Система для управления движением поездов Российский патент 2022 года по МПК B61L25/02 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в системах управления движением поезда для определения и контроля позиции поезда на пути с организацией цифрового радиоканала передачи данных.

Известно устройство для системы регулирования движения поездов, содержащее блок управления, связанный с устройствами систем автоматической блокировки и электрической централизации, радиомодем, приемник спутниковой навигации, блок трансмиссии данных, состоящий из двух соединенных между собой микропроцессорных модулей, два блока межстанционного обмена данными, двухканальный блок контроля объектов станции и коммутатор, при этом первый выход/вход первого микропроцессорного модуля подключен к первому блоку межстанционного обмена данными, а первый выход/вход второго микропроцессорного модуля подключен ко второму блоку межстанционного обмена данными, второй выход/вход первого микропроцессорного модуля подключен к первому входу двухканального блока контроля объектов станции, второй выход/вход второго микропроцессорного модуля подключен ко второму входу/выходу двухканального блока контроля объектов станции, приемник спутниковой навигации соединен через коммутатор с входами микропроцессорных модулей, третьи выходы/входы которых соединены с входами/выходами блока управления, а четвертый выход/вход первого микропроцессорного модуля подключен к радиомодему (RU2492090, B61L 23/34, 10.09.2013).

Недостатком известной системы является зависимость работы рельсовых цепей от погодных условий, изменяющих величину электрического сопротивления балласта, что обуславливает отказы в путевом оборудовании, приводящие к запрещающему показанию локомотивного светофора, а также влияет на точность определения наличия поезда. Эксплуатация путевого оборудования требует значительных затрат.

В качестве прототипа выбрана система для управления движением поезда, содержащая бортовой приемник спутниковой навигационной системы, выход которого через блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии связан с бортовым контроллером, вход и выход которого соединены соответственно с выходом и входом локомотивной радиостанции, и установленный в центре управления информационно-управляющий сервер, первый вход и первый выход которого соединены соответственно с выходом и входом устройства электрической централизации, второй вход и второй выход информационно-управляющего сервера соединены соответственно с выходом и входом стационарного радиоприемопередатчика, система снабжена установленными в центре управления сенсорным устройством слежения за передвижением поезда по перегону и блоком формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда, вдоль железнодорожного пути на заданном расстоянии от него проложен волоконно-оптический кабель с герметичной заглушкой и соединен с входом/выходом сенсорного устройства слежения за передвижением поезда по перегону, дополнительный выход которого соединен с первым входом блока формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда, выход и второй вход которого соединены соответственно с третьим входом и третьим выходом информационно-управляющего сервера (RU2560227, B61L 25/02, 20.08.2015).

Известная система имеет недостаточную надежность, обусловленную отсутствием резервного канала передачи на локомотивы поездов оперативной информации необходимой для надежного и безопасного управления движением поездов. Это может приводить к снижению безопасности и пропускной способности системы при неисправностях в аппаратуре радиоканала.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности и безопасности системы при относительной простоте реализации.

Технический результат достигается тем, что в системе для управления движением поезда, содержащей на локомотиве бортовой приемник спутниковой навигационной системы, выход которого через блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии связан с входом бортового контроллера, порт которого подключен к порту локомотивной радиостанции, и установленный в центре управления движением поездов информационно-управляющий сервер, первый порт которого соединен с портом блока аппаратуры поста электрической централизации и автоблокировки, ко второму порту информационно-управляющего сервера подключен порт стационарного радиоприемопередатчика, а третий порт соединен с портом блока формирования данных о местоположении головного вагона и хвостового вагона поезда, к которому подключено сенсорное устройство слежения за передвижением поезда по перегону, порт оптического сопряжения которого подключен к сенсорным оптическим волокнам волоконно-оптического кабеля с герметичной заглушкой, проложенного вдоль железнодорожного пути на заданном расстоянии, согласно изобретению у входных, выходных, маршрутных светофоров станции и вдоль железнодорожного пути на перегоне размещены пассивные радиометки с функцией многократной перезаписи информации, каждая пассивная радиометка через преобразователь сигнала подключена к соответствующему пассивному сплиттеру, связанному с соответствующим оптическим волокном волоконно-оптического кабеля, выделенного для передачи цифровых данных, эти оптические волокна соединены с портом оптического сопряжения информационно-управляющего сервера, при этом на локомотиве поезда, вовлеченного в управление системой, установлено устройство считывания информации от пассивных радиометок, порт которого подключен ко второму порту бортового контроллера, причем устройство считывания взаимодействует с пассивной радиометкой в интервалах времени нахождения его вблизи радиометки посредством создаваемого устройством считывания высокочастотного электромагнитного поля.

На чертеже приведена функциональная схема системы для управления движением поездов.

Система для управления движением поезда содержит на локомотиве 1 бортовой приемник 2 спутниковой навигационной системы (СНС), выход которого через блок 3 привязки географических координат к трассе железнодорожной линии связан с входом бортового контроллера 4, порт которого подключен к порту локомотивной радиостанции 5, и установленный в центре 6 управления движением поездов информационно-управляющий сервер 7, первый порт которого соединен с портом блока 8 аппаратуры поста электрической централизации (ЭЦ) и автоблокировки (АБ), ко второму порту информационно-управляющего сервера 7 подключен порт стационарного радиоприемопередатчика 9, а третий порт соединен с портом блока 10 формирования данных о местоположении головного вагона и хвостового вагона поезда, к которому подключено сенсорное устройство 11 слежения за передвижением поезда по перегону, порт оптического сопряжения которого подключен к сенсорным оптическим волокнам волоконно-оптического кабеля 12 (ВОК) с герметичной заглушкой 13, проложенного вдоль железнодорожного пути на заданном расстоянии, у входных, выходных, маршрутных светофоров станции и вдоль железнодорожного пути 14 на перегоне размещены пассивные радиометки 15 с функцией многократной перезаписи информации, каждая пассивная радиометка через преобразователь 16 сигнала подключена к соответствующему пассивному сплиттеру 17, связанному с соответствующим оптическим волокном волоконно-оптического кабеля 12, выделенного для передачи цифровых данных, эти оптические волокна соединены с портом оптического сопряжения информационно-управляющего сервера 7, при этом на локомотиве 1 поезда, вовлеченного в управление системой, установлено устройство 18 считывания информации от пассивных радиометок 15, порт которого подключен ко второму порту бортового контроллера 4, причем устройство 18 считывания взаимодействует с пассивной радиометкой 15 в интервалах времени нахождения его вблизи радиометки 15 посредством создаваемого устройством 18 считывания высокочастотного электромагнитного поля.

Система для управления движением поезда работает следующим образом.

Местоположение поезда на пути 14 перегона обнаруживается локационным методом, осуществляемым установленным в центре 6 управления сенсорным устройством 11 (рефлектометром) слежения за передвижением поезда по перегону. Порт оптического сопряжения сенсорного устройства 11 слежения за передвижением поезда по перегону получает информацию от сенсорных волокон волоконно-оптического кабеля 12, которые являются распределенным чувствительным элементом (стандартное телекоммуникационное одномодовое волокно), и предает эту информацию для обработки внутренним оптическим рефлектометром (на чертеже не показан) сенсорного устройства 11 слежения.

Когерентный источник излучения, входящий в состав рефлектометра, вводит в волоконно-оптический кабель 12 периодически и с заданной частотой короткие оптические импульсы (длина импульса зависит от длины кабеля). Отраженная световая волна, поступающая на вход порта оптического сопряжения сенсорного устройства 11, регистрируется фотодетектором рефлектометра. Сигнал в виде рефлектограммы распределения акустического воздействия по всей длине сенсорных волокон волоконно-оптического кабеля 12 передается с выхода сенсорного устройства 11 в цифровом виде на вход блока 10 формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда.

При акустической вибрации волоконно-оптического кабеля 12, вызываемой при движении поезда, происходит изменение отражения сигнала. Блоком 10 формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда по разности рефлектограммы в отсутствии поезда и рефлектограммы при наличии поезда на участке пути 14 определяется в режиме реального времени место воздействия вибраций пути на сенсорные волокна кабеля (место нахождения поезда) с точностью ±10 метров. При этом блок 10 фиксирует, как местоположение головного вагона, так и местоположение хвостового вагона поезда, а также контролирует целостность состава поезда.

Функционирование блока 10 по контролю передвижения поезда начинается с момента поступления на его порт сигнала старта с третьего порта информационно-управляющего сервера 7. Сигнал старта формируется информационно-управляющим сервером 7, в частности, при открытии выходного светофора (на чертеже не показан) для выхода поезда на перегон.

С выхода блока 10 данные о местоположении головного вагона и хвостового вагона поезда и целостности подвижного состава по интерфейсу RS-485 передаются в третий порт информационно-управляющего сервера 7.

Программным обеспечением информационно-управляющего сервера 7 информация о передвижении поезда привязывается к электронной карте перегона для отображения на мониторе оператора центра 6 управления передвижения поезда по перегону. С использованием информации о местоположении поезда информационно-управляющий сервер 7 формирует сообщение о поездной ситуации на перегоне. В местах установки пассивных радиометок 15 информационно-управляющий сервер 7 получает уточненную и дублирующую информацию о текущем положении головы поезда. Одновременно идентификационная информация пассивных радиометок 15 считывается устройством 18 считывания, которое установлено на локомотиве 1 поезда. Устройство 18 считывания взаимодействует с радиометкой 15 в моменты его нахождения вблизи радиометки. Информация от радиометок 15 поступает в бортовой контроллер 4, второй порт которого подключен к порту устройства 18 считывания. Обмен информацией между радиометками 15 и устройством 18 считывания осуществляется за счет амплитудной модуляции сигнала высокочастотного электромагнитного поля. Это высокочастотное электромагнитное поле (например, 13,6 МГц) вырабатывается внутренним генератором устройства 18 считывания и модулируется по амплитуде переменной активно-индуктивной нагрузкой, которую создает для этого генератора электронная схема текущей радиометки 15. Изменение нагрузки, создаваемое электронной схемой текущей радиометки 15, возникает из-за периодического подключения в ней внутреннего нагрузочного резистора в такт с цифровым кодом, приходящим на радиометку 15. Управление этим нагрузочным резистором осуществляется электронным ключом, который через фотодиод преобразователя 16 воспринимает цифровой сигнал на своем входе управления. Этот цифровой сигнал поступает по оптоволокну волоконно-оптического кабеля 12 из порта оптического сопряжения информационно-управляющего сервера 7 и проходит через все пассивные сплиттеры 17 и через фотодиоды преобразователей 16 соответствующих радиометок 15. Каждая радиометка 15 в интервале времени питания ее электронной схемы энергией высокочастотного электромагнитного поля устройства 18 считывания добавляет к исходной информации, содержащейся в оптическом сигнале принимаемом от информационно-управляющего сервера 7, свой уникальный кодовый идентификатор и координаты своего места нахождения. Эти данные хранятся в ее электронной энергонезависимой памяти и соответствуют этим данным в электронных картах находящихся в электронной памяти информационно-управляющего сервера 7 и в электронной памяти бортовых контроллеров 4 на поездах. В процессе декодирования сигнала, приходящего от радиометок 15 в каждый из бортовых контроллеров 4, эти постоянные идентификационные данные обеспечивают выделение из потока цифровых сигналов, приходящих от информационно-управляющего сервера 7в радиометки 15, пакетов оперативной информации для управления движением поездов, относящихся к каждой из этих радиометок 15. Информация от бортового приемника 2 спутниковой навигационной системы (GPS приемника) поступает через блок 3 привязки географических координат к трассе железнодорожной линии в бортовой контроллер 4, где она во время взаимодействия устройства 18 считывания с очередной радиометкой 15 проверяется на соответствие известным координатам места нахождения этих меток.

По сигналам включающим, например, данные о номере маршрута, состоянии свободности участков пути 14 и ограничениях скорости, переданным по цифровому интерфейсу от блока 8 аппаратуры поста ЭЦ и АБ на первый порт информационно-управляющего сервера 7, информационно-управляющий сервер 7 формирует сообщение о поездной ситуации и приказы для управления движением поездов.

Данные о номере маршрута, состоянии свободности секций пути 14 и ограничениях скорости, кроме передачи по каналу радиосвязи, для большей надежности и безопасности движения передаются на поезда также и, рассмотренным выше способом, через метки 15. Для более надежной и безопасной организации движения по перегону могут также использоваться данные от станционных и перегонных устройств счета осей.

Пакет данных, полученных на локомотиве от различных бортовых систем управления движением и также от меток 15 и по каналу радиосвязи, через бортовой контроллер 4, периодически поступает на вход локомотивной радиостанции 5. Информация о местоположении поезда вместе с параметрами его движения, данными текущего времени от приемника 2 спутниковой навигационной системы и информация, принимаемая от радиометок 15, передается посредством локомотивной радиостанции 5 по каналу радиосвязи в стационарный радиоприемопередатчик 9. Из радиоприемопередатчика 9 эта информация поступает по цифровому интерфейсу на второй вход информационно-управляющего сервера 7, где сопоставляется с соответствующей информацией, в том числе от блока 10 формирования данных о местоположении головного и хвостового вагонов поезда, для формирования уточненного местоположения поезда и информации об отсутствии повреждений и отсутствии посторонних предметов на пути 14.

Сформированные сообщения (управляющие команды по движению) информационно-управляющий сервер 7 передает по цифровому интерфейсу в стационарный радиоприемопередатчик 9 для передачи по радиоканалу на локомотивную радиостанцию 5. С выхода локомотивной радиостанции 5 управляющие команды по движению поступают в бортовой контроллер 4, который обеспечивает отображение управляющих команд движения на информационном табло машиниста (на чертеже не показано) для принятия решений по управлению движением поезда.

Применение предлагаемой системы обеспечивает следующие преимущества:

- повышение безопасности движения поездов;

- повышение надежности функционирования;

- снижение эксплуатационных затрат, ввиду простого исполнения устройств, контролирующих перемещение поезда по перегону, независимых от погодных условий и не требующих линии электропитания на перегоне.

Изобретение относится к средствам управления движением поезда с контролем позиции поезда на пути и организацией цифрового радиоканала передачи данных. Система включает бортовую и стационарную части. Бортовая часть включает установленные на локомотиве (1) бортовой приемник (2) спутниковой навигационной системы (СНС), блок (3) привязки географических координат к трассе железнодорожной линии, бортовой контроллер (4), локомотивную радиостанцию (5), устройство (18) считывания информации от пассивных радиометок (15) пути. Стационарная часть включает установленный в центре (6) управления движением поездов информационно-управляющий сервер (7), блок (8) аппаратуры поста электрической централизации (ЭЦ) и автоблокировки (АБ), информационно-управляющий сервер (7), радио-приемопередатчик (9), блок (10) формирования данных о местоположении головного вагона и хвостового вагона поезда, сенсорное устройство (11) слежения за передвижением поезда по перегону, порт оптического сопряжения которого подключен к сенсорным оптическим волокнам волоконно-оптического кабеля (12) с герметичной заглушкой (13), проложенного вдоль железнодорожного пути, у входных и выходных маршрутных светофоров станции, вдоль пути (14) на перегоне размещены пассивные радиометки (15) с функцией многократной перезаписи информации, радиометка через преобразователь (16) сигнала подключена к соответствующему пассивному сплиттеру (17), связанному с волоконно-оптическим кабелем (12). Достигается повышение надежности системы. 1 ил.

Система для управления движением поезда, содержащая на локомотиве бортовой приемник спутниковой навигационной системы, выход которого через блок привязки географических координат к трассе железнодорожной линии связан с входом бортового контроллера, порт которого подключен к порту локомотивной радиостанции, и установленный в центре управления движением поездов информационно-управляющий сервер, первый порт которого соединен с портом блока аппаратуры поста электрической централизации и автоблокировки, ко второму порту информационно-управляющего сервера подключен порт стационарного радиоприемопередатчика, а третий порт соединен с портом блока формирования данных о местоположении головного вагона и хвостового вагона поезда, к которому подключено сенсорное устройство слежения за передвижением поезда по перегону, порт оптического сопряжения которого подключен к сенсорным оптическим волокнам волоконно-оптического кабеля с герметичной заглушкой, проложенного вдоль железнодорожного пути на заданном расстоянии, отличающаяся тем, что у входных, выходных, маршрутных светофоров станции и вдоль железнодорожного пути на перегоне размещены пассивные радиометки с функцией многократной перезаписи информации, каждая пассивная радиометка через преобразователь сигнала подключена к соответствующему пассивному сплиттеру, связанному с соответствующим оптическим волокном волоконно-оптического кабеля, выделенного для передачи цифровых данных, эти оптические волокна соединены с портом оптического сопряжения информационно-управляющего сервера, при этом на локомотиве поезда, вовлеченного в управление системой, установлено устройство считывания информации от пассивных радиометок, порт которого подключен ко второму порту бортового контроллера, причем устройство считывания взаимодействует с пассивной радиометкой в интервалах времени нахождения его вблизи радиометки посредством создаваемого устройством считывания высокочастотного электромагнитного поля.