СИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ Российский патент 2021 года по МПК B61L19/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к системам оперативного регулирования движения поездов, применяемым на раздельных пунктах, имеющих путевое развитие.

Уровень техники

В системах оперативного регулирования движения поездов, т.е. в системах железнодорожной автоматики и телемеханики, обеспечивающих штатное протекание ответственного технологического процесса движения поездов в границах раздельных пунктов, имеющих путевое развитие, например, на станциях, в настоящее время обеспечение проверок дополнительных условий по безопасности, связанных с возникающими местными ограничениями, например, закрытием движения по участку железнодорожного пути при производстве путевых работ, работ, связанных с обслуживанием устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, устройств контактной сети, обнаруженными опасными производственными факторами и т.п. или не предусматривается, или осуществляется на основании информации, внесенной в систему вручную непосредственно самим оператором, ответственным за управление движением поездов: поездным диспетчером, дежурным по станции, оператором поста централизации и др. Таким образом, существующие системы не исключают «человеческий фактор» и связанные с ним опасные ситуации, заключающиеся в задании поездного или маневрового маршрута, проходящего через участок пути, где осуществляются работы или обнаружен опасный производственный фактор, т.е. не в полной мере обеспечивается безопасность персонала, выполняющего работы, связанные с выходом на пути.

Следует отметить, что информация, необходимая для осуществления указанных проверок по безопасности содержится в журналах, оформляемых в процессе работы оператором, ответственным за управление движением поездов, на основе информации, получаемой, как правило, устно, в том числе путем переговоров по радиосвязи или телефонным средствам связи.

Известны системы оперативного регулирования движения поездов: диспетчерская централизация «Диалог», релейно-процессорная централизация «Диалог», а также микропроцессорная централизация «Диалог» (ДИТР.425270.0-410 РЭ. Система ДЦ «Диалог»; ДТ 467920.501 РЭ. Релейно-процессорная централизация стрелок и сигналов «Диалог-Ц»; ДИТР.425270.0-304 РЭ. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов «Диалог»). В составе указанных систем применяется автоматизированное рабочее место управления движением поездов «Диалог» АРМ УДП «Диалог» (42755540.50 5200 017-02 91 01. Программное обеспечение систем «Диалог» базовое. Автоматизированное рабочее место управления движением поездов «Диалог». АРМ УДП «Диалог». Руководство пользователя). АРМ УДП «Диалог» позволяет пользователю вводить ограничения на управление такими объектами как путь, стрелка или перегон. Возможны различные режимы «Предупреждение на перегон», «Окно на перегон», «Автоблокировка перегона», «Закрытие перегона», «Закрытие пути», «Закрытие стрелки». Указанные команды действуют на уровне АРМ УДП «Диалог» и не передаются к устройствам электрической централизации (релейным схемам или микропроцессорным управляющим вычислительным комплексам). При задании оператором, ответственным за управление движением поездов, маршрута через закрытый путь/стрелку АРМ УДП «Диалог» обеспечит информирование оператора о невозможности задания такого маршрута с указанием причины.

Несмотря на указанное достоинство, ввод ограничений осуществляется оператором, ответственным за управление движением поездов, самостоятельно, по своему усмотрению или на основании регламентирующих документов, что не исключает влияние т.н. «человеческого фактора».

В качестве прототипа выбрана микропроцессорная централизация стрелок и сигналов МПЦТ (RU 102579 U1, B61L 25/04, 10.03.2011, Бюл. №7), представляющая собой объектно-ориентированное программируемое устройство с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода, конкретных функций и задач железнодорожной автоматики и телемеханики с целью организации перевозочного процесса. Аппаратное обеспечение реализуется в виде трехуровневой иерархической структуры: информационного обеспечения, логического обеспечения и непосредственного управления. При этом первый уровень информационного обеспечения содержит автоматизированное рабочее место дежурного по станции, которое обеспечивает отображение состояния объектов контроля и управления, а также формирование задач по управлению объектами в диалоговом режиме в реальном масштабе времени. Второй уровень логической обработки содержит управляющий вычислительный комплекс, выполняющий прием сигналов управления от первого уровня и формирующий команды устройствам напольного оборудования, и реализующий, в частности, функции управления логикой установки и отмены маршрута, управления показаниями светофоров и стрелками, замыкания и размыкания маршрутов. Третий уровень содержит релейно-контактные устройства, которые обеспечивают выполнение команд управляющего вычислительного комплекса по непосредственному управлению напольным оборудованием и контролю за его состоянием. При этом управляющий вычислительный комплекс построен на базе программируемого логического контроллера SIMATIC с переменным составом функций, реализующих по алгоритмам функции и задачи железнодорожной автоматики и телемеханики. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов содержит оборудование и программное обеспечение, позволяющие согласовать ее с любыми типами стрелочных электроприводов и светофоров. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов позволяет интегрировать в свой состав любые системы счета осей, переездную тоннельную и иную сигнализации, системы речевого оповещения, автостопы, контрольно-габаритные устройства, системы интервального регулирования, системы диспетчерского управления и контроля. Микропроцессорная централизация стрелок и сигналов реализует функции сервиса и самодиагностики.

Несмотря на достоинства, заключающиеся в универсальности указанной системы микропроцессорной централизации стрелок и сигналов, она имеет недостаток, заключающийся в невозможности исключить опасные ситуации, связанные с человеческим фактором и заключающиеся в задании маршрутов на участки железнодорожного пути, где производятся различные работы или обнаружены опасные производственные факторы.

Раскрытие изобретения

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении уровня безопасности персонала, выполняющего работы, связанные с выходом на пути.

Технический результат достигается тем, что система оперативного регулирования движения поездов, содержащая пульт управления и индикации и блок вычисления, дополнительно содержит блок ввода речевых данных, блок аналогово-цифрового преобразования, блок обработки, алгоритмы работы которого построены с применением искусственного интеллекта для распознавания речи и осуществления идентификации пользователя по голосу, блок памяти, блок индикации, блок исключения, осуществляющий парирование управляющих приказов оператора, противоречащих имеющимся ограничениям, связанным с производством работ или опасными производственными факторами, блок сигнализации; при этом выход блока ввода речевых данных соединен со входом блока аналогово-цифрового преобразования, первый выход которого соединен со входом блока обработки, а второй выход которого соединен со входом блока памяти; входы/выходы блока обработки соединены с соответствующими входами/выходами блока памяти; первый выход блока обработки соединен со входом блока индикации, второй его выход соединен со входом блока исключения; входы/выходы блока исключения соединены с соответствующими входами/выходами блока вычисления; выход блока исключения соединен со входом блока сигнализации.

Для исключения наезда подвижного состава на персонал, находящийся на путях, система дополнительно содержит по крайней мере один передатчик, линию связи и приемник, расположенный на подвижном составе; при этом вход передатчика соединен с выходом блока вычисления, а выход соединен через линию связи с приемником.

Блок исключения выполнен на релейной элементной базе.

Блок исключения выполнен на микроэлектронной элементной базе.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы, содержащей пульт 1 управления и индикации, блок 2 вычисления, блок 3 ввода речевых данных, блок 4 аналогово-цифрового преобразования, блок 5 обработки, блок 6 индикации, блок 7 памяти, блок 8 исключения, блок 9 сигнализации. Входы/выходы пульта 1 управления и индикации соединены с соответствующими входами/выходами блока 2 вычисления. Выход блока 3 ввода речевых данных соединен со входом блока 4 аналогово-цифрового преобразования, первый выход которого соединен с блоком 5 обработки, а второй выход соединен со входом блока 7 памяти. Первый выход блока 5 обработки соединен со входом блока 6 индикации, второй выход соединен со входом блока 8 исключения. Входы/выходы блока 5 обработки соединены со входами/выходами блока 7 памяти. Входы выходы/блока 8 исключения соединены с соответствующими входами/выходами блока 2 вычисления. Выход блока 8 исключения соединен со входом блока 9 сигнализации.

В другом варианте выполнения (фиг. 2) система оперативного регулирования движения поездов дополнительно содержит по крайней мере один передатчик 10, линию связи 11 и приемник 12, установленный на подвижном составе 13. При этом ко входу передатчика 10 подключен выход блока 2 вычисления. Передатчик 10 соединен через линию связи 11 с приемником 12.

Осуществление изобретения

Система оперативного регулирования движения поездов устанавливается в помещениях поста электрической централизации, а при наличии диспетчерского управления - и в помещениях центрального поста диспетчерской централизации.

Система оперативного управления движением поездов работает следующим образом.

По одному варианту выполнения (фиг. 1) оператор, ответственный за управление движением поездов (поездной диспетчер, дежурный по станции, оператор поста централизации и др.), посредством пульта 1 управления и индикации, выполненного в виде пульта-табло или специализированного автоматизированного рабочего места, отслеживает поездную ситуацию и контролирует состояние объектов (положения стрелочных электроприводов, горения ламп светофоров, состояния рельсовых цепей и др.; на чертежах не показаны), а также передает управляющие приказы (команды) блоку 2 вычисления. Блок 2 вычисления в зависимости от элементной базы: релейной, релейно-процессорной или микропроцессорной - представляет собой соответственно релейную схему, микропроцессорное устройство с увязкой с объектами управления и контроля (на чертежах не показаны) посредством релейной схемы или полностью микропроцессорное устройство, осуществляющее контроль состояния объектов (положения стрелочных электроприводов, горения ламп светофоров, состояния рельсовых цепей и др.; на чертежах не показаны), проверку условий по безопасности (свободность участка железнодорожного пути и его не замкнутость в других маршрутах и т.п.) и реализацию поступающих от пульта 1 управления и контроля управляющих приказов, направленных на изменение состояния объектов управления (светофоров, стрелочных электроприводов; на чертежах не показаны).

Речь оператора, ответственного за управление движением поездов, и лиц, с которыми он осуществляет переговоры посредством радиостанции или телефона, в частности устные приказы, поступающие к оператору или исходящие от него при возникновении необходимости закрытия для движения поездов пути (секции) или стрелочного перевода, а также пути перегона для производства работ по ремонту и/или техническому обслуживанию устройств железнодорожной автоматики и телемеханики, устройств контактной сети, производства путевых работ или в иных предусмотренных случаях, поступают на вход блока 3 ввода речевых данных, который представляет собой микрофон, в том числе встроенный в существующие средства связи: радиостанцию или телефон.

Речевой аналоговый сигнал преобразуется в цифровой при помощи блока 4 аналогово-цифрового преобразования, представляющего собой микропроцессорное устройство. Информация с выхода блока 4 аналогово-цифрового преобразования поступает на входы блока 5 обработки и блока 7 памяти.

Блок 5 обработки, представляет собой микропроцессорное устройство, алгоритмы работы которого построены с применением искусственного интеллекта. Это позволяет обеспечить распознавание речи с выделением в фразе говорящего ключевой информации:

- тип сообщения (переговоры с машинистом/работником, приказ, телефонограмма, информационное сообщение и т.п.) на основе сравнения с типовыми шаблонами, установленными регламентом переговоров;

- время начала и окончания производства работ;

- тип проводимых работ;

- место проведения работ (номер пути, стрелки, светофора, маршрут следования подвижного состава и т.п.);

- должность и фамилия говорящего;

- время получения/отправки и длительность сообщения с последующим преобразованием речевого сигнала в текстовую форму. Кроме того, в сообщениях выделяется следующая информация:

- тип опасного производственного фактора;

- место/границы предполагаемого воздействия опасного производственного фактора (номер пути, стрелки, светофора, маршрут следования подвижного состава и т.п.).

Полученная информация: исходное сообщение от блока 4 аналогово-цифрового преобразования и его текстовый вариант с выделенной ключевой информацией от блока 5 обработки - записывается далее в блок 7 памяти. Хранение информации из сообщений, регистрируемых в журналах (приказов, телефонограмм и т.п.), организуется таким образом, что в соответствии с типом сообщения в электронной версии необходимого журнала в соответствии с установленной его формой в автоматическом режиме заполняются необходимые поля.

В качестве блока 7 памяти используется жесткий диск или твердотельный накопитель информации, объем которого выбирается таким образом, чтобы обеспечить хранение отчетной документации в течение установленного срока.

Текущее состояние журналов, заполняемых оператором, ответственным за управление движением поездов, отображается таким образом в доступной для человека форме на мониторе блока 6 индикации. Также на блоке 6 индикации выводится информация о текущих радиопереговорах/телефонных переговорах с различными работниками в формате диалогов.

Кроме того, блок 5 обработки за счет алгоритмов своей работы, а также заранее записанных в блоке 7 памяти образцов голоса, сопоставленных с фамилиями и должностями соответствующих работников, осуществляет идентификацию пользователя по голосу. Это позволяет сравнивать информацию о человеке, фактически выдавшем приказ, с фамилией и должностью, названными им, для повышения достоверности получаемой системой информации. Если определить человека по голосу не удалось, блок 5 обработки сохраняет информацию об этом в блоке 7 памяти и отображает ее на мониторе блока 6 индикации.

Информация в сообщениях, содержащих признак запрета или ограничения на движение поездов (телефонограммы и приказы, а также информация от работников на путях, указывающая на наличие опасных производственных факторов, например, наличии обрыва контактного провода) позволяет блоку 5 обработки сформировать управляющий сигнал, поступающий затем на вход блока 8 исключения.

Блок 8 исключения представляет собой релейный или микроэлектронный блок, обеспечивающий или исключающий обмен сигналами между отдельными схемами, включая релейные, или элементами блока 2 вычисления в зависимости от наличия/отсутствия зарегистрированных в системе и действующих приказов и иных сообщений, содержащих информацию об ограничении движения поездов. При выдаче оператором, ответственным за управление движением поездов, посредством пульта 1 управления и индикации приказа по установке маршрута, перевода стрелки или открытия сигнала, затрагивающих участки производства работ или местоположение опасного производственного фактора, например, разлива опасного груза и т.д., в соответствии с текущими зарегистрированными системой и действующими приказами или иными сообщениями, а, значит, поступающим на вход от блока 5 обработки управляющим сигналом, блок 8 исключения парирует их, т.е. препятствует выполнению данных управляющих приказов и обеспечивает информирование оператора о невозможности выполнения данного приказа путем управления работой блока 9 сигнализации, представляющего собой звонок или иной источник звука.

В зависимости от элементной базы, на которой выполнен блок 2 вычисления, алгоритм взаимодействия с ним блока 8 исключения различается.

Так, при релейной или релейно-процессорной элементной базе по управляющей команде от блока 5 обработки, блок 8 исключения, выполненный на релейной элементной базе с применением реле первого класса надежности, исключает перевод стрелки, открытие сигнала светофора и т.п. при установке маршрута путем размыкания фронтовых контактов этих реле первого класса, включенных в соответствующих цепочках проверки условий безопасности блока 2 вычисления.

В системах электрической централизации, выполненных на релейно-процессорной или микропроцессорной элементной базе, блок 8 исключения выполняется на микроэлектронной элементной базе с применением безопасных логических элементов, например, типа «И». Принцип работы последнего можно проиллюстрировать следующим примером. На один вход безопасной схемы «И» поступает управляющий сигнал, сформированный блоком 2 вычисления на основе осуществленных им стандартных проверок безопасности для данного объекта управления. На другой вход безопасной схемы «И» поступает или не поступает сигнал, формируемый на основании управляющего сигнала от блока 5 обработки. Если управляющий приказ (команда) оператора, ответственного за управление движением поездов, не противоречит зарегистрированным и действующим системой приказам и сообщениям, то на обоих входах безопасной схемы «И» имеет место сигнал высокого уровня. Таким образом управляющий приказ передается далее. Если управляющий приказ оператора противоречит зарегистрированному системой и действующему приказу или сообщению, то на соответствующем входе рассматриваемой безопасной схемы «И» сигнал отсутствует и на выходе безопасной схемы «И» сигнал также отсутствует.

До тех пор, пока блоком 3 ввода речевых данных не будет принята устная информация об отмене действия того или иного приказа/сообщения, блок 8 исключения будет препятствовать исполнению управляющих приказов от оператора, ответственного за управление движением поездов, затрагивающих участок пути, где производятся работы с выходом персонала на пути или обнаружен опасный производственный фактор. Таким образом, оператор, ответственный за управление движением поездов, берет ответственность за возможные последствия на себя только в случае отмены действия ранее выданного приказа.

Для исключения наезда железнодорожного подвижного состава на персонал, производящий работы на указанных в приказах или иных сообщениях участках железнодорожного пути (фиг. 2), от блока 2 вычисления на передатчик 10 поступает соответствующий управляющий сигнал. Передатчик 10 по линии связи 11 передает сообщение, содержащее информацию о необходимости снижения скорости к соответствующему приемнику 12, находящемуся на подвижном составе 13, оборудованном локомотивными устройствами безопасности (на чертежах не показаны). Сигнал от приемника обрабатывается локомотивными устройствами безопасности с тем, чтобы в случае необходимости обеспечить остановку подвижного состава темпом экстренного торможения.

Избирательность системы по отношению к подвижному составу может быть обеспечена за счет применения линий индуктивной связи (рельсовых линий электрических рельсовых цепей или стационарных шлейфов) и алгоритмов работы блока 2 вычисления, осуществляющего выбор той линии индуктивной связи, в которой необходимо обеспечить отсутствие сигнала разрешения на движение. В этом случае принцип работы схож с принципом работы автоматической локомотивной сигнализации, в которой при отсутствии сигнала разрешения на движение свыше 5-6 секунд осуществляется экстренное торможение. Также избирательность системы возможно обеспечить и при применении беспроводной линии связи, где каждая кодовая посылка содержит информацию о номере поезда/локомотива и сопоставляется с номером поезда/локомотива, записанным в локомотивном устройстве безопасности на подвижном составе 13. Таким образом, исключается «человеческий фактор» со стороны машиниста железнодорожного подвижного состава.

Предлагаемая система обладает расширенными возможностями по сравнению с аналогами и обеспечивает заявленный технический результат за счет введения дополнительных проверок по безопасности, связанных с производством работ с выходом персонала на пути или наличием опасных производственных факторов.

Изобретение относится к средствам регулирования движения поездов на раздельных пунктах, имеющих путевое развитие. Система включает пульт (1) управления и индикации, блок (2) вычисления, блок (3) ввода речевых данных, блок (40 аналогово-цифрового преобразования, блок (5) обработки, блок (6) индикации, блок (7) памяти, блок (8) исключения, блок (9) сигнализации, передатчик (10), линию связи (11) и приемник (12), установленный на подвижном составе. Достигается повышение уровня безопасности персонала, выполняющего работы, связанные с выходом на пути. 3 з.п. ф-лы. 2 ил.

1. Система оперативного регулирования движения поездов, содержащая пульт управления и индикации и блок вычисления, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок ввода речевых данных, блок аналогово-цифрового преобразования, блок обработки, алгоритмы работы которого построены с применением искусственного интеллекта для распознавания речи и осуществления идентификации пользователя по голосу, блок памяти, блок индикации, блок исключения, осуществляющий парирование управляющих приказов оператора, противоречащих имеющимся ограничениям, связанным с производством работ или опасными производственными факторами, блок сигнализации; при этом выход блока ввода речевых данных соединен со входом блока аналогово-цифрового преобразования, первый выход которого соединен со входом блока обработки, а второй выход которого соединен со входом блока памяти; входы/выходы блока обработки соединены с соответствующими входами/выходами блока памяти; первый выход блока обработки соединен со входом блока индикации, второй его выход соединен со входом блока исключения; входы/выходы блока исключения соединены с соответствующими входами/выходами блока вычисления; выход блока исключения соединен со входом блока сигнализации.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по крайней мере один передатчик, линию связи и приемник, расположенный на подвижном составе; при этом вход передатчика соединен с выходом блока вычисления, а выход соединен через линию связи с приемником.

3. Система по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что блок исключения выполнен на релейной элементной базе.

4. Система по любому из пп. 1, 2, отличающаяся тем, что блок исключения выполнен на микроэлектронной элементной базе.