Способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий Российский патент 2022 года по МПК B61L3/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для повышения уровня безопасности движения поездов в системах интервального регулирования движения поездов, оборудованных автоматической блокировкой с рельсовыми цепями, в которых сигналы для каналов «путь - путь» и «путь - локомотив» различаются между собой.

Уровень техники

Оборудование систем интервального регулирования движения поездов, выполненных преимущественно на релейной элементной базе, подвержено воздействиям со стороны обслуживающего и ремонтного персонала. Ряд таких воздействий, описанных в открытых источниках, например в Информационном письме по случаю транспортного происшествия допущенного 03.08.2021 на перегоне Алеур - Бушулей Забайкальской железной дороги - филиала ОАО «РЖД», https://uugzdn.tu.rostransnadzor.gov.ru/новости/novostiural/document/70920), приводит к изменению алгоритма работы системы интервального регулирования движения поездов и, как следствие, к снижению уровня безопасности движения поездов и их столкновениям.

Для систем интервального регулирования движения поездов с централизованным размещением аппаратуры или с децентрализованным размещением аппаратуры и наличием дополнительного канала (помимо рельсовой линии) между отдельными сигнальными установками, в которых сигналы для каналов «путь - путь» и «путь - локомотив» различаются между собой, вмешательство со стороны обслуживающего и ремонтного персонала характеризуется как изменением сигналов, подаваемых на вход сигнальной установки, так и изменением алгоритма обработки данных сигналов посредством изменения монтажа. В известных системах, в частности в автоматической блокировке с тональными рельсовыми цепями АБТЦ (https://www.dieselloc.ru/avtoblokirovka-i-pereezdnaya-signalizatsiya/avtoblokirovka-s-tonalnymi-relsovymi-tsepyami.html) имеется существенный недостаток, заключающийся в отсутствии технических средств для контроля целостности алгоритма их работы, а также контроля за соответствием выходных сигналов, формируемых сигнальной установкой (точкой) и сигналов на ее входе.

Известен способ интервального регулирования движения поездов на перегоне с автоблокировкой (RU 2491198 C1, B61L 3/12, B61L 25/00, 27.08.2013). Способ включает в себя проверку аппаратурой контроля рельсовых цепей свободности путевых участков на основе правильности последовательности занятия и освобождения одним и тем же поездом всех рельсовых цепей путевого участка и передачу на локомотив кодовых сигналов, несущих информацию о количестве свободных путевых участков по ходу движения поезда и об ограничениях скорости движения, прием и декодирование на локомотиве кодовых сигналов и управление движением поезда с обеспечением безопасного торможения и остановки перед препятствиями. При этом принятые на локомотиве кодовые сигналы аппаратуры рельсовых цепей контролируют на достоверность, при каждом прохождении локомотивом поезда очередной границы между смежными рельсовыми цепями на локомотиве формируют и передают по дополнительному радиоканалу цифровой связи на посты электрической централизации станций, ограничивающих перегон, кодовую телеграмму с текущими координатами местонахождения локомотива, номером его поезда, маршрута его следования и признаком целостности состава, сравнивают эти данные с результатами проверки аппаратурой контроля рельсовых цепей свободности путевых участков и при выдаче аппаратурой рельсовых цепей недостоверных сигналов формируют разрешение проследования поезда через путевые участки на основании информации кодовой телеграммы.

Данный способ хотя и позволяет повысить надежность системы и пропускную способность железных дорог, но обладает недостатком, связанным с отсутствием контроля вмешательства в логику работы сигнальных установок со стороны обслуживающего и ремонтного персонала.

Наиболее близким по своей технической сущности является способ интервального регулирования движения поездов, реализуемый посредством микропроцессорной автоматической блокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением аппаратуры и дублированными каналами передачи информации АБТЦ-М и ее модификаций (https://www.irz.ru/products/20/73.htm). Способ заключается в том, что контролируют посредством аппаратуры контроля рельсовых цепей свободности путевых участков; контролируют проследование поезда по перегону путем контроля за последовательным занятием и освобождением рельсовых цепей блок-участков; в случае несоблюдения логики проследования поезда по перегону ограждают блок-участок, на котором в последний раз зафиксировалось нахождение поезда; обнаруживают ложную занятость рельсовых цепей. В зависимости от поездной обстановки формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и / или количестве свободных перед поездом блок-участков. Указанный способ взят за прототип.

Несмотря на достоинства, заключающиеся в контроле проследования поезда по перегону и обнаружении ложной занятости, известный способ имеет существенный недостаток, который заключается в отсутствии возможности обнаружения вмешательства в работу сигнальных установок, формирующих и передающих сигналы.

Раскрытие изобретения

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, заключается в повышении уровня безопасности движения поездов.

Технический результат достигается тем, что способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий, характеризуется тем, что контролируют посредством аппаратуры рельсовых цепей свободность путевых участков. В зависимости от состояния ограждаемого путевого участка и сигнального показания впередистоящего путевого светофора управляют посредством сигнальных установок сигнальными показаниями каждого путевого светофора. При этом передают сигналы о состоянии путевых светофоров между соседними сигнальными установками. В зависимости от поездной обстановки и / или показаний путевых светофоров формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и / или количестве свободных перед поездом блок-участков. При этом дополнительно непрерывно регистрируют текущее состояние сигнальных и путевых реле, определяют по состоянию сигнальных реле отдельной сигнальной установки тип сигнала, формируемого сигнальной установкой, и регистрируют его. Дополнительно непрерывно логически контролируют проследование поездов по перегону по типам сигналов, формируемых сигнальными установками с учетом режима действия станционных входных и выходных станционных сигнальных установок таким образом, что: фиксируют выход поезда на перегон по запрещающему типу сигнала первой попутной проходной сигнальной установки; фиксируют покидание поездом перегона после формирования запрещающего типа сигнала входной сигнальной установкой и любого разрешающего типа сигнала предвходной проходной сигнальной установкой; контролируют текущее прохождение поезда по перегону путем наблюдения за последовательным формированием запрещающих типов сигналов каждой попутной проходной сигнальной установкой. При этом обнаруживают коллизии, признаками которых служат:

1) формирование любой проходной сигнальной установкой запрещающего типа сигнала в отсутствии запрещающего типа сигнала, формируемого предыдущей попутной проходной сигнальной установкой или следующей попутной сигнальной установкой;

2) формирование любой проходной сигнальной установкой разрешающего типа сигнала, требующего ограничения скорости большей, чем тип сигнала, формируемого следующей за ней сигнальной установкой, если это не предусматривает особенности путевой инфраструктуры;

3) отсутствие формирования любой проходной сигнальной установкой запрещающих типов сигналов при наличии на перегоне по крайней мере одного поезда;

4) формирование любого разрешающего типа сигнала проходной сигнальной установкой, если: предыдущий тип сигнала, формируемого сигнальной установкой был запрещающим, текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками не являются запрещающими или текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками являются запрещающим и присутствовали до формирования разрешающего типа сигнала рассматриваемой проходной сигнальной установки;

5) несоответствие типа сигнала, формируемого любой проходной сигнальной установкой и состояния соответствующего путевого реле.

При этом при обнаружении регистрируют номера пути и блок-участка, соответствующего обнаруженной коллизии, и формируют известительные сигналы к дежурно-диспетчерскому персоналу и поездам, находящимся на соответствующем пути перегона и приближающимся к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии. При приближении к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии, на расстояние одного блок-участка формируют и передают к поезду сигнал об ограничении допустимой скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению поезда.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан блок-схема алгоритма, реализуемого напольным оборудованием системы интервального регулирования движения поездов, основанной на способе интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий (фигура).

Согласно блок-схеме алгоритма непрерывно пока осуществляется процесс интервального регулирования движения поездов регистрируют текущие состояния сигнальных и путевых реле. Согласно зарегистрированным состояниям сигнальных реле определяют и регистрируют типы сигналов, формируемых каждой сигнальной установкой. На основе типов сигналов, формируемых сигнальными установками, логически контролируют прохождение поездов по перегонам. Обнаруживают коллизии. Если коллизия обнаружена, то формируют и передают известительный сигнал к дежурно-диспетчерскому персоналу и поездам, находящимся на соответствующем пути перегона и приближающимся к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии.

Работа бортового оборудования системы, реализующей заявляемый способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий, на чертеже не показана.

Осуществление изобретения

Способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий реализуется следующим образом (фигура).

Под коллизией в заявляемом изобретении понимается любое изменение алгоритма работы системы интервального регулирования движения поездов, при котором наблюдается несоответствие формируемых ею сигналов текущей поездной обстановке и снижается уровень безопасности движения поездов.

Посредством аппаратуры рельсовых цепей определяют текущее состояние каждого участка пути перегона. В зависимости от состояния рельсовых цепей ограждаемого путевого участка, а также от сигнального показания следующего по направлению движения пути перегона путевого светофора управляют посредством сигнальной установки (релейной, релейно-процессорной или микропроцессорной схемы) сигнальным показанием каждого путевого светофора. В зависимости от поездной обстановки и / или показаний путевых светофоров формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и / или количестве свободных перед поездом блок-участков. Сигналы формируют посредством оборудования сигнальных установок с помощью частотных или амплитудных модуляторов и передаются на поезда посредством линий индуктивной связи, выполненных в виде рельсовой линии рельсовой цепи. При этом сигналы для каналов «путь - путь» и «путь - локомотив» различаются между собой, в связи с чем для передачи информации о состоянии путевых светофоров между соседними сигнальными установками используют по крайней мере одну проводную или беспроводную линию связи, отличную от рельсовой линии, в частности - проводные линии автоблокировки, проложенные вдоль участка железной дороги.

В отсутствии вмешательств со стороны обслуживающего и ремонтного персонала способ интервального регулирования движения поездов соответствует прототипу и другим системам известного уровня техники.

В случае неисправности в работе оборудования системы интервального регулирования движения поездов (ложной занятости, неисправности оборудования сигнальной установки, в частности приемного оборудования рельсовых цепей, цепей управления сигнальной установки и т.п.) на соответствующем путевом светофоре включается запрещающее показание. Это приводит к резкому снижению пропускной способности участка железных дорог. Функция устранения такой неисправности возложена на обслуживающий и ремонтный персонал железных дорог. В случае полного устранения неисправности алгоритм работы системы не нарушается, т.к. не нарушаются цепочки передачи информации: от аппаратуры рельсовых цепей к сигнальной установке (текущее состояние рельсовых цепей участка пути и следующего по направлению движения светофора), от смежной сигнальной установки к рассматриваемой сигнальной установке по проводному или беспроводному каналу и от сигнальной установки к светофору (обработка информации, выбор сигнального показания в зависимости от состояния ограждаемых рельсовых цепей участка пути и следующего по направлению движения светофора / сигнальной установки).

В отсутствии возможности оперативного устранения неисправности обслуживающий и ремонтный персонал в целях обеспечения потребной пропускной способности может изменять монтаж между отдельными компонентами, блоками или устройствами сигнальных установок, обеспечивая разрешающее показание проходного светофора (в подавляющем большинстве случаев требующее ограничения скорости): подпитки путевого реле, подпитки сигнальных реле и т.п. Тем самым измененный монтаж будет обеспечивать формирование сигналов к светофору и к бортовой аппаратуре поездов, не соответствующих текущей поездной обстановке.

Для возможности обнаружения изменений монтажа, приводящих к изменению алгоритма работы оборудования систем интервального регулирования движения поездов, а, значит, являющийся коллизией, непрерывно регистрируют текущее состояние сигнальных и путевых реле. Это возможно как посредством встроенных диагностических возможностей системы интервального регулирования движения поездов, так и оборудования внешних по отношению к ней систем, в частности системы диспетчерского контроля, диспетчерской централизации, мониторинга и диагностики. Во всех случаях используют контроллеры, с одной стороны подключенные к оборудованию системы интервального регулирования движения поездов, а с другой стороны включенные в сеть передачи данных, подключенной в свою очередь к специальному анализатору - микропроцессорной или релейной схеме или промышленной электронно-вычислительной машине. В качестве контроллеров используют, в частности программируемые индустриальные контроллеры программируемые ПИК-10 (аналогово-цифровые сигналы), ПИК-120 (цифровые сигналы) и их модификации.

На основе полученных данных о состоянии сигнальных реле каждой отдельной сигнальной установки непрерывно определяют тип сигнала, формируемого сигнальной установкой, и регистрируют его. Определение типа сигнала осуществляют посредством анализатора - микропроцессорной или релейной схемы или промышленной электронно-вычислительной машины. Тип сигнального показания всегда стоит в соответствии с каким-либо состоянием сигнальных реле сигнальной установки. Обычно в состав сигнальной установки входят реле желтого огня «Ж» и реле зеленого огня «З». Например, если все сигнальные реле («Ж» и «З») находятся без питания, то сигнальной установкой формируется запрещается сигнал красного огня «КЖ». Если все сигнальные реле («Ж» и «З») находятся под питанием, то сигнальной установкой формируется сигнал зеленого огня «З». Если сигнальное реле «З» обесточено, а сигнальное реле «Ж» под током, то сигнальной установкой формируется разрешающий сигнал, требующий ограничения скорости движения, «Ж». Типы сигнальных показаний определяют в соответствии с действующей на железной дороге Инструкции по сигнализации, например Приложения № 7 к Правилам технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (Приказ Минтранса России от 21.12.2010 N 286 (ред. от 25.12.2018). Зарегистрировано в Минюсте России 28.01.2011 N 19627, https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_110021/3ade8a9c6782a26762a87fca524237a54e0ef6ed/).

Кроме того, непрерывно логически контролируют проследование поездов по перегону по типам сигналов, формируемых сигнальными установками с учетом режима действия станционных входных и выходных станционных сигнальных установок. Контроль осуществляют следующим образом. Сначала фиксируют выход каждого поезда на перегон по запрещающему типу сигнала первой попутной проходной сигнальной установки. Контролируют текущее прохождение каждого поезда по перегону путем наблюдения за последовательным формированием запрещающих типов сигналов каждой попутной проходной сигнальной установкой. Фиксируют покидание поездом перегона после формирования запрещающего типа сигнала входной сигнальной установкой и любого разрешающего типа сигнала предвходной проходной сигнальной установкой.

Контроль проследование поездов по перегону осуществляют также посредством анализатора - микропроцессорной или релейной схемы или промышленной электронно-вычислительной машины. Контроль проследования поездов по перегону по типам сигналов, формируемых сигнальными установками с учетом режима действия станционных входных и выходных станционных сигнальных установок, позволяет контролировать алгоритм работы системы интервального регулирования движения поездов не по правильности работы рельсовых цепей - отдельных ее компонентов, а по работе оборудования, принимающего ответственные решения о выдаче приказов разрешения на движения в форме сигналов проходных светофоров, сигналов автоматической локомотивной сигнализации, передаваемых по каналу «путь - локомотив» и т.д. Тем самым контролируются не только входные сигналы, поступающие на вход обработчика системы интервального регулирования движения поездов, но и алгоритм работы обработчика.

При этом обнаруживают коллизии, признаками которых служат:

1) формирование любой проходной сигнальной установкой запрещающего типа сигнала в отсутствии запрещающего типа сигнала, формируемого предыдущей попутной проходной сигнальной установкой или следующей попутной сигнальной установкой;

2) формирование любой проходной сигнальной установкой разрешающего типа сигнала, требующего ограничения скорости большей, чем тип сигнала, формируемого следующей за ней сигнальной установкой, если это не предусматривает особенности путевой инфраструктуры;

3) отсутствие формирования любой проходной сигнальной установкой запрещающих типов сигналов при наличии на перегоне по крайней мере одного поезда;

4) формирование любого разрешающего типа сигнала проходной сигнальной установкой, если: предыдущий тип сигнала, формируемого сигнальной установкой был запрещающим, текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками не являются запрещающими или текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками являются запрещающим и присутствовали до формирования разрешающего типа сигнала рассматриваемой проходной сигнальной установки;

5) несоответствие типа сигнала, формируемого любой проходной сигнальной установкой и состояния соответствующего путевого реле.

Каждый из приведенных признаков может возникнуть в ходе изменения монтажа оборудования системы интервального регулирования движения поездов или при наличии ложной свободности участка пути, вызванного отклонением параметров верхнего строения пути (поверхности катания рельсов) или поездного шунта (профиля обточки колесных пар и т.п.).

Обнаружение коллизий осуществляют также посредством анализатора - микропроцессорной или релейной схемы или промышленной электронно-вычислительной машины по обнаружению соответствующих признаков коллизии. При обнаружении коллизии регистрируют номера пути и блок-участка, соответствующего обнаруженной коллизии.

Далее формируют известительные сигналы к дежурно-диспетчерскому персоналу и поездам, находящимся на соответствующем пути перегона и приближающимся к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии. Тем самым обеспечивается предварительное информирование причастного персонала железных дорог об отсутствии правильной работы отдельной сигнальной установки системы интервального регулирования движения поездов, снижается уровень неопределенности, при котором данным персоналом предстоит принимать решения о реализации процесса движения поездов, а, значит, осуществляется повышение его уровня безопасности.

При приближении к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии, на расстояние одного блок-участка формируют и передают к поезду сигнал об ограничении допустимой скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению поезда. Сигнал формируется путевыми устройствами и передается к поезду по каналам автоматической локомотивной сигнализации: по линиями индуктивной связи (рельсовым линиям или стационарным шлейфам, проложенным определенным образом вдоль оси пути) или по радиоканалу. Получение на поезде сигнала об ограничении допустимой скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению поезда, позволяет далее реализовать физическое ограничение скорости посредством алгоритмов работы бортовых устройств безопасности, исключая или по крайней мере существенно снижая последствия столкновения поездов на перегоне.

Реализация предлагаемого способа интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий позволяет повысить уровень безопасности движения поездов за счет обнаружения и оперативного предупреждения локомотивных бригад и дежурно-диспетчерского персонала о вмешательстве в работу оборудования систем интервального регулирования движения поездов, а также за счет снижения уровней фактической и допустимой скоростей при проследовании блок-участка, огражденного сигнальной установкой, сигнальное показание которой не соответствует текущей поездной обстановке.

Изобретение относится к методам интервального регулирования движения поездов. В способе непрерывно регистрируют текущее состояние сигнальных и путевых реле, определяют по состоянию сигнальных реле отдельной сигнальной установки тип сигнала, формируемого сигнальной установкой, и регистрируют его. Дополнительно непрерывно логически контролируют проследование поездов по перегону по типам сигналов, формируемых сигнальными установками с учетом режима действия станционных входных и выходных станционных сигнальных установок таким образом, что: фиксируют выход поезда на перегон по запрещающему типу сигнала первой попутной проходной сигнальной установки; фиксируют покидание поездом перегона после формирования запрещающего типа сигнала входной сигнальной установкой и любого разрешающего типа сигнала предвходной проходной сигнальной установкой; контролируют текущее прохождение поезда по перегону путем наблюдения за последовательным формированием запрещающих типов сигналов каждой попутной проходной сигнальной установкой. При этом обнаруживают коллизии, регистрируют номера пути и блок-участка, соответствующего обнаруженной коллизии, и формируют известительные сигналы к дежурно-диспетчерскому персоналу и поездам, находящимся на соответствующем пути перегона и приближающимся к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии. При приближении к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии, на расстояние одного блок-участка формируют и передают к поезду сигнал об ограничении допустимой скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению поезда. Достигается повышение уровня безопасности движения поездов. 1 ил.

Способ интервального регулирования движения поездов с использованием блок-участков и обнаружением коллизий, при котором контролируют посредством аппаратуры рельсовых цепей свободность путевых участков; в зависимости от состояния ограждаемого путевого участка и сигнального показания впередистоящего путевого светофора управляют посредством сигнальных установок сигнальными показаниями каждого путевого светофора; передают сигналы о состоянии путевых светофоров между соседними сигнальными установками; в зависимости от поездной обстановки и/или показаний путевых светофоров формируют и передают на поезда к бортовой аппаратуре сигналы, содержащие информацию о допустимой скорости и/или количестве свободных перед поездом блок-участков, отличающийся тем, что непрерывно регистрируют текущее состояние сигнальных и путевых реле; определяют по состоянию сигнальных реле отдельной сигнальной установки тип сигнала, формируемого сигнальной установкой, и регистрируют его; логически контролируют проследование поездов по перегону по типам сигналов, формируемых сигнальными установками с учетом режима действия станционных входных и выходных станционных сигнальных установок таким образом, что фиксируют выход поезда на перегон по запрещающему типу сигнала первой попутной проходной сигнальной установки; фиксируют покидание поездом перегона после формирования запрещающего типа сигнала входной сигнальной установкой и любого разрешающего типа сигнала предвходной проходной сигнальной установкой; контролируют текущее прохождение поезда по перегону путем наблюдения за последовательным формированием запрещающих типов сигналов каждой попутной проходной сигнальной установкой; обнаруживают коллизии, признаками которых служат:

1) формирование любой проходной сигнальной установкой запрещающего типа сигнала в отсутствие запрещающего типа сигнала, формируемого предыдущей попутной проходной сигнальной установкой или следующей попутной сигнальной установкой;

2) формирование любой проходной сигнальной установкой разрешающего типа сигнала, требующего ограничения скорости большей, чем тип сигнала, формируемого следующей за ней сигнальной установкой, если это не предусматривает особенности путевой инфраструктуры;

3) отсутствие формирования любой проходной сигнальной установкой запрещающих типов сигналов при наличии на перегоне по крайней мере одного поезда;

4) формирование любого разрешающего типа сигнала проходной сигнальной установкой, если предыдущий тип сигнала, формируемого сигнальной установкой, был запрещающим, текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками, не являются запрещающими или текущие типы сигналов, формируемые предыдущей или следующей сигнальными установками, являются запрещающим и присутствовали до формирования разрешающего типа сигнала рассматриваемой проходной сигнальной установки;

5) несоответствие типа сигнала, формируемого любой проходной сигнальной установкой, и состояния соответствующего путевого реле;

регистрируют номера пути и блок-участка, соответствующего обнаруженной коллизии;

при обнаружении коллизии формируют известительные сигналы к дежурно-диспетчерскому персоналу и поездам, находящимся на соответствующем пути перегона и приближающимся к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии; при приближении к блок-участку с номером, соответствующим обнаруженной коллизии, на расстояние одного блок-участка формируют и передают к поезду сигнал об ограничении допустимой скорости до уровня, обеспечивающего возможность остановки при обнаружении препятствия движению поезда.