальной памяти логических устройств.

Длительность проведения тестирования и схема включения исполнительных устройств, подключенных к блоку выходных ключей, выбирается таким образом, чтобы последовательность действий тестового контроля не влияла на работу исполнительных устройств.

К выходным цепям блоков вывода информации 1.4, 2.4, …, (N+1).4 подключаются соответствующие исполнительные элементы: реле, управляющие показаниями проходных светофоров, и реле включения и выбора кода автоматической локомотивной сигнализации.

Для выбора показания проходного светофора (кодовой комбинации автоматической локомотивной сигнализации) в каждом логическом устройстве 1.1, 1.2, …, (N+1).2 должна учитываться информация о состоянии следующего по ходу поезда блок-участка. Для этого логические устройства 1.1, 1.2, …, (N+1).2 должны быть связаны между собой, а все устройство данной половины перегона (первый полукомплект) - с аналогичным устройством второй половины перегона (вторым полукомплектом).

Таким образом, после окончания операции тестирования логических устройств, при условии положительного результата этого тестирования, восстанавливается нормальная работа устройства и выдаются сигналы разрешения управления. При отрицательном результате тестирования работа устройства прекращается и выдаются сигналы запрещения управления. Кроме этого, предусматривается выдача сигнала об отказе устройства, который может быть использован для его автоматического перезапуска или включения резервного устройства.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики. Устройство задействует рельсовые линии блок-участков с генераторами и путевыми реле, при этом контакты путевых реле подключены к первому и второму блокам ввода информации, соединенным с логическими устройствами первого и второго каналов обработки информации, причем выходы первого логического устройства соединены с реле управления проходным светофором. Причем в каждом логическом устройстве добавлены элементы памяти для хранения текущего состояния устройства во время его тестирования, кроме того в каждый модуль управления проходными светофорами добавлены блоки накопления контрольных сигналов, параллельные входы которых соединены соответственно с контрольными выходами первого и второго логического устройства, а их последовательные выходы и входы соединены в общее для данного канала обработки информации кольцо, при этом кольцо первого канала обработки информации соединено с первым входом схемы сравнения, к второму входу которой подключено кольцо второго канала обработки информации, а выход схемы сравнения соединен со всеми блоками вывода информации. Достигается повышение безопасности движения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ интервального регулирования движения поездов на перегоне, заключающийся в том, что при вступлении поезда на первую рельсовую линию блок-участка осуществляется фиксация занятия поездом первой по направлению следования поезда рельсовой линии данного блок-участка, далее производится последовательная фиксация занятия поездом второй, третьей, и т.д. по направлению следования поезда рельсовой линии блок-участка, затем фиксация полного освобождения всех входящих в блок-участок рельсовых линий при условии их последовательного занятия перед этим, после чего для проверки отсутствия подпиток рельсовых линий производится тестовое выключение питания рельсовых линий блок-участка, фиксация выключенного состояния путевых приемников всех рельсовых линий блок-участка, затем включение питания рельсовых линий и фиксация включения путевых приемников, при этом условии включение питания сигнального реле светофора, кроме того, в процессе работы устройства проводится сбор и накопление контрольных сигналов в каждом из двух устройств управления, работающих синхронно, затем эти сигналы сравниваются между собой и при их совпадении разрешается выдача управления на объект, отличающийся тем, что с целью повышения безопасности функционирования устройства, упрощения структуры его построения и расширения области применения в него введены два режима контроля - при нормальной работе устройства и при его тестировании, причем при нормальной работе добавлены процедуры преобразования выходных сигналов блока накопления в общую замкнутую последовательность контрольных импульсов каждого из двух устройств управления, которые сравниваются между собой и при их совпадении разрешается выдача управления на объект, а при тестировании устройства управления логический блок переводится в состояние тестирования, при котором в памяти этого блока сохраняется его текущее состояние, а элементы самого логического блока переводятся в исходное состояние; на вход логического блока последовательно поступают наборы тестовых сигналов от генератора тестовых последовательностей, которые обрабатываются логическим блоком, а сигналы контроля его работы суммируются в блоке накопления для каждого набора входных тестовых сигналов, количество которых определяется числом режимов работы устройства и числом возможных входных сигналов, затем осуществляется преобразование выходных сигналов блока накопления в последовательность импульсов для устройства управления каждым светофором и вырабатывается общая замкнутая через инвертор последовательность импульсов для всех блок-участков обоих управляющих каналов, которые сравниваются между собой по значениям и длительности и при их совпадении выдается разрешение управления светофором или его запрещение при несовпадении сравниваемых последовательностей сигналов, после этого устройство переводится из состояния тестирования в рабочее состояние путем переноса текущего состояния из памяти в логические блоки.

2. Устройство интервального регулирования движения поездов на перегоне, содержащее несколько рельсовых линий в каждом блок-участке со своими генератором и путевым реле каждой рельсовой линии, причем контакты путевых реле подключены к первому и второму блокам ввода информации, соединенным с логическими устройствами первого и второго каналов обработки информации, причем выходы первого логического устройства соединены с реле управления проходным светофором, отличающееся тем, что в каждом логическом устройстве добавлены элементы памяти для хранения текущего состояния устройства во время его тестирования, кроме того, в каждый модуль управления проходными светофорами добавлены блоки накопления контрольных сигналов, параллельные входы которых соединены соответственно с контрольными выходами первого и второго логического устройства, а их последовательные выходы и входы соединены в общее для данного канала обработки информации кольцо, причем кольцо первого канала обработки информации соединено с первым входом схемы сравнения, к второму входу которой подключено кольцо второго канала обработки информации, а выход схемы сравнения соединен со всеми блоками вывода информации.