Система интервального регулирования движения поездов Российский патент 2021 года по МПК B61L23/18 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в системах интервального регулирования на участках с интенсивным движением, использующих каналы радиосвязи.

Известна система интервального регулирования движения поездов, содержащая размещенные на железнодорожных станциях блоки устройств централизации стрелок и сигналов, блоки стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, соединенные со стационарными антенными блоками цифрового радиоканала связи и блоки контроллеров, соединенные своими первыми портами с блоками стационарных радиомодемов цифрового радиоканала связи, а также размещенные на каждом из локомотивов, вовлеченных в данную систему интервального регулирования движения поездов, блок бортовой ЭВМ с подключенными к нему блоком бортового радиомодема цифрового радиоканала связи, соединенным с бортовым антенным блоком цифрового радиоканала связи, и блоком бортового приемника спутниковой навигационной системы, соединенным с антенным блоком спутниковой навигационной системы, блоки полуавтоматической блокировки установленные на соседних железнодорожных станциях, соединенные между собой линейной цепью, и блоки увязки, через которые блоки полуавтоматической блокировки подключены к блокам устройств централизации стрелок и сигналов, которые подключены к вторым портам блоков контроллеров, третьи порты которых подключены к блокам полуавтоматической блокировки соответствующих железнодорожных станций (RU 123748, B61L 27/04, 10.01.13).

Это техническое решение направлено на упрощение системы и отказ от использования в системе средств диспетчерского управления. Однако такую систему нельзя использовать в условиях загруженности длинных перегонов для обеспечения безопасного повышения пропускной способности железной дороги и сокращения межпоездных расстояний.

В качестве прототипа принята комплексная система интервального регулирования движения поездов, содержащая микропроцессорную систему централизации стрелок и сигналов, связанную через систему объектных контроллеров со светофорами, приводами стрелок, релейным интерфейсом, а также со стационарными техническими средствами цифрового радиоканала для передачи данных к бортовой ЭВМ, выполненной в виде бортовой системы безопасности локомотивов, вдоль перегонов расположены реперные датчики, выполненные в виде балис, представляющих собой систему точечной передачи данных, а также стационарно расположенные радио блок-центры, связанным с микропроцессорной системой централизации стрелок и сигналов и с системой диспетчерской централизации, на мониторах которой отображается местоположение поездов в реальном времени. Микропроцессорная система централизации стрелок и сигналов, радио блок-центр и система диспетчерской централизации связаны между собой по принципу обратной связи, а бортовая система безопасности связана с радио блок-центром, системой точечной передачи данных на основе балис и системой контроля целостности поезда, радио блок-центр снабжен терминалом контроля технического состояния устройств радио блок-центра, бортовая система безопасности снабжена комплексным локомотивным устройством безопасности, включающим автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного действия и электронный локомотивный скоростемер (RU 138441, B61L 23/18, 20.03.14).

Известная система интервального регулирования движения поездов имеет недостаточно высокую пропускную способность и не обеспечивает требуемую безопасность движения.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности движения, пропускной способности и эффективности автоматизированного управления поездами.

Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов, содержащей центр управления поездами, включающий микропроцессорное устройство централизации соединенное со станционным устройством автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства автоблокировки, и устройство радиоблокировки, к которому подключен блок радиосвязи, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности с подключенными к нему средством приема данных из рельсовой цепи, устройством радиосвязи и блоком принятия решений и формирования управляющих команд, в головном и хвостовом вагонах поезда установлены устройства контроля целостности состава, согласно изобретению центр управления поездами снабжен блоком формирования управляющих сигналов, состоящим из модуля передачи информации локомотивной сигнализации и модуля обработки данных, который через модули связи подключен соответственно к устройству радиоблокировки и к микропроцессорному устройству централизации, соединенному через модуль передачи информации локомотивной сигнализации с модулем обработки данных, каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока обработки данных, к которому подключены двухканальный блок расчета кода безопасности, блок формирования сообщения о системном времени и блок связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки обработки данных устройств контроля целостности состава соединены между собой проводной линией связи, а блок обработки данных устройства контроля целостности состава, установленный в головном вагоне поезда, подключен через блок криптозащиты к приемопередающему устройству.

На чертежах приведена схема системы интервального регулирования движения поездов. На фиг. 1 показана схема системы интервального регулирования, размещенной на подвижном составе, а на фиг. 2 показана схема системы интервального регулирования, размещенной в центре управления поездами.

Система интервального регулирования движения поездов содержит центр 1 управления поездами, включающий микропроцессорное устройство 2 централизации соединенное со станционным устройством 3 автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства 4 автоблокировки (АБ/АЛС/АЛС-ЕН) и устройство 5 радиоблокировки, к которому подключен блок 6 радиосвязи, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство 7 безопасности с подключенными к нему средством 8 приема данных из рельсовой цепи, устройством 9 радиосвязи и блоком 10 принятия решений и формирования управляющих команд, в головном 11 и хвостовом 12 вагонах поезда установлены устройства 13 и 14 контроля целостности состава, каждое устройство 13 (14) контроля целостности состава состоит из блока 15 обработки данных, к которому подключены двухканальный блок 16 расчета кода безопасности, блок 17 формирования сообщения о системном времени и блок 18 связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки 15 обработки данных устройств 13 и 14 контроля целостности состава соединены между собой проводной линией 19 связи, а блок 15 обработки данных устройства 13 контроля целостности состава, установленный в головном вагоне 11 поезда, подключен через блок 20 криптозащиты к приемопередающему устройству 21, центр 1 управления поездами снабжен блоком 22 формирования управляющих сигналов, состоящим из модуля 23 передачи информации локомотивной сигнализации и модуля 24 обработки данных, который через модули 25 и 26 связи подключен соответственно к устройству 5 радиоблокировки и к микропроцессорному устройству 2 централизации, соединенному через модуль 23 передачи информации локомотивной сигнализации с модулем 24 обработки данных.

Система интервального регулирования движения поездов работает следующим образом.

На станции формирования поездов на хвостовой вагон 12 закрепляется съемное устройство 14 контроля целостности состава, состоящее из блока 15 обработки данных, к которому подключены двухканальный блок 16 расчета кода безопасности, блок 17 формирования сообщения о системном времени и блок 18 связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки 15 обработки данных устройств 13 (в головном вагоне 11 поезда) и 14 контроля целостности состава соединены между собой проводной линией 19 связи. В рабочем режиме между устройствами 13 и 14 контроля целостности состава с заданным периодом производится обмен сообщениями, на основе корректной передачи и приема данных принимается решение о целостности поезда. Организация проводного канала связи может быть реализована на основе сетевого соединения Ethernet, уже размещенного на некоторых электропоездах, например ЭС2Г.

Установленное в головном вагоне 11 поезда устройство 13 контроля целостности состава формирует и передает по Ethernet сообщение, содержащее его текущее системное время Т (формируемое блоком 17 формирования сообщения о системном времени) на устройство 14 контроля целостности состава, установленное в хвостовом вагоне 12. Устройство 14 контроля целостности состава блоком 16 расчета кода безопасности в двухканальном режиме производит расчет кода безопасности CRC-32 полученного сообщения и возвращает устройству 13 контроля целостности состава сообщение T+CRC-32. В головном вагоне 11 поезда устройство 13 производит расчет кода безопасности по тому же алгоритму на сообщение Т, после чего, посредством блока 18 связи с локомотивным устройством безопасности передает в локомотивное устройство 7 безопасности для сравнения оба пакета. При совпадении анализируется временной отрезок между текущим временем и временем Т. Если временное расстояние допустимо, делается вывод о целостности поезда и во внутреннюю шину CAN локомотивного устройства 7 безопасности выдает сообщение о целостности поезда.

Формат пакета устройства контроля целостности для алгоритма контроля целостности поезда может быть следующего вида:

Если в течение заданного допуска по времени Т_доп (определяется временем необходимым на передачу сообщений в обе стороны и временем формирования ответной телеграммы устройством 14 контроля целостности состава, расположенным в хвостовом вагоне 12 поезда) сообщение с ожидаемым системным временем и кодом безопасности не получено, локомотивное устройство 7 безопасности ожидает восстановления связи в течение времени движения 10 секунд. При этом продолжается циклическая передача системного времени. Если в течение 10 секунд корректного ответа не получено, осуществляется переход в защитное состояние «данные о целостности поезда отсутствуют».

Для реализации интервального регулирования движением поездов перегоны оборудованы путевыми устройствами 4 автоблокировки (АБ/АЛСН/АЛС-ЕН), станции - станционными устройствами 3 автоблокировки и микропроцессорными устройствами 2 централизации, реализующими технологию контроля рельсовых цепей. Путевые устройства 4 передают информацию на станционные устройства 3 автоблокировки о состоянии рельсовых цепей. Данные о состоянии напольных устройств (стрелок, сигналов светофоров) от станционного устройства 3 автоблокировки поступают на вход станционного устройства - микропроцессорного устройства 2 централизации.

Данная информация передается в блок 22 формирования управляющих сигналов, где осуществляется ее обработка. Обработанная информация передается в устройство 5 радиоблокировки, куда также поступают сведения о временных ограничениях скорости движения с указанием места, времени и значения скорости ограничения, показания единого времени и изменения графика движения поездов от внешних устройств (на чертеже не показано). Блок 22 формирования управляющих сигналов, получая данные от микропроцессорного устройства 2 централизации, позволяет передавать на локомотивы информацию о ложной занятости рельсовых цепей, что позволяет на локомотивах парировать отказы автоблокировки. При этом модуль 23 передачи информации локомотивной сигнализации, получая данные от микропроцессорного устройства 2 централизации, позволяет дублировать по радиоканалу передачу информации локомотивной сигнализации, что значительно повышает надежность работы системы.

При движении поездов в подконтрольной зоне модуля 23 передачи информации локомотивной сигнализации, на борт локомотива поступают команды управления режимом обмена данными со станцией. В соответствии с установленным режимом, с заданной периодичностью, в модуль 23 передачи информации локомотивной сигнализации передаются данные, содержащие номер поезда, местоположение головы и хвоста поезда, признак целостности поезда, скорость движения. Эти данные поступают в микропроцессорное устройство 2 централизации, где анализируются состояние стрелок и сигналов светофоров, количество свободных рельсовых цепей и местоположение пары попутно следующих поездов. Затем каждому поезду через модуль 23 передачи информации локомотивной сигнализации передается информация о данных локомотивной сигнализации. Для надежности беспроводной передачи данных между поездами и модулем 23 передачи информации локомотивной сигнализации канал связи построен по принципу «2 из 2» с возможностью сравнения от двух источников. Данные от модуля 23 передачи информации локомотивной сигнализации поступают в модуль 24 обработки данных, который осуществляет контроль текущего состояния локомотивной сигнализации на текущем участке и сравнивает данные от станционного устройства 3 автоблокировки с данными бортовых систем локомотива. Взаимодействие модуля 24 обработки данных с устройством 5 радиоблокировки осуществляется через модуль 25 связи, который подключается через Ethernet или RS-422. Взаимодействие модуля 24 обработки данных с микропроцессорным устройством 2 централизации осуществляется через модуль 26 связи, который подключается через Ethernet или RS-422.

При движении поездов в подконтрольной зоне устройства 5 радиоблокировки, на борт локомотива поступают команды управления режимом обмена данными со станцией. В соответствии с установленным режимом, с заданной периодичностью, в устройство 5 радиоблокировки передаются данные, содержащие номер поезда, местоположение головы и хвоста поезда, признак целостности поезда, скорость движения. Эти данные поступают в микропроцессорное устройство 2 централизации, где анализируются состояние стрелок и сигналов светофоров, количество свободных рельсовых цепей и местоположение пары попутно следующих поездов. Затем каждому поезду через устройство 5 радиоблокировки передается информация о нахождении хвоста впередиидущего поезда, актуальные временные ограничения скорости и их местоположение впереди поезда, а также изменения графика движения поезда. Для надежности беспроводной передачи данных между поездами и устройством 5 радиоблокировки канал связи построен по принципу «2 из 2» с возможностью сравнения от двух источников.

В качестве основного радиоканала передачи данных между станционным оборудованием и бортовыми устройствами безопасности используется канал цифровой радиосвязи LTE, в качестве резервного GSM-R или РОРС GSM. Защита информации в каналах связи между устройствами осуществляется путем использования на поезде блока 20 криптозащиты, а также в устройстве 3 радиоблокировки, обеспечивающее выполнение требований безопасности от несанкционированного доступа к информации.

Бортовые устройства оборудованы устройствами 9 радиосвязи для связи с другими поездами, которые осуществляют прием и передачу данных по дополнительному радиоканалу между попутно следующими друг за другом поездами, от впередиидущего поезда к следующему за ним. Устройство 9 радиосвязи периодически с заданным периодом передает пакет данных, который содержит текущий номер пути, железнодорожную координату головы и хвоста поезда, признак целостности поезда.

В качестве локомотивного устройства 7 безопасности может быть использовано одно из известных устройств безопасности (КЛУБ/БЛОК), имеющее в составе энергонезависимую память с характеристиками поезда, модуль измерения фактической скорости движения, навигационный приемник с антенной, энергонезависимую память для хранения электронной карты участка движения с описанием объектов пути.

По результатам обмена данными между головой и хвостом поезда определяется целостность поезда, вычисляется длина поезда в соответствии с характеристиками поезда и железнодорожные координаты головы и хвоста поезда.

В средство 8 приема данных из рельсовой цепи непрерывно поступают данные о количестве свободных рельсовых цепей, которые затем анализируются блоком 10 принятия решений и формирования управляющих команд совместно с данными, поступившими от устройства 5 радиоблокировки. Дополнительно в блоке 10 принятия решений данные о координате хвоста впередиидущего поезда, полученные от устройства 5 радиоблокировки, сравниваются с данными от устройства 9 радиосвязи, полученные в децентрализованном режиме. После анализа полученной информации в блоке 10 принятия решений формируется команда приоритетности устройств, с которыми необходимо работать локомотивному устройству 7 безопасности.

На основе комплекса рекомендуемых данных локомотивное устройство 7 безопасности вычисляет допустимую скорость движения поезда. В случае потери радиосвязи с устройством 5 радиоблокировки расчет расстояния до места ограничения скорости и значение допустимой скорости производится по данным путевых устройств автоблокировки и впередиидущего поезда.

В случае отсутствия радиосвязи бортовая система безопасности автоматически переключается на движение по традиционной системе регулирования движения поездов на основе автоматической локомотивной сигнализации, обратное переключение на управление по радиоканалу происходит автоматически после установления устойчивого сигнала радиосвязи в течение времени, необходимого для восстановления режима безопасного соединения.

Регулирование движением поездов может осуществляться централизованно, от станционных устройств радиоблокировки, а также в автономном режиме за счет получения информации непосредственно от впередиидущего поезда, с использованием децентрализованной технологии связи «борт-борт», а также из рельсовых цепей от путевых устройств автоблокировки. На основе этих данных вычисляется расстояние до впередиидущего поезда и допустимая скорость движения поезда. Это значительно упрощает реализацию и сокращает стоимость внедрения системы.

Таким образом, повышается безопасность движения поездов, надежность системы интервального регулирования, уменьшается интервал между попутно следующими поездами, появляется возможность сохранять скоростной режим без необоснованного простоя и уменьшить временные интервалы между поездами попутного следования.

Изобретение относится к средствам интервального регулирования движения поездов c использованием каналов радиосвязи. Система содержит центр управления поездами (1) и бортовые части головного (11) и хвостового (12) вагонов поездов. Центр включает микропроцессорное устройство централизации (2), станционное устройство автоблокировки (3) с установленными на перегонах путевыми устройствами автоблокировки АБ/АЛС/АЛС-ЕН (4) и устройствами радиоблокировки (5), блок радиосвязи (6), блок формирования управляющих сигналов (22), состоящий из модуля передачи информации локомотивной сигнализации (23), модуля (24) обработки данных и двух модулей (25) и (26) связи. В головном вагоне (11) каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности (7), средство приема данных из рельсовой цепи (8), устройство радиосвязи (9), блок принятия решений и формирования управляющих команд (10). Причем в головном (11) и хвостовом (12) вагонах поезда установлены устройства (13) и (14) контроля целостности состава, каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока (15) обработки данных, к которому подключены двухканальный блок (16) расчета кода безопасности, блок (17) формирования сообщения о системном времени и блока (18) связи с локомотивным устройством безопасности. При этом блоки обработки данных (15) устройств (13) и (14) контроля целостности состава соединены между собой проводной линией (19) связи, а блок (15) обработки данных устройства (13) контроля целостности состава, установленный в головном вагоне (11) поезда, подключен через блок (20) криптозащиты к приемопередающему устройству (21). Достигается повышение безопасности движения. 2 ил.

Система интервального регулирования движения поездов, содержащая центр управления поездами, включающий микропроцессорное устройство централизации, соединенное со станционным устройством автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства автоблокировки, и устройство радиоблокировки, к которому подключен блок радиосвязи, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности с подключенными к нему средством приема данных из рельсовой цепи, устройством радиосвязи и блоком принятия решений и формирования управляющих команд, в головном и хвостовом вагонах поезда установлены устройства контроля целостности состава, отличающаяся тем, что центр управления поездами снабжен блоком формирования управляющих сигналов, состоящим из модуля передачи информации локомотивной сигнализации и модуля обработки данных, который через модули связи подключен соответственно к устройству радиоблокировки и к микропроцессорному устройству централизации, соединенному через модуль передачи информации локомотивной сигнализации с модулем обработки данных, каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока обработки данных, к которому подключены двухканальный блок расчета кода безопасности, блок формирования сообщения о системном времени и блок связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки обработки данных устройств контроля целостности состава соединены между собой проводной линией связи, а блок обработки данных устройства контроля целостности состава, установленный в головном вагоне поезда, подключен через блок криптозащиты к приемопередающему устройству.