Система интервального регулирования движения поездов Российский патент 2022 года по МПК B61L21/10 B61L23/18 

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

Известна система интервального регулирования движения поездов, содержащая микропроцессорную систему централизации стрелок и сигналов, связанную через систему объектных контроллеров со светофорами, приводами стрелок, релейным интерфейсом, а также со стационарными техническими средствами цифрового радиоканала для передачи данных к бортовой ЭВМ, выполненной в виде бортовой системы безопасности локомотивов, вдоль перегонов расположены реперные датчики, выполненные в виде балис, представляющих собой систему точечной передачи данных, а также стационарно расположенные радио блок-центры, связанные с микропроцессорной системой централизации стрелок и сигналов и с системой диспетчерской централизации, на мониторах которой отображается местоположение поездов в реальном времени. Микропроцессорная система централизации стрелок и сигналов, радио блок-центр и система диспетчерской централизации связаны между собой по принципу обратной связи, а бортовая система безопасности связана с радио блок-центром, системой точечной передачи данных на основе балис и системой контроля целостности поезда, радио блок-центр снабжен терминалом контроля технического состояния устройств радио блок-центра, бортовая система безопасности снабжена комплексным локомотивным устройством безопасности, включающим автоматическую локомотивную сигнализацию непрерывного действия и электронный локомотивный скоростемер (RU138441, B61L 23/18, 20.03.14).

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

В качестве прототипа выбрана система интервального регулирования движения поездов, содержащая центр управления поездами, включающий микропроцессорное устройство централизации, соединенное с устройством радиоблокировки, к которому подключен блок радиосвязи, и со станционным устройством автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства автоблокировки, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности с подключенными к нему средством приема данных из рельсовой цепи, устройством радиосвязи и блоком принятия решений и формирования управляющих команд, в головном и хвостовом вагонах поезда установлены устройства контроля целостности состава, причем каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока обработки данных, к которому подключены двухканальный блок расчёта кода безопасности, блок формирования сообщения о системном времени и блок связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки обработки данных устройств контроля целостности состава соединены между собой проводной линией связи, а блок обработки данных устройства контроля целостности состава, установленный в головном вагоне поезда, подключен через блок криптозащиты к приемопередающему устройству (RU 2743103, B61L 23/18, 15.02.2021).

Известная система интервального регулирования движения поездов имеет недостаточно высокую пропускную способность и не обеспечивает требуемую безопасность движения, что обусловлено в ней отсутствием возможности безопасного уменьшения интервала попутного следования поездов, при движении их с достаточно малой скоростью, на дистанцию менее стандартной длины блок участка, которая в типовом случае рассчитана из условий для экстренного торможения при максимальной скорости разрешенной типовыми автоблокировкой и АЛСН, а также не обеспечивает требуемую безопасность движения из-за отсутствия предотвращения столкновения с посторонними предметами на рельсовом пути в габаритах прохождения состава поезда.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности движения и пропускной способности.

Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов, содержащей центр управления поездами, включающий микропроцессорное устройство централизации, соединенное с устройством радио блокировки, к которому подключен блок радиосвязи, и со станционным устройством автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства автоблокировки, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности с подключенными к нему средством приема данных из рельсовой цепи, устройством радиосвязи и блоком принятия решений и формирования управляющих команд, в головном и хвостовом вагонах поезда установлены устройства контроля целостности состава, каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока обработки данных, к которому подключены двухканальный блок расчёта кода безопасности, блок формирования сообщения о системном времени и блок связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки обработки данных устройств контроля целостности состава соединены между собой проводной линией связи, а блок обработки данных устройства контроля целостности состава, установленный в головном вагоне поезда, подключен через блок криптозащиты к приемопередающему устройству, согласно изобретению на каждом локомотиве, вовлеченном в управление системой, установлены и подключены к локомотивному устройству безопасности блок зондирования пространства приближения поезда и блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом.

На чертеже приведена функциональная схема системы интервального регулирования движения поездов.

Система интервального регулирования движения поездов содержит центр 1 управления поездами, включающий микропроцессорное устройство 2 централизации, соединенное с устройством 3 радио блокировки, к которому подключен блок 4 радиосвязи, и со станционным устройством 5 автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства 6 автоблокировки (АБ/АЛС/АЛС-ЕН), в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство 7 безопасности с подключенными к нему средством 8 приема данных из рельсовой цепи, устройством 9 радиосвязи и блоком 10 принятия решений и формирования управляющих команд, в головном 11 и хвостовом 12 вагонах поезда установлены устройства 13 и 14 контроля целостности состава, каждое устройство 13 (14) контроля целостности состава состоит из блока 15 обработки данных, к которому подключены двухканальный блок 16 расчёта кода безопасности, блок 17 формирования сообщения о системном времени и блок 18 связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки 15 обработки данных устройств 13 и 14 контроля целостности состава соединены между собой проводной линией 19 связи, а блок 15 обработки данных устройства 13 контроля целостности состава, установленный в головном вагоне 11 поезда, подключен через блок 20 криптозащиты к приемопередающему устройству 21. На каждом локомотиве, вовлеченном в управление системой, установлены и подключены к локомотивному устройству 7 безопасности блок 22 зондирования пространства приближения поезда и блок 23 расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом.

Система интервального регулирования движения поездов функционирует следующим образом.

В рабочем режиме между устройствами 13 и 14 контроля целостности состава с заданным периодом производится обмен сообщениями, на основе корректной передачи и приёма данных принимается решение о целостности поезда.

Установленное в головном вагоне 11 поезда устройство 13 контроля целостности состава формирует и передает по проводной линии связи 19 сообщение, содержащее его текущее системное время Т (формируемое блоком 17 формирования сообщения о системном времени), на устройство 14 контроля целостности состава, установленное в хвостовом вагоне 12. Устройство 14 контроля целостности состава блоком 16 расчёта кода безопасности в двухканальном режиме производит расчет кода безопасности CRC-32 полученного сообщения и возвращает устройству 13 контроля целостности состава сообщение Т+CRC-32. В головном вагоне 11 поезда устройство 13 производит расчет кода безопасности по тому же алгоритму на сообщение Т, после чего, посредством блока 18 связи с локомотивным устройством безопасности передаёт в локомотивное устройство 7 безопасности для сравнения оба пакета данных. При совпадении двух пакетов данных анализируется временной отрезок между текущим временем и временем Т. Если временное расстояние допустимо, делается вывод о целостности поезда и во внутреннюю шину CAN локомотивного устройства 7 безопасности выдаётся сообщение о целостности поезда.

Для реализации интервального регулирования движением поездов перегоны оборудованы путевыми устройствами 6 автоблокировки (АБ/АЛСН/АЛС-ЕН), станции – станционными устройствами 5 автоблокировки и микропроцессорными устройствами 2 централизации, реализующими технологию контроля рельсовых цепей. Путевые устройства 6 передают информацию на станционные устройства 5 автоблокировки о состоянии рельсовых цепей. Данные о состоянии напольных устройств (стрелок, сигналов светофоров) от станционного устройства 5 автоблокировки поступают на вход станционного устройства – микропроцессорного устройства 2 централизации.

Данная информация передаётся в устройство 3 радиоблокировки, куда также поступают сведения о временных ограничениях скорости движения с указанием места, времени и значения скорости ограничения, показания единого времени и изменения графика движения поездов от внешних устройств (на чертеже не показано).

При движении поездов в подконтрольной зоне устройства 3 радиоблокировки, на борт локомотива поступают команды управления режимом обмена данными со станцией. В соответствии с установленным режимом, с заданной периодичностью, в устройство 3 радиоблокировки передаются данные, содержащие номер поезда, местоположение головы и хвоста поезда, признак целостности поезда, скорость движения, а также данные от микропроцессорного устройства 2 централизации о состоянии стрелок и сигналов светофоров, количеств свободных рельсовых цепей. Затем каждому поезду через устройство 3 радиоблокировки передаётся информация о нахождении хвоста впередиидущего поезда, актуальные временные ограничения скорости и их местоположение впереди поезда, а также изменения графика движения поезда. Для надёжности беспроводной передачи данных между поездами и устройством 3 радиоблокировки канал связи построен по принципу «2 из 2» с возможностью сравнения от двух источников.

Защита информации в каналах связи между устройствами осуществляется путем использования на поезде блока 20 криптозащиты, а также в устройстве 3 радиоблокировки встроенными средствами (на чертеже не показано), обеспечивающее выполнение требований безопасности от несанкционированного доступа к информации.

Бортовые устройства оборудованы устройствами 21 радиосвязи для связи с другими поездами, которые осуществляют приём и передачу данных по дополнительному радиоканалу между попутно следующими друг за другом поездами, от впередиидущего поезда к следующему за ним. Устройство 21 радиосвязи периодически с заданным периодом передаёт пакет данных, который содержит текущий номер пути, железнодорожную координату головы и хвоста поезда, признак целостности поезда.

В средство 8 приема данных из рельсовой цепи непрерывно поступают данные о количестве свободных рельсовых цепей, которые затем анализируются блоком 10 принятия решений и формирования управляющих команд совместно с данными, поступившими от устройства 3 радиоблокировки. Дополнительно в блоке 10 принятия решений данные о координате хвоста впередиидущего поезда, полученные от устройства 3 радиоблокировки, сравниваются с данными от устройства 21 радиосвязи, полученные в децентрализованном режиме. После анализа полученной информации в блоке 10 принятия решений формируется команда приоритетности устройств, с которыми необходимо работать локомотивному устройству 7 безопасности. Регулирование движением поездов может осуществляться централизованно, от станционных устройств радио блокировки, а также в автономном режиме за счёт получения информации непосредственно от впередиидущего поезда, с использованием децентрализованной технологии связи «борт-борт», а также из рельсовых цепей от путевых устройств автоблокировки.

В отличие от прототипа в предлагаемом устройстве блок 22 зондирования пространства приближения поезда посредством, инфракрасной видео камеры, совмещенной с радаром, или другого набора аппаратуры аналогичного назначения, зондирует пространство в габарите приближения поезда от начала состава данного поезда и до конца состава впереди идущего поезда для обнаружения посторонних объектов, опасных для движения поезда. Блок 22 зондирования пространства приближения поезда измеряет дистанцию и скорость сближения с хвостовым вагоном состава впереди идущего поезда. Разрешение на предельное сближение с впередиидущим поездом последующий поезд получает после того, как впередиидущий поезд выполнил приказ на движение со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час. Получение разрешение на предельное сближение с впередиидущим поездом локомотивное устройство 7 безопасности последующего поезда получает по криптографически защищенному радиоканалу цифровой связи от локомотивного устройства 7 безопасности впередиидущего поезда и/или из центра 1 управления поездами. Локомотивное устройство 7 безопасности последующего поезда воздействует на свой блок 23 расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом. Блок 23 получает приоритет в управления движением своего поезда в режиме, когда ему сообщено о том, что впередиидущий поезд будет двигаться со скоростью не выше некоторой предельной и малой величины, например 25, 40 или 60 км/час, в пределах определенного участка маршрута, заданного координатами начала и конца этого участка, которые привязаны к идентичной электронной карте маршрута следования обоих поездов. Кроме этого, последующий поезд по радиоканалу получает информацию о том, что впередиидущий поезд следует в полном составе и опционально, получает данные о прогнозном графике изменения скорости движения впереди идущего поезда по этому участку.

Скорость движения обоих поездов в этом режиме выравнивается после сближения на предельно разрешенную дистанцию попутного следования и ограничена пределом местного ограничения скорости 25, 40 или 60 км/час, в зависимости от категорий этих поездов.

Блок 22 зондирования пространства приближения поезда на последующем поезде посредством достаточно частого зондирования (например, раз в 0,25 сек.) пространства впереди и в габаритах допустимого приближения, с боков локомотива своего поезда, измеряет скорость движения и дистанцию до последнего вагона впередиидущего поезда и расстояния до опасных препятствий в габарите приближения своего поезда.

Блок 22 зондирования пространства приближения поезда может обнаруживать несколько неподвижных или движущихся объектов спереди и по бокам поезда и используется, как для поддержания установившегося продольного расстояния до впередиидущего поезда на минимально допустимом для предотвращения опасных столкновений уровне, так и для выработки для локомотивного устройства 7 безопасности своего поезда команды торможения и остановки перед опасным препятствием на пути следования своего поезда.

Скорость движения хвостового вагона состава впередиидущего поезда локомотивное устройство 7 безопасности последующего поезда сопоставляет с дублирующими данными, полученными по радиоканалу от локомотива или аппаратуры хвостового вагона впередиидущего поезда, для расчета допустимой скорости движения. Корректировка режима движения последующего поезда осуществляется так, чтобы в наихудшем возможном случае гарантировать предотвращение столкновения поездов. Сокращение минимальной дистанции попутного следования поездов при использовании предлагаемого изобретения по сравнению с обычной минимальной дистанцией попутного следования, которая задана длиной защитного участка определяемого системой АЛС, позволяет повысить пропускную способность системы, например, в горловинах станций и на других участках движения поездов с пониженной допустимой скоростью, при сохранении высокого уровня безопасности движения поездов.

Изобретение относится к средствам интервального регулирования движения поездов. Система интервального регулирования движения поездов содержит центр (1) управления поездами, включающий микропроцессорное устройство (2) централизации, устройством (3) радио блокировки, блок (4) радиосвязи, станционным устройство (5) автоблокировки, установленные на перегонах путевые устройства (6) автоблокировки. В головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство (7) безопасности, средство (8) приема данных из рельсовой цепи, устройство (9) радиосвязи, блок (10) принятия решений и формирования управляющих команд, блок (20) криптозащиты, так же в головном (11) и хвостовом (12) вагонах поезда установлены устройства (13) и (14) состоящие из блока (15) обработки данных, двухканального блока (16) расчёта кода безопасности, блока (17) формирования сообщения о системном времени и блока (18) связи с локомотивным устройством безопасности. При этом на каждом локомотиве, вовлеченном в управление системой, установлены и подключены к локомотивному устройству (7) безопасности блок (22) зондирования пространства приближения поезда и блок (23) расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом. Достигается повышение безопасности и пропускной способности участка. 1 ил.

Система интервального регулирования движения поездов, содержащая центр управления поездами, включающий микропроцессорное устройство централизации, соединенное с устройством радиоблокировки, к которому подключен блок радиосвязи, и со станционным устройством автоблокировки, к которому подключены установленные на перегонах путевые устройства автоблокировки, в головном вагоне каждого поезда установлено локомотивное устройство безопасности с подключенными к нему средством приема данных из рельсовой цепи, устройством радиосвязи и блоком принятия решений и формирования управляющих команд, в головном и хвостовом вагонах поезда установлены устройства контроля целостности состава, каждое устройство контроля целостности состава состоит из блока обработки данных, к которому подключены двухканальный блок расчёта кода безопасности, блок формирования сообщения о системном времени и блок связи с локомотивным устройством безопасности, при этом блоки обработки данных устройств контроля целостности состава соединены между собой проводной линией связи, а блок обработки данных устройства контроля целостности состава, установленный в головном вагоне поезда, подключен через блок криптозащиты к приемопередающему устройству, отличающаяся тем, что на каждом локомотиве, вовлеченном в управление системой, установлены и подключены к локомотивному устройству безопасности блок зондирования пространства приближения поезда и блок расчета и поддержания минимальной безопасной дистанции попутного следования за впередиидущим поездом.