Единая цифровая бортовая платформа безопасности (БСБ-Е) Российский патент 2022 года по МПК B61L13/04 

Настоящее изобретение относится к измерительной и управляющей технике, используемой на железнодорожном транспорте, а именно к бортовым системам безопасности.

Обеспечение безопасности движения на железнодорожном транспорте относится к числу наиболее приоритетных и сложных технологических процессов. Важнейшая проблема поддержания безопасности на железнодорожном транспорте состоит в том, что на железных дорогах в большинстве стран грузовое и пассажирское движение (в том числе высокоскоростное) организовано по одним и тем же путям. На многопутных участках грузовые поезда выходят на маршруты пассажирского движения. В этой связи самые разрушительные последствия нарушений безопасного ведения поезда (такие, как столкновения, сходы, разрывы составов) сопряжены с риском выхода части подвижного состава в габариты соседних путей, что многократно увеличивает их опасность.

Для решения задач обеспечения безопасности железнодорожного движения были разработаны и внедрены различные системы интервального регулирования движения поездов, системы формирования и контроля допустимых скоростей движения поезда в зависимости от текущей поездной ситуации.

В настоящее время широкое распространение получили системы интервального регулирования на основе формирования и передачи в локомотив по рельсовым цепям сигналов автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) [http://scbist.com/wiki/7259-als.html] и системы интервального регулирования ERTMS/ETCS уровня 1–3 [https://www.era.europa.eu/activities/european-rail-traffic-management-system-ertms_en], основанные на принципах передачи информации по радиоканалу. Из-за различий в подходах и методах реализации интервального регулирования в системах АЛС и ERTMS/ETCS уровня 1–3 (в связи с различным составом напольного оборудования, используемого в составе указанных систем) в настоящее время тяговый подвижной состав оборудуется либо одной системой, либо комбинацией из указанных систем, в зависимости от того, какая из них используется в конкретном регионе. При этом использование бортовых систем ERTMS/ETCS при эксплуатации локомотива на железнодорожных участках оборудованных только инфраструктурой АЛС может быть обеспечено только с применением отдельных, вновь разработанных бортовых технических средств приема сигналов из рельсовых цепей или совместного функционирования с существующими бортовыми Системами АЛСН через специализированные передаточные модули- интерфейсы (STM). В свою очередь, работа локомотива с бортовой Системой АЛСН на участках, оборудованных только инфраструктурой ERTMS/ETCS, с сохранением требуемого уровня обеспечения безопасности движения, невозможна. Это приводит к невозможности безопасной эксплуатации поездов, оборудованных системами АЛС на железнодорожных путях, оборудованных в соответствии с ERTMS/ETCS уровня 1–3 и, наоборот, без больших затрат и работ высокой трудоемкости.

Из уровня техники известен прибор безопасности ДКСВ-М [http://www.saut.ru/activities/research-and-development/mikroprotsessornyy-deshifrator-dksv-m/]. Данный прибор предназначен для приема и дешифрации сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия АЛСН. Прибор безопасности ДКСВ-М может применяться только в составе существующей системы АЛСН и выполняет ограниченный спектр функций (функцию приема и обработки сигналов АЛС по непрерывным каналам рельсовой цепи (АЛСН), функцию включения огней на локомотивном светофоре ЛС в соответствии с принимаемым кодом АЛС, функцию непрерывного контроля скорости по информации от регистратора параметров движения). Основными недостатками данного устройства являются низкая функциональность (устройство работает только в составе имеющейся бортовой системы безопасности АЛСН в качестве замены релейного устройства ДКСВ).

Также из уровня техники известно комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У) [патент RU 2248899]. Данное устройство относится к локомотивным системам безопасности интервального регулирования. Принцип работы данного устройства основан на приеме сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН), посредством которой осуществляется контроль непревышения допустимой скорости движения поезда, расшифровка сигналов АЛСН и координатная привязка посредством спутниковой навигационной системы GPS. Основными недостатками данного устройства являются следующие:

1. КЛУБ-У - техническая платформа, которая характеризуется ограниченным набором технических решений одного производителя (разработчика) по расширению функциональных возможностей или адаптации ее для работы с другими бортовыми и инфраструктурными системами (https://www.irz.ru/products/20/70.htm);

2. В КЛУБ-У нет поддержки работы с инфраструктурой интервального регулирования ERTMS/ETCS.

Также из уровня техники известен безопасный локомотивный объединенный комплекс БЛОК [патент RU 2011105741]. Данный комплекс относится к локомотивным системам безопасности интервального регулирования на основе принципов приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН), посредством которого осуществляется контроль непревышения допустимой скорости движения поезда, расшифровка сигналов АЛСН и координатная привязка через спутниковую навигационную систему GPS. Устройство позволяет осуществлять автоматический выбор и корректировку алгоритма управления служебным торможением поезда (расчет и реализацию тормозной траектории с определением фактического тормозного коэффициента). Это необходимо для обеспечения заданной величины снижения скорости на заданном тормозном пути или прицельной остановки у запрещающего сигнала с учетом фактических условий движения (массы поезда, скорости движения, профиля пути и др.). Основными недостатками данного устройства являются:

1. «Закрытость» системы.

2. Ограниченный спектр совместной работы с другими бортовыми системами и, следовательно, нерасширяемая техническая платформа.

3. Работа локомотивного оборудования напрямую зависит от наличия, количества и исправности определенных напольных устройств.

4. Неспособность работать с инфраструктурой интервального регулирования ERTMS/ETCS.

Также из уровня техники известна единая комплексная система управления и обеспечения безопасности движения тягового подвижного состава (ЕКС) [RU 2355596], включающая подсистемы приема и дешифрации сигналов АЛСН, автоведения поезда, автоматического управления служебным торможением и контроля безопасности движения. Также указанное устройство включает отдельные функциональные блоки, которые параллельно соединены общесистемным CAN-интерфейсом.

Недостатком этой системы, несмотря на ее широкую функциональность, является недостаточная адаптивность. Система имеет постоянный состав функциональных блоков, что делает невозможной ее адаптацию для работы с другими бортовыми и напольными системами управления и обеспечения безопасности движения. Также к недостаткам указанной системы относится неспособность взаимодействия с инфраструктурой системы интервального регулирования ERTMS/ETCS.

Также из уровня техники известна система EBICab 2000, относящаяся к системам управления и обеспечения безопасности движения поездов ERTMS/ETCS [Э.Вояновски. Испытания новых систем управления движением поездов в рамках проекта ERTMS, «Железные дороги мира», №12, 1998 г.]. Принцип работы данной системы основан на непрерывной и точечной передаче данных между напольными устройствами и поездом. Система имеет модульную архитектуру бортового компьютера, включает интеллектуальные датчики, которые позволяют поезду определять свое местоположение на линии с высокой точностью. В данной системе предусмотрено три уровня, позволяющих реализовать различные эксплуатационные программы в зависимости от степени оснащенности линии напольным оборудованием. Система уровня 1 обеспечивает регулирование скорости поезда в зависимости от передаваемых с пути на поезд данных, сформированных на основе показаний напольных сигналов. Система уровня 2 представляет собой законченную систему управления и обеспечения безопасности движения поездов без использования напольных сигналов, но с сохранением жесткого разделения линии на блок-участки. Напольные устройства определяют местоположение поездов и контролируют их полносоставность. Эти три уровня совместимы друг с другом как в функциональном, так и в техническом отношении. Поезд, оборудованный системой третьего уровня, может обращаться на линии, оборудованной системой более низкого уровня. При этом для реализации уровня 2 организуются специальные соединения по радиоканалам между поездом и напольным оборудованием, в частности, с использованием стандарта сотовой связи GSM. Основными недостатками системы EBICab 2000 являются:

1. Система EBICab 2000 имеет постоянный состав функциональных блоков, что обуславливает трудность ее адаптации для работы с другими бортовыми и напольными системами управления в целях обеспечения безопасности движения.

2. Адаптация системы EBICab 2000 для работы с инфраструктурой железных дорог, на которых используется АЛС, может быть обеспечена только с применением отдельных, вновь разработанных технических средств приема сигналов из рельсовых цепей или использование существующих бортовых Систем АЛСН, подключаемых к системе EBICab 2000 через специализированный передаточный модуль- интерфейс (STM). Отсутствие штатных, унифицированных технических решений в составе системы EBICab 2000 существенно увеличивает затраты и трудоемкость на дополнительную разработку, изменение внутреннего программного обеспечения, адаптацию и внедрение этой системы, и как следствие отсутствие потенциала использования данной системы в условиях большой протяженности сети, в реалиях географии совместного применения систем АЛС и ERTMS.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения является известная Платформа ATLAS ETCS производства компании ALSTOM (Introduction to Mainline Onboard portfolio, Vincent Passau, 2021 © ALSTOM SA) предназначенная для реализации различный бортовых систем, основанных на принципах ERTMS/ETCS и работающих на уровнях 1-3. Платформа ATLAS ETCS позволяет конфигурировать бортовую систему безопасности в зависимости от технической вооруженности локомотива и напольной железнодорожной инфраструктуры, при этом Платформа ATLAS ETC позволяет реализовывать Системы ERTMS уровня 3 и обеспечивать безопасность движения поездов без использования напольных сигналов и с подвижными блок-участками. Также указанная система позволяет осуществлять контроль полносоставности поезда бортовыми средствами. Основными недостатками Платформа ATLAS ETCS являются:

1. Закрытость системы, которая характеризуется ограниченным набором технических и функциональных блоков единого производителя (ALSTOM), что снижает ее способности к гибкой адаптации под конкретный подвижной состав, существующие бортовые системы управления и используемую железнодорожную инфраструктуру.

2. Фиксированные варианты исполнения бортовых систем на основе платформы ATLAS в зависимости от уровня ERTMS (Atlas 100 реализует ETCS Level 1, Atlas 200 - уровень 2, Atlas 400 и Atlas 500 на основе конфигурации системы Atlas 200). [https://www.alstom.com/our-solutions/signalling/atlas-performance-and-reliability-ertms-interoperability]

3. Отсутствие штатных устройств, позволяющих работать с инфраструктурой железных дорог, на которых применяется система АЛС, что потребует дополнительной разработки устройств приема сигналов из рельсовых цепей или использование существующих бортовых Систем АЛСН.

Заявленное изобретение позволяет решить проблему совместимости систем, реализующих различные методы интервального регулирования и совместной работы различных бортовых и инфраструктурных систем управления и обеспечения безопасности перевозочного процесса путем адаптивной интеграции на интерфейсном и программном уровне существующего и разрабатываемого вновь оборудования различных производителей с возможностью их совместного функционирования в рамках единой бортовой системы без жесткой привязки к типу используемой напольной инфраструктуры систем интервального регулирования.

Таким образом, техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности движения на железнодорожном транспорте, а также расширение арсенала оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Также, техническим результатом заявленного изобретения является снижение количества напольного оборудования, используемого в составе инфраструктуры обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте, за счет совместимости локомотивов, оборудованных изобретением, для их эксплуатации на ЖД участках пути с различными типами интервального регулирования (ERTMS и АЛС).

Технический результат заявленного изобретения обеспечивает единая цифровая бортовая платформа безопасности движения железнодорожного транспорта (Система БСБ-Е), включающая:

- вычислительный блок;

- устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена;

- устройство регистрации данных;

- устройство контроля целостности поезда;

- устройство цифрового беспроводного информационного обмена;

- блок аналоговых датчиков;

- устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации;

- устройство управления торможением поезда;

- блок коммутации;

- блок исполнительных устройств и устройств сигнализации;

- блок тахометров;

- блок дискретных датчиков;

- устройство ввода аналоговых сигналов;

- устройство вывода дискретных сигналов;

- устройство ввода дискретных сигналов;

- устройство интеграции с внешними системами (устройство цифровой проводной связи);

- устройство чтения напольных датчиков - балис;

- устройство приема данных от спутниковых навигационных систем;

- устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН);

- устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS);

- устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса.

Связи между указанными выше узлами организованы следующим образом.

Вычислительный блок соединен с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, вычислительный блок соединен с устройством регистрации данных, устройство регистрации данных соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство контроля целостности поезда соединено с устройством цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков соединен с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации соединено с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство управления торможением поезда соединено с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство управления торможением поезда соединено с устройством вывода дискретных сигналов, блок коммутации соединен с устройством вывода дискретных сигналов, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации соединен с устройством вывода дискретных сигналов, блок тахометров соединен с устройством ввода дискретных сигналов, блок дискретных датчиков соединен с устройством ввода дискретных сигналов, устройство цифрового беспроводного информационного обмена соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство ввода аналоговых сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство вывода дискретных сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство ввода дискретных сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством интеграции с внешними системами (устройством цифровой проводной связи), устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством чтения напольных датчиков - балис, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного мультимедийного интерфейса.

Ключевым отличием заявленного изобретения от представленных систем является возможность ее безопасной и эффективной «бесшовной» интеграции с различными системами, используемыми на железнодорожном транспорте, а также возможность дополнения БСБ-Е необходимыми в конкретном случае узлами. Указанные возможности обусловлены такими особенностями БСБ-Е как модульность, масштабируемость, унификация, модифицируемость, локализованная функциональная безопасность и наличие единой среды разработки.

Модульность БСБ-Е реализуется за счет использования физически отдельных компонентов, реализующих необходимые функции. На аппаратном уровне такими компонентами являются модули. Например, модуль ввода дискретных сигналов реализует взаимодействие с манипуляторами. На программном уровне модульность реализуется применением специализированных программных модулей, например драйверов интерфейсов.

Масштабируемость БСБ-Е реализуется путем изменения конфигурации системы с целью достижения большей производительности системы. На аппаратном уровне это достигается как увеличением количества используемых модулей, реализующих определенную функцию, так и увеличением их производительности. Например, для решения задачи увеличения количества дискретных входов используемый модуль ввода дискретных сигналов может быть заменён на аналогичный с большим количеством входов, либо в систему может быть добавлен второй (полностью аналогичный) модуль. Для решения задачи увеличения вычислительной производительности используемый процессорный модуль также может быть заменен на более производительный, либо добавлен ещё один идентичный, объединенный с первым посредством интерфейса информационного обмена.

Унификация узлов и связей БСБ-Е позволяет использовать единые программные и аппаратные модули для решения схожих задач. На аппаратном уровне это означает использование единого набора компонентов. Например, в целях организации информационного обмена физически по одному и тому же интерфейсу используется единый набор компонентов, разъемов, кабелей. На программном уровне это означает использование одних и тех же частей программ, в том числе обособленных, которые могут быть сконфигурированы определенным образом. Так, например, для информационного обмена в рамках одного протокола используются стандартные драйверы.

Модифицируемость БСБ-Е позволяет пользователю, используя программное и аппаратное обеспечение платформы, самостоятельно разрабатывать необходимую дополнительную функциональность. При необходимости разрабатываемый код может быть размещен отдельно от другого исполняемого кода (вплоть до полной автономности, т. е. для кода выделяется отдельный виртуальный или физический вычислительный модуль).

Локализованная функциональная безопасность БСБ-Е подразумевает наличие в системе технической возможности реализации отдельных исполнительных функций, защищенных от собственных отказов. Это достигается за счет применения отдельных аппаратных модулей (модульный подход), имеющих встроенные функции самопроверки. При этом в рамках платформы используются модули (вычислительные, ввода-вывода), имеющие уровень собственной функциональной безопасности SIL0, SIL2 и SIL4, в соответствии со стандартами МЭК 61508–1 и IEC 61508. Наличие единой среды разработки включает в себя обеспечение системы необходимыми средствами конфигурирования, создания прикладного кода, отладки, тестирования и эмуляции. В том числе, используемая среда разработки позволяет реализовать функционал, защищенный от собственных опасных отказов, руководствуясь прилагаемым сводом правил и ограничений, а также возможностями среды разработки.

В качестве варианта реализации заявленного изобретения вычислительный блок в Платформе БСБ-Е может представлять собой центральный вычислитель в связке с модулем контроля безопасности уровня функциональной безопасности SIL4. Центральный вычислитель обеспечивает синхронный цикл сбора и обработки данных, что позволяет избежать задержек в передаче данных и повысить эффективность расчетных алгоритмов. Работа всех модулей в составе заявленного изобретения логически синхронизирована через вычислительный блок. Наличие вычислительного блока в составе заявленного изобретения обеспечивает:

1. детектирование аппаратных и программных ошибок, путем мониторинга END функций процессов, наступивших за определенный интервал времени;

2. управление временем выполнения системных функций таких как, отметка времени или информация о дате для выполнения логирования;

3. редактирование и запись части редактируемой программы в CPU;

4. запись программы и данных в CPU;

5. поддержку приоритетности работы системы прерываний;

6. контроль работы программы используя PID инструкции;

7. многократный запуск программ при постоянном времени сканирования;

самодиагностика CPU для выявления ошибок работы;

8. возможность удаления повторяющихся ошибок;

9. возможность постоянного логирования работы программы и ошибок в хронологическом порядке;

10. возможность восстановления работы программы из кеша при возникновении сбоев, например, от шума по питанию;

11. мониторинг данных и подключенных модулей с помощью подключенного сервисного инженерного устройства;

12. мониторинг времени выполнения и количества выполненных программ с помощью подключенного инженерного устройства;

13. мониторинг количества выполненных программ прерываний с помощью подключенного инженерного устройства;

14. возможность загрузки данных ввода и вывода не контролируемых модулей;

15. синхронизацию запуска нескольких CPU в одно время;

16. обмен данными между несколькими модулями CPU;

17. выполнение программ прерывания в заданное время;

18. ограничение доступа к программе и данным путем назначения логина и пароля;

19. два режима работы безопасности, первый - тестовый для изменения параметров безопасности и второй безопасный – для работы программы в безопасном режиме;

20. своевременную детекцию ошибок при работе безопасных программ в тестовом режиме;

21. самодиагностику модуля безопасности;

22. проверку корректности выполняемых программ и данных модулем безопасности;

23. обмен данными в безопасном режиме с помощью модуля безопасности;

24. поддержку обновления встроенного программного обеспечения.

В качестве варианта реализации изобретения устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена может представлять собой многопортовый управляемый Ethernet коммутатор. Например, в качестве устройства внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена в составе заявленного изобретения может использоваться устройство из линейки моделей MOXA TN-5518A-8PoE-2GTXBP-WV-T [https://moxa.pro/catalog/tn-5518a-8poe-2gtxbp-wv-t?yclid=2318753793164967935].

В качестве варианта реализации изобретения устройство регистрации данных может представлять собой автономный блок промышленной системы сбора данных, включающий по меньшей мере один цифровой порт ввода информации и по меньшей мере один порт ввода сигналов. Например, в качестве устройства регистрации данных в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство промышленной системы сбора данных DataQ DI-788 [https://temperatura.pro/produktsiya/promyshlennaya-sistema-sbora-dannyh-dataq-di-788].

В качестве варианта реализации изобретения устройство контроля целостности поезда может представлять собой выносное устройство, которое предназначено для установки на последний вагон поезда и обеспечивает сбор и передачу по радиоканалу в вычислительный блок параметров движения. Например, в качестве устройства контроля целостности поезда в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство для контроля целостности подвижного состава RU2240243 [https://yandex.ru/patents/doc/RU2240243C2_20041120].

В качестве варианта реализации изобретения устройство цифрового беспроводного информационного обмена может представлять собой по меньшей мере один абонентский терминал пакетного радиообмена дальнего поля действия (например, стандарта GSM, TETRA), а также о меньшей мере один терминал ближнего поля действия (на основе стандартов Wi-Fi и Bluetooth). Указанные терминалы осуществляют передачу и прием информации по радиоканалам на соответствующих частотах и по соответствующим протоколам и ретранслируют принятую информацию во внутрисистемный цифровой интерфейс информационного обмена. Например, в качестве устройства цифрового беспроводного информационного обмена в составе заявленного изобретения может использоваться сборка известных устройств терминалов приема - передачи данных TETRA TDR880i [https://cassidian-tetra.ru/solutions/cart/Abonentskoe-oborudovanie/TDR880i/] (для обеспечения работы в сети стандарта TETRA) и терминала приема- передачи данных TELEOFIS RX108-R4 (для обеспечения работы в сетях GSM, TETRA, Wi-Fi и Bluetooth) [https://teleofis.ru/production/gsm-3g-modemi/teleofis-rx108-r4/].

В качестве варианта реализации изобретения, блок аналоговых датчиков может представлять собой набор первичных средств измерения - аналоговых электроизмерительных приборов, к которым относятся пневмоэлектрические датчики давления, датчики температуры и тензоизмерительные датчики, которые обеспечивают сбор первичных данных о внутренних (пневматические параметры тормозной системы поезда, температура аппаратов подвижного состава, деформация несущих элементов подвижного состава) и внешних (температура окружающей среды, внешние механические воздействия) физических процессов, сопровождающих эксплуатацию подвижного состав. Например, в качестве блока аналоговых датчиков в составе заявленного изобретения может использоваться сборка известных первичных датчиков: комбинированных датчиков давления и температуры ADZ-TPS [https://www.all-impex.ru/upload/iblock/b39/b398a2fb4ca87f837fb7d9190c8c4b53.pdf], сенсоры деформации конструкций BDSSG-C [https://www.ntpgorizont.ru/product/bdssg-c/], сенсоры температуры BDTSG [https://www.ntpgorizont.ru/product/bdtsg-sensor-temperatury/].

В качестве варианта реализации изобретения устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации может представлять собой техническое решение, обеспечивающее индуктивную связь с электрическими рельсовыми цепями и предназначено для приема кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Например, в качестве устройства приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство - Катушки приемные локомотивные КПУ1 [http://www.rcit.su/techinfo98.html].

В качестве варианта реализации изобретения устройство управления торможением поезда может представлять собой электропневматический аппарат, обеспечивающий регулировку давления в тормозной системе подвижного состава (тормозной магистрали) под воздействием управляющих электрических сигналов. Например, в качестве устройства управления торможением поезда в составе заявленного изобретения могут совместно использоваться известные устройства: Пневмомодуль ПМ-09-03(07)/9 075DC ТУ 3742-002-24039780-2003 [https://amtorg.com.ru/pnevmomodul-pm-09-03khkh-khkhkhdc] и Клапан электропневматический экстренного торможения ТУ 3184-064-05756760-2004 [https://docs.cntd.ru/document/437008011].

В качестве варианта реализации изобретения блок коммутации включает набор, состоящий из по меньшей мере одного устройства, выбранного из электромагнитного реле, твердотельного реле и силового ключа, предназначенных для контроля и управления силовыми цепями и цепями управления подвижного состава. Например, в качестве блока коммутации в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство Блок дискретного управления БДУ-27(БДУ-28) [https://avpt.ru/upload/Pamyatka_EP1-KAUD.pdf].

В качестве варианта реализации изобретения, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации может включать набор управляющих элементов следующих типов: кнопки и клавиши; рычажные переключатели (тумблеры); поворотные переключатели и регуляторы; рычаги управления (рукоятки); ножные органы управления (педали); сигнальные извещатели (звуковые и световые), которые используются машинистом для обеспечения безопасного ведения подвижного состава и взаимодействия с бортовой системой безопасности. Например, в качестве блока исполнительных устройств и устройств сигнализации в составе заявленного изобретения могут использоваться известные устройства: Рукоятка бдительности РБ-80 ЦВИЯ.468311.001ТУ [https://www.irz.ru/uploads/files/70_25.pdf], Индикатор тормозной ТУ 3184-156-05756760-2015 [https://docs.cntd.ru/document/437180791], Сигнал звуковой СЗ 11-01П, СЗ11-02П ТУ ЦБРИ.667 563.001 [https://prom-gd.ru/signal_zvukovoy_sz_1101], Переключатель рубящий трехполюсной П-330АП ТУ 3424-175-07503247-97 [https://www.oborudunion.ru/razedinitel-gv-22ap-gv-25bp-gv-25vp-1000345765] и другие сертифицированные для использования на железнодорожном транспорте.

В качестве варианта реализации изобретения блок тахометров может представлять собой набор, включающий по меньшей мере один осевой датчик угла поворота и по меньшей мере один измеритель радарного типа. Также блок тахометров может представлять собой набор, включающий по меньшей мере два осевых датчик угла поворота, расположенных на разных колесных парах локомотива. Указанные элементы применяется для измерения скорости, ускорения, пройденного пути и направления движения железнодорожного транспорта. Например, в качестве блока тахометров в составе заявленного изобретения могут использоваться известные технические решения - датчик угла поворота Л178/1.2 [https://www.elmeh.ru/catalog/sensors/angle-sensor-l178-1-2] и CORRAIL 1000 Sensor HaslerRail AG [https://www.haslerrail.com/products-solutions/obe/speed-sensing-and-odometry/wave-reflection-based-speed-sensors/].

В качестве варианта реализации изобретения блок дискретных датчиков может включать набор электропневматических, электромеханических и электрических сигнализаторов, пороговых датчиков и реле обратных связей. Например, в качестве блока дискретных датчиков в составе заявленного изобретения могут использоваться контроллер крана машиниста ККМ-ЦМ ЦАКТ.421453.004 [https://www.elmeh.ru/catalog/raznoe-oborudovanie-dlya-zh-d/controller-crane-driver-kkm-tsm], сигнализатор давления ТУ 24.05.10.088-92 [https://docs.cntd.ru/document/415993686], реле температурное CR-810 [http://www.evroavtomatika-fif.ru/data/files/item_119.ru.pdf], реле времени CT-ERE [https://new.abb.com/products/ru/1SVR550107R5100/ct-ere], и релейные модули общего назначения- PLC-RPT [https://www.phoenixcontact.com/online/portal/ru?uri=pxc-oc-itemdetail:pid=2900299&library=ruru&tab=1].

В качестве варианта реализации изобретения устройство ввода аналоговых сигналов может представлять многоканальный аналого-цифровой преобразователь, предназначенный для измерения аналоговых сигналов встроенными аналоговыми входами, преобразования измеренных величин в значение физической величины и последующей передачи этого значения по цифровым проводным интерфейсам. Например, в качестве устройства ввода аналоговых сигналов в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство модуль аналогового ввода с универсальными входами (Ethernet) МВ210 [https://owen.msk.ru/goods/Modul-analogovogo-vvoda-MV210?mod_id=177663695].

В качестве варианта реализации изобретения устройство вывода дискретных сигналов может представлять собой модуль с возможностью управления состоянием его дискретных выводов по командам, поступающим в модуль по цифровым проводным интерфейсам. Например, в качестве устройства вывода дискретных сигналов в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство Модуль дискретного вывода (Ethernet) МУ210 (https://owen.msk.ru/goods/Modul-diskretnogo-vyvoda-MU210?from=MWM1&mod_id=177663699).

В качестве варианта реализации изобретения устройство ввода дискретных сигналов может представлять собой модуль для сбора данных со встроенных дискретных входов и передачи по цифровым проводным интерфейсам. Например, в качестве устройства ввода дискретных сигналов в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство Модуль дискретного ввода (Ethernet) МВ210 [https://owen-ufa.ru/shop/proizvoditeli/owen/moduli-diskretnogo-vvoda-mv210/?yclid=6580014690568765439].

В качестве варианта реализации изобретения, устройство интеграции с внешними системами (устройство цифровой проводной связи) может представлять собой преобразователь интерфейсов, имеющий в своем составе по меньшей мере один входной цифровой порт RS485, по меньшей мере один входной цифровой порт RS232, по меньшей мере один входной цифровой порт CAN, по меньшей мере один входной цифровой порт MVB, по меньшей мере один выходной порт интерфейса Ethernet. Преобразователь интерфейсов организовывает адаптацию данных, которые двухсторонне передаются между внешними устройствами с разного рода протоколами с целью обеспечения успешного отправления, принятия и расшифровки этих данных системой. Например, в качестве устройства интеграции с внешними системами в составе заявленного изобретения могут использоваться известные преобразователи интерфейсов RS-232/422/485 в Ethernet NPort 5450AI-M12-CT-T [https://moxa.ru/shop/com_v_ethernet/industrial/m12/nport-5450ai-m12-ct-t/], преобразователи интерфейса MVB в Ethernet RB-RTM/4B011 [https://www.amit-transportation.cz/en/produkt/tcn-trdp-communication/mvb-converters/], Промышленный конвертер CAN в Ethernet HD67419-E4V [https://www.microport.com.tw/en/prod/Various-Protocol-Converter-Series/CAN/CAN-to-Ethernet-IP.html].

В качестве варианта реализации изобретения устройство чтения напольных датчиков - балис может представлять собой устройство считывания, путем индуктивной накачки, автономных приемопередающих транспондеров с энергонезависимой памятью типа Eurobalise. Например, в качестве устройства чтения напольных датчиков - балис в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство BTM Bombardier Transportation [https://www.railway-technology.com/products/ertms-etcs/#bombardier-transportation-rail].

В качестве варианта реализации изобретения, устройство приема данных от спутниковых навигационных систем может представлять собой аппаратно-программное устройство, устанавливаемое на подвижной состав для определения его текущего местоположения, направления и скорости движения по сигналам не менее двух действующих глобальных навигационных спутниковых систем, обмена данными с другим бортовым оборудованием платформы, а также для обмена информацией по сетям подвижной радиотелефонной связи. Например, в качестве устройства приема данных от спутниковых навигационных систем в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство GNSS ПРИЕМНИК LEICA VIVA GS10 [https://leica-geosystems.com/ru/products/gnss-systems/receivers/leica-viva-gs10-gs25].

В качестве варианта реализации изобретения устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) может представлять собой комплекс устройств, автоматически повторяющих в кабине машиниста показания путевых светофоров, к которым приближается подвижной состав, независимо от профиля пути и погодных условий, допустимых скоростях проследования этих светофоров, а также параметров сигналов АЛСН (несущая частота и временные параметры сигнала). Например, в качестве устройства человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) в составе заявленного изобретения могут использоваться известные устройства ПАО «Электромеханика» Светофор локомотивный светодиодный СЛС [https://www.elmeh.ru/catalog/raznoe-oborudovanie-dlya-zh-d/traffic-light-locomotive-sls] и Блок индикации БИ - 3ПС [https://www.elmeh.ru/catalog/display-unit/blok-indikatsii-bi-4ps].

В качестве варианта реализации изобретения устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS) может представлять собой дисплейный модуль, предназначенный для отображения в режиме реального времени информации для функционала ERTMS. Например, в качестве устройства человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS) в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство - панельный компьютер компании Axiomtek модель GOT712-837 [https://www.axiomtek.com/Default.aspx?MenuId=Products&FunctionId=ProductView&ItemId=16370&C=GOT712-837&upcat=306].

В качестве варианта реализации изобретения устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса может представлять собой дисплейный модуль, предназначенный для отображения в режиме реального времени параметров работы основных узлов и оборудования и аппаратов подвижного состава, вода/ввода информации для машиниста, а также для вывода на экран аварийно-предупредительных сообщений о неисправностях, в случае их возникновения. Параметры отображаются на экране дисплея, в том числе с использованием паттернов визуализации в виде виртуальных приборов (амперметры, вольтметры и др.). Например, в качестве устройства человеко-машинного мультимедийного интерфейса в составе заявленного изобретения может использоваться известное устройство - панельный компьютер компании Axiomtek модель GOT-710-837-G-E3845-24VDC w/kp [https://www.axiomtek.com/Default.aspx?MenuId=Products&FunctionId=ProductView&ItemId=6451&upcat=306].

На фиг. 1 представлен вариант принципиальной схемы заявленного изобретения. Вычислительный блок 1 соединен с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, вычислительный блок соединен с устройством регистрации данных 3, устройство регистрации данных 3 соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, устройство контроля целостности поезда 4 соединено с устройством цифрового беспроводного информационного обмена 5, блок аналоговых датчиков 6 соединен с устройством ввода аналоговых сигналов 13, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации 7 соединено с устройством ввода аналоговых сигналов 13, устройство управления торможением поезда 8 соединено с устройством ввода аналоговых сигналов 13, устройство управления торможением поезда 8 соединено с устройством вывода дискретных сигналов 14, блок коммутации 9 соединен с устройством вывода дискретных сигналов 14, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации 10 соединен с устройством вывода дискретных сигналов 14, блок тахометров 11 соединен с устройством ввода дискретных сигналов 15, блок дискретных датчиков 12 соединен с устройством ввода дискретных сигналов 15, устройство цифрового беспроводного информационного обмена 5 соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, устройство ввода аналоговых сигналов 13 соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, устройство вывода дискретных сигналов 14 соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, устройство ввода дискретных сигналов 15 соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройством интеграции с внешними системами (устройством цифровой проводной связи) 16, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройством чтения напольных датчиков - балис 17, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройством приема данных от спутниковых навигационных систем 18, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройством человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) 19, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройством человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS) 20, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена 2 соединено с устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса 21.

Заявленное изобретение проиллюстрировано примерами реализации, изложенными ниже.

Пример 1.

В процессе адаптации заявленного изобретения для опытного использования в качестве бортовой системы безопасности на электровозе серии Н80М (электровоз серии ВЛ80 после глубокой модернизации [http://www.rcit.su/article010.html]) заказчик установил требования, в соответствии с которыми система БСБ-Е должна осуществлять регулировку текущей скорости движения не только с помощью пневматической тормозной системы (что является основным тормозным инструментом на ЖД транспорте), но и с помощью применения электродинамических тормозных систем, которыми оборудован данный тип электровоза.

Для реализации требования по использованию БСБ-Е на подвижном составе, оборудованном электродинамическими тормозами, в базовую комплектацию БСБ-Е (в которую входят вычислительный блок, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство регистрации данных, устройство контроля целостности поезда, устройство цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации, устройство управления торможением поезда, блок коммутации, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации, блок тахометров, блок дискретных датчиков, устройство ввода аналоговых сигналов, устройство вывода дискретных сигналов, устройство ввода дискретных сигналов, устройство интеграции с внешними системами (устройство цифровой проводной связи), устройство чтения напольных датчиков – балис, устройство приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса), внесены изменения. В частности, для инициализации электродинамических тормозов через дополнительные электромеханические реле блока коммутации произведена замена устройства вывода дискретных сигналов на подобное устройство с большим числом выводов (ОВЕН МУ210-411 [https://owen.ru/product/moduli_diskretnogo_vivoda_ethernet/documentation_and_software]). Также в целях контроля безопасного применения электродинамических тормозов произведена замена устройства ввода аналоговых сигналов на подобное устройство с большим числом каналов ввода сигналов от дополнительных датчиков тока и датчиков температуры (ОВЕН МУ210-501 [https://owen.msk.ru/goods/Moduli-analogovogo-vyvoda-Ethernet-MU210-501?from=ZTc1&mod_id=222970028]).

Возможность легкой адаптации Платформы БСБ-Е для работы с дополнительным оборудованием подвижного состава осуществляется за счет свойств заявленного изобретения - масштабируемости и модульности, суть которых заключается в возможности использования широкого спектра различных модулей. При необходимости такие модули могут быть дополнительно включены в состав системы или заменять существующие.

Таким образом, за счет свойств масштабируемости и модульности Платформы БСБ-Е произведена ее адаптация для работы с электродинамическими тормозными системами электровоза Н80М, что, в конечном итоге, приводит к повышению безопасности движения на железнодорожном транспорте, а также позволяет расширить арсенал оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Пример 2

В целях адаптации Единой цифровой бортовой платформы безопасности (БСБ-Е, Платформа БСБ-Е) для ее опытной эксплуатации и использования в качестве бортовой системы безопасности на вновь разработанном тепловозе серии ТЭМ14 - двухдизельный маневрово-вывозной тепловоз с электрической передачей (https://sinaratm.ru/products/teplovozy/tem14/), производителем тепловоза принято решение дополнительно оборудовать тепловоз системой контроля несанкционированного слива дизельного топлива и системой контроля несанкционированного доступа к силовой установке и оборудованию в подкапотном пространстве. Также была поставлена задача минимизировать вычислительные и аппаратные ресурсы и задействовать для этих целей устройства из состава Платформы БСБ-Е. С учетом специфики реализации указанных выше функций на тепловоз были установлены дополнительные аналоговые датчики расхода топлива (один погружной датчик ALZ 3720 [https://piezus.ru/products/pogruzhnye-datchiki-urovnja/alz-3720.html] в каждый топливный бак и датчик расхода в топливопровод на каждую дизельную установку DFM Industrial 7C T [https://sosgps.ru/monitoring-transporta/product/dfm-industrial]). Также на технологические люки в капоте тепловоза были установлены дискретные датчики контроля открытия MN202S [https://sensor365.ru/bezopasnost-na-proizvodstve/magnitnye-datchiki-bezopasnosti/mn202s-datchik-magnitnyj/]. Базовое оборудование БСБ-Е, включающее в свой состав вычислительный блок, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство регистрации данных, устройство контроля целостности поезда, устройство цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации, устройство управления торможением поезда, блок коммутации, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации, блок тахометров, блок дискретных датчиков, устройство ввода аналоговых сигналов, устройство вывода дискретных сигналов, устройство ввода дискретных сигналов, устройство интеграции с внешними системами (устройство цифровой проводной связи), устройство чтения напольных датчиков – балис, устройство приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса, было дополнено аналогичными унифицированными устройствами ввода аналоговых и дискретных сигналов для подключения требуемых датчиков.

Оценка ресурсов и производительности вычислительного блока платформы БСБ-Е показала, что реализация функций контроля несанкционированного слива топлива и несанкционированного доступа к силовой установке возможна без его замены на более мощный. Для реализации разработчиком и производителем тепловоза ТЭМ14 указанных функций в виде программного кода в вычислительном блоке платформы БСБ-Е был выделен изолированный виртуальный вычислитель (вычислительный поток) для хранения и запуска этого программного кода. Реализация разработчиком и производителем тепловоза ТЭМ14 программного кода производилась в единой среде разработки прикладного программного обеспечения для Платформы БСБ-Е, его конфигурирования, отладки, тестирования.

Потенциал платформы БСБ-Е для расширения ее функциональных возможностей, в том числе функций реализуемых непосредственно пользователем платформы БСБ-Е обеспечивается за счет фундаментальных свойств – модифицируемости и программно-аппаратной локализованной функциональной безопасности, суть которых заключается в предоставлении локального (изолированного от базовых функций) инструмента хранения и выполнения пользовательского программного кода. Данный подход исключает негативное влияние на функциональную безопасность и надежность платформы.

Таким образом, за счет свойств модифицируемости, локализованной функциональной безопасность и наличия единой среды разработки произведено расширение функциональных возможностей Платформы БСБ-Е, что позволило повысить уровень безопасности движения на железнодорожном транспорте, а также расширить арсенал оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Пример 3.

Работа заявленного изобретения при обнаружении опасного события (сбоя в работе радиоблокировки ERTMS).

Поездная ситуация

На участке железнодорожного пути, оборудованного системами интервального регулирования АЛС, а также системой радиоблокировки по стандарту ERTMS осуществляется движение грузового поезда (75 цистерн с опасным грузом и тепловоз, оборудованный системой безопасности на основе единой бортовой платформы безопасности (БСБ-Е)). Основным средством интервального регулирования на участке является система радиоблокировки, канал АЛС являлся резервным. Локомотивная бригада ведет поезд с максимально разрешенной скоростью, сформированной бортовой системой безопасности в соответствии с информацией, поступающей из центра радиоблокировки.

Возникновение опасной ситуации

В произвольный момент времени происходит ошибка в определении точного местоположения поезда (комбинация ошибок при измерении фактической скорости движения и ошибок при обработке информации с напольных датчиков «евробалис»). Это приводит к ситуации, при которой фактическое расстояние поезда до занятого другим поездом участка оказалось меньше, чем расстояние, учитываемое центром радиоблокировки. На основе ложных значений расстояния поезда до точки ограничения скорости из-за приближения к занятому участку, центр радиоблокировки формировал и передавал на локомотив информацию о допустимой скорости выше, чем значение скорости, разрешенной для обеспечения безопасного движения поезда.

Предотвращение аварии

Бортовая система безопасности БСБ-Е параллельно с приемом информации от центра радиоблокировка принимает и дешифрирует сигналы АЛСН из рельсовых цепей. По показаниям АЛСН также производится расчет допустимой скорости движения. В определенный момент времени сигнал АЛСН в рельсовой цепи сменяется на более запрещающий (с зеленого кода светофора на желтый код светофора). Это свидетельствует о приближении поезда к занятому участку. В этой ситуации допустимая скорость движения поезда, рассчитанная по ошибочным данным из центра радиоблокировки оказывается выше, чем допустимая скорость, рассчитанная по показаниям сигналов АЛСН. При этом фактическая скорость движения поезда оказывается выше, чем допустимая скорость по сигналам АЛСН. Бортовая система безопасности проводит сравнение двух расчетные допустимых скоростей движения и в качестве более безопасной выбирает наименьшую расчетную скорость. В данном случае это максимально допустимая скорость по сигналам АЛСН. Система сравнивает эту скорость с фактическим значением скорости поезда и принимает решение о применении автоматического пневматического торможения. Применение торможения поезда сопровождается информированием машиниста о нарушении скоростного режима по причине завышения допустимой скорости по данным от центра радиоблокировки. Применение системой безопасности автоматического пневматического торможения, инициированного превышением фактической скорости движения поезда выше допустимой скорости (сформированной по сигналам АЛСН), позволило предотвратить потенциально опасную ситуацию, которая могла бы привести к столкновению двух поездов.

Таким образом, использование заявленного изобретения приводит к повышению безопасности движения на железнодорожном транспорте, а также позволяет расширить арсенал оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Пример 4.

Работа заявленного изобретения при опасном событии - нарушении целостности рельс (излом, выброс, вандализм).

Поездная ситуация

На участке железнодорожного пути, оборудованного системами интервального регулирования АЛС, а также системой радиоблокировки по стандарту ERTMS осуществляется движение грузового поезда (75 цистерн с опасным грузом и тепловоз, оборудованный системой безопасности на основе единой бортовой платформы безопасности (БСБ-Е)). Основным средством интервального регулирования на участке является система радиоблокировки, канал АЛС являлся резервным. Локомотивная бригада ведет поезд с максимально разрешенной скоростью, сформированной бортовой системой безопасности в соответствии с информацией, поступающей из центра радиоблокировки.

Возникновение опасной ситуации

Железнодорожный путь впереди лежащего блок-участка потерял целостность за счет действия внешних факторов, что привело к излому или выбросу рельс. Центр радиоблокировки, а также оборудование в составе бортовой системы безопасности, работающее по данным от центра радиоблокировки подобную опасную ситуацию детектировать не в состоянии. По этой причине поезд продолжает следовать по маршруту без снижения фактической скорости движения.

Предотвращение аварии

Бортовая система безопасности параллельно с приемом информации от центра радиоблокировки принимает и дешифрирует сигналы АЛСН из рельсовых цепей, по показаниям которых также производится расчет допустимой скорости движения. При въезде поезда на блок участок с нарушением целостности рельс, оборудование приема и дешифрации информации из рельсовых цепей (сигналы АЛСН) зафиксировало отсутствие сигнала, так как с нарушением целостности рельса произошел обрыв электрической рельсовой цепи. По стандартам обеспечения безопасности движения отсутствие сигнала в рельсовой цепи длительностью равной или более длительности трех кодовых посылок сигнала АЛСН приводит к автоматической установке текущей допустимой скорости движения поезда не более 20 км/ч. В этой ситуации, допустимая скорость движения поезда, рассчитанная по данным из центра радиоблокировки оказывается выше, чем допустимая скорость, сформированная бортовой системой безопасности по факту отсутствия сигнала АЛСН в рельсовой цепи. При этом фактическая скорость движения поезда оказалась выше, чем допустимая скорость по сигналам АЛСН. Бортовая система безопасности проводит сравнение двух расчетные допустимых скоростей движения и в качестве более безопасной выбирает наименьшую расчетную скорость, в данном случае скорость по сигналам АЛСН, сравнивает эту скорость с фактическим значением скорости поезда и принимает решение о применении автоматического экстренного пневматического торможения. Применение торможения поезда сопровождается информированием машиниста о потенциально опасной ситуации о возможном изломе рельса на впереди лежащем участке пути. Также БСБ-Е уведомляет машиниста о возможности возобновления движения поезда с минимально возможной скоростью движения с особой бдительностью. В случае визуального подтверждения излома рельса машинист может гарантированно остановить поезд. Применение системой безопасности автоматического экстренного пневматического торможения, инициированного фактом превышением фактической скорости движения поезда над допустимой скоростью, позволило предотвратить опасную ситуацию крушения или схода поезда с рельс.

Таким образом, использование заявленного изобретения приводит к повышению безопасности движения на железнодорожном транспорте, а также позволяет расширить арсенал оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Пример 5.

Повышение безопасности движения за счет свойства безопасной и эффективной «бесшовной» интеграции заявленного изобретения при работе с различными системами интервального регулирования.

Поездная ситуация

Железнодорожный состав (грузовой или пассажирский поезд) осуществляет движение по маршруту следования, на котором происходит смена системы интервального регулирования, например, с системы АЛС на систему радиоблокировки или наоборот.

Развитие ситуации

Данная ситуация возникает на достаточно загруженных участках движения при пересечении границ Российской Федерации и европейских стран Балтийского региона, Монголии, где ширина железнодорожной колеи составляет 1520 мм. При этом, в России интервальное регулирование преимущественно осуществляется системой АЛС, а в указанных выше странах - с помощью системы радиоблокировки. Ширина колеи позволяет без смены локомотива и колесных тележек вагонов продолжить движение, однако отсутствие на борту локомотива оборудования для работы обеих систем интервального регулирования вынуждает эксплуатационную организацию производить смену локомотива в зависимости от действующей системы интервального регулирования по впереди лежащего маршрута следования. Смена локомотива в поезде сопровождается проведением большого объема маневровых работ по доставке сменного локомотива к поезду, обороту сменяемого локомотива, а также процедурой расцепки и сцепки сменяемых локомотивов с поездом. Каждая из этих манипуляций является причиной потенциально возможных опасных ситуаций, например при расцепке и сцепке локомотивов с составом производится перекрытие тормозной магистрали с последующим ее соединением. Известны случаи, когда в поезде тормозная магистраль оставалась перекрытой, что приводило к аварийным ситуациям. Как показывает статистика нарушений безопасности движения железнодорожного транспорта наибольшее их число происходит при выполнении маневровых работ [https://railway.rostransnadzor.gov.ru/novosti/document/65522].

Применение заявленного изобретения в качестве бортовой системы безопасности на локомотиве позволяет избежать негативных факторов смены локомотива при смене системы интервального регулирования. Более того, при использовании заявленного изобретения смена системы интервального регулирования проводится без остановки поезда. В процессе движения, без снижения фактической скорости поезда БСБ-Е переходит на работу на другую систему интервального регулирования. При этом производится информирование машиниста о факте смены системы интервального регулирования.

Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет повысить уровень безопасности движения на железнодорожном транспорте, снизить количество используемого напольного оборудования, а также расширяет арсенал оборудования, применяемого в составе систем безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Изобретение относится к бортовым средствам безопасности движения железнодорожного транспорта, с возможностью адаптации и масштабирования. Система включает вычислительный блок, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство регистрации данных, устройство контроля целостности поезда, устройство цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации, устройство управления торможением поезда, блок коммутации, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации, блок тахометров, блок дискретных датчиков, устройство ввода аналоговых сигналов, устройство вывода дискретных сигналов, устройство ввода дискретных сигналов, устройство интеграции с внешними системами, устройство чтения напольных датчиков - балис, устройство приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АСЛН), устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса. Достигается повышение безопасности движения. 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бортовая система безопасности движения железнодорожного транспорта, включающая вычислительный блок, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство регистрации данных, устройство контроля целостности поезда, устройство цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации, устройство управления торможением поезда, блок коммутации, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации, блок тахометров, блок дискретных датчиков, устройство ввода аналоговых сигналов, устройство вывода дискретных сигналов, устройство ввода дискретных сигналов, устройство интеграции с внешними системами, устройство чтения напольных датчиков - балис, устройство приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АСЛН), устройство человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство человеко-машинного мультимедийного интерфейса, при этом вычислительный блок соединен с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, вычислительный блок соединен с устройством регистрации данных, устройство регистрации данных соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство контроля целостности поезда соединено с устройством цифрового беспроводного информационного обмена, блок аналоговых датчиков соединен с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации соединено с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство управления торможением поезда соединено с устройством ввода аналоговых сигналов, устройство управления торможением поезда соединено с устройством вывода дискретных сигналов, блок коммутации соединен с устройством вывода дискретных сигналов, блок исполнительных устройств и устройств сигнализации соединен с устройством вывода дискретных сигналов, блок тахометров соединен с устройством ввода дискретных сигналов, блок дискретных датчиков соединен с устройством ввода дискретных сигналов, устройство цифрового беспроводного информационного обмена соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство ввода аналоговых сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство вывода дискретных сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство ввода дискретных сигналов соединено с устройством внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством интеграции с внешними системами, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством чтения напольных датчиков - балис, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством приема данных от спутниковых навигационных систем, устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного интерфейса автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН), устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного интерфейса европейской системы управления железнодорожным движением (ERTMS), устройство внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена соединено с устройством человеко-машинного мультимедийного интерфейса.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве вычислительного блока используется центральный вычислитель в связке с модулем контроля безопасности уровня функциональной безопасности SIL4.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства внутрисистемного цифрового интерфейса информационного обмена используется многопортовый управляемый Ethernet коммутатор.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства регистрации данных используется автономный блок промышленной системы сбора данных, включающий по меньшей мере один цифровой порт ввода информации и по меньшей мере один порт ввода сигналов.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства контроля целостности поезда используется выносное устройство, выполняющее сбор и передачу параметров движения по радиоканалу в вычислительный блок.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства цифрового беспроводного информационного обмена используется по меньшей мере один абонентский терминал пакетного радиообмена дальнего поля действия и по меньшей мере один терминал ближнего поля действия.

7. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок аналоговых датчиков включает набор аналоговых электроизмерительных приборов.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что набор аналоговых электроизмерительных приборов включает в себя по меньшей мере один пневмоэлектрический датчик давления, по меньшей мере один датчик температуры и по меньшей мере один тензоизмерительный датчик.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации используется техническое решение, обеспечивающее индуктивную связь с электрическими рельсовыми цепями.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что в качестве технического решения, обеспечивающего индуктивную связь с электрическими рельсовыми цепями, используются катушки приемные локомотивные.

11. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства управления торможением поезда используется электропневматический аппарат, обеспечивающий регулировку давления в тормозной системе подвижного состава под воздействием управляющих электрических сигналов.

12. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок коммутации включает набор, состоящий из по меньшей мере одного устройства, выбранного из электромагнитного реле, твердотельного реле и силового ключа.

13. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок исполнительных устройств и устройств сигнализации включает набор управляющих элементов следующих типов: кнопки и клавиши; рычажные переключатели; поворотные переключатели и регуляторы; рычаги управления; ножные органы управления; сигнальные извещатели.

14. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок тахометров представляет собой набор, включающий по меньшей мере один осевой датчик угла поворота и по меньшей мере один измеритель радарного типа.

15. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок тахометров представляет собой набор, включающий по меньшей мере два осевых датчика угла поворота, расположенных на разных колесных парах локомотива.

16. Система по п. 1, отличающаяся тем, что блок дискретных датчиков включает по меньшей мере один электрический сигнализатор, по меньшей мере один пороговый датчик и по меньшей мере одно реле обратных связей.

17. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства ввода аналоговых сигналов используется многоканальный аналого-цифровой преобразователь.

18. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства вывода дискретных сигналов используется модуль с возможностью управления состоянием его дискретных выводов по командам, поступающим в модуль по цифровым проводным интерфейсам.

19. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства ввода дискретных сигналов используется модуль для сбора данных со встроенных дискретных входов и последующей их передачи по цифровым проводным интерфейсам. 20. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства интеграции с внешними системами используется преобразователь интерфейсов, имеющий в своем составе по меньшей мере один входной цифровой порт RS485, по меньшей мере один входной цифровой порт RS232, по меньшей мере один входной цифровой порт CAN, по меньшей мере один входной цифровой порт MVB, по меньшей мере один выходной порт интерфейса Ethernet.

21. Система по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве устройства чтения напольных датчиков - балис используется устройство считывания автономных приемопередающих транспондеров с энергонезависимой памятью.