Система контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда Российский патент 2023 года по МПК B61L29/00 

Предлагаемое изобретение относится к железнодорожной автоматике, телемеханике и связи и предназначено для применения совместно с устройствами релейной или микропроцессорной автоматической переездной сигнализации (АПС) в качестве средства контроля наличия подвижных и неподвижных автотранспортных средств, и посторонних предметов в габаритах переезда, препятствующих движению подвижного состава. Система может быть применена на однопутных и многопутных регулируемых железнодорожных переездах всех категорий, обслуживаемых и необслуживаемых, расположенных на перегоне или в пределах станции, на участках с любым видом тяги поездов, как при новом строительстве, так и при модернизации существующих переездов.

Проблема дорожно-транспортных происшествий на сети железных дорог Российской Федерации стоит остро. Из года в год на железнодорожных переездах фиксируется более двухсот аварий, которые приводят к гибели людей, крупным повреждениям подвижного состава и инфраструктуры, большим экономическим издержкам.

Известно устройство автоматического контроля свободности зоны переезда [1], содержащее передатчики и приемники микроволнового излучения, а также видеокамеры наружной установки, соединенные посредством электронных и релейных интерфейсов с устройствами автоматической переездной сигнализации и дежурным по переезду.

К недостаткам данного устройства следует отнести:

применение для автоматического контроля наличия автотранспортных средств в зоне закрытого переезда m передатчиков и n приемников микроволнового излучения и видеокамер наружной установки, корректность работы которых в значительной степени зависит от погодных условий;

отсутствие прямого (выделенного) канала связи с членами локомотивных бригад. Связь обеспечивается посредством включения запрещающих сигналов на заградительных светофорах или посредством радиосвязи через дежурного по переезду. На необслуживаемых переездах - только посредством перекрытия заградительных светофоров.

Известно устройство для автоматического ограждения железнодорожного переезда [2]. В состав устройства входят акустические или микроволновые датчики наличия автотранспортного средства, селекторы очередности поступления импульсов, исполнительные узлы в виде сирены и проблескового маячка, а также в виде генератора, подаваемого в рельсовые цепи кодового сигнала ограничения скорости приближающегося к переезду поезда. Данное устройство обеспечивает безопасность на железнодорожных переездах путем своевременного предупреждения участников движения и обслуживающего персонала железнодорожного переезда о возникновении опасной ситуации вследствие нарушения водителем автотранспорта правил дорожного движения.

К недостаткам данного устройства следует отнести:

наличие контроля несанкционированного движения автотранспортных средств только по полосам встречного движения при закрытых заградительных устройствах;

невозможность контроля правосторонних полос автодвижения на неохраняемых переездах;

применение для автоматического контроля наличия автотранспортных средств в зоне закрытого переезда акустических или микроволновых датчиков, корректность работы которых в значительной степени зависит от погодных условий.

В качестве прототипа выбрана система защиты железнодорожных переездов [3], содержащая переездные светофоры А и Б, электромеханические устройства заграждения, речевой информатор, рупорные громкоговорители, видеокамеры, путевую разветвительную коробку, блок передачи видеосигналов, модуль сбора данных, пульт дежурного оператора, реле нормализации, реле тревоги, устройство отображения информации диагностическое, блок вывода информации, щиток местного управления, видеомонитор дежурного оператора, видеодетектор, блок приемников видеосигналов, пост дежурного оператора. В систему дополнительно введены пункты счета осей, цепи управления приводами электромеханических устройств заграждения, цепи управления головками переездных светофоров и акустических излучателей, датчики петлевые индуктивные, передающий блок подсистемы беспроводной связи, блок тревожной сигнализации, блок датчиков петлевых индуктивных, СВЧ-датчики, блок управления СВЧ-датчиками и контроллер управления переездом.

В данном устройстве не предусмотрена возможность контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде. Сигнал «Тревога» одинаково подается и при несанкционированном сквозном проезде транспортным средством закрытого переезда и при его остановке в зоне действия датчиков. Это негативно сказывается на безопасности движения поездов, члены локомотивных бригад которых вынуждены совершать экстренное торможение даже в том случае, если имело место сквозного проезда транспортных средств через закрытый необслуживаемый переезд при достаточном фактическом расстоянии поезда до переезда.

Техническим результатом изобретения [4] является повышение уровня безопасности движения железнодорожного и автомобильного транспорта на железнодорожных переездах.

Результат достигается тем, что система контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда, содержащая датчики петлевые индуктивные на каждом из двух путей железнодорожного переезда (система работает при любом количестве путей путем кратного увеличения числа соответствующих датчиков), блоки датчиков петлевых индуктивных, сверхвысокочастотные датчики, блок управления сверхвысокочастотными датчиками, модуль сбора данных, речевой информатор, передающий блок подсистемы беспроводной связи, отличается тем, что в нее введен блок контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде, при этом выходы датчиков петлевых индуктивных соединены с соответствующими входами блоков датчиков петлевых индуктивных, выходы первого, второго, третьего и четвертого сверхвысокочастотных датчиков соединены с соответствующими входами блока управления сверхвысокочастотными датчиками, выходы блоков датчиков петлевых индуктивных соединены с входами блока контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде, выход которого с выходом блока управления сверхвысокочастотными датчиками соединены с входами модуля сбора данных, выход которого соединен с входом речевого информатора, выход которого соединен с входом передающего блока подсистемы беспроводной связи.

Система контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда, содержит датчики петлевые индуктивные (ДЛИ) на каждом из двух путей железнодорожного переезда (система работает при любом количестве путей путем кратного увеличения числа соответствующих датчиков), блоки датчиков петлевых индуктивных (БДПИ), первый, второй, третий и четвертый сверхвысокочастотные СВЧ (микроволновые) датчики (СВЧД), блок управления СВЧ датчиками (БУ СВЧД), модуль сбора данных (МСД), речевой информатор (РИ), передающий блок подсистемы беспроводной связи (БПБС), блок контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде (БПЗО), при этом выходы ДЛИ соединены с соответствующими входами БДПИ, выходы первого, второго, третьего и четвертого СВЧД соединены с соответствующими входами БУ СВЧД, выходы БДПИ соединены с входами БПЗО, выход БПЗО и выход БУ СВЧД соединены с входами МСД, выход МСД соединен с входом РИ, выход РИ с входом БПБС, сигнал о закрытом или открытом состоянии переезда поступает с контактов включающих реле штатной схемы автоматической переездной сигнализации (АПС) посредством проводной связи на дополнительный вход МСД.

На чертеже показана схема системы контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда, где

1.1-1.6 - датчики петлевые индуктивные (ДЛИ);

2.1-2.6 - блоки датчиков петлевых индуктивных (БДПИ);

3.1, 3.2, 3.3, 3.4 - сверхвысокочастотные (микроволновые) датчики (СВЧД);

4 - блок управления СВЧ датчиками (БУ СВЧД);

5 - блок контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде (БПЗО);

6 - модуль сбора данных (МСД);

7 - речевой информатор (РИ);

8 - передающий блок подсистемы беспроводной связи (БПБС);

9 - обогреваемый релейный шкаф;

10 - релейный шкаф штатных устройств автоматической переездной сигнализации (АПС);

11 - переездные светофоры А и Б;

12 - электромеханические устройства заграждения (ЭУЗ) (при их наличии).

Описание системы контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда в статике.

Выходы ДЛИ соединены с соответствующими входами БДПИ, выходы первого, второго, третьего и четвертого СВЧД соединены с соответствующими входами БУ СВЧД, выходы БДПИ соединены с входами БПЗО, выход БПЗО и выход БУ СВЧД соединены с входами МСД, выход МСД соединен с входом РИ, выход РИ с входом БПБС, сигнал о закрытом или открытом состоянии переезда поступает с контактов включающих реле штатной схемы автоматической переездной сигнализации (АПС) посредством проводной связи на вход МСД.

Работает система контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда следующим образом.

В отсутствии поезда на железнодорожных путях, на участках приближения, переезд открыт для проезда автотранспортных средств. Посредством релейной или микропроцессорной аппаратуры АПС, расположенной в релейном шкафу 10, подается сигнал на открытие переездных светофоров 11, шлагбаумов (при их наличии) и электромеханических устройств заграждения 12 (при их наличии). Одновременно дискретный сигнал об открытом переезде с релейного шкафа 10 АПС поступает в МСД 6, блокируя выработку сигнала «Тревога» с его выхода при поступлении сигналов с ДПИ 1.1-1.6 и СВЧД 3.1-3.4, при санкционированном проезде автотранспортных средств.

При занятии поездом участка приближения любого из путей, происходит срабатывание штатных устройств АПС и, по истечении времени извещения, предусмотренного для освобождения автотранспортными средствами переезда, происходит закрытие переездных светофоров 11, шлагбаумов (при их наличии) и электромеханических устройств заграждения 12 (при их наличии). Одновременно происходит передача дискретного сигнала о закрытии переезда с релейного шкафа 10 АПС в МСД 6 для разблокировки работы системы контроля и удаленного информирования локомотивных бригад. ПИ 1.1-1.6 совместно с СВЧД 3.1-3.4 контролируют зону переезда от несанкционированного проезда автотранспортных средств и наличия крупногабаритных посторонних предметов.

Принцип работы ДЛИ основан на изменении частоты и амплитуды генератора гармонических колебаний, расположенного в составе БДПИ, под действием металлической массы и конструктивных особенностей контролируемого транспортного средства. ДПИ является чувствительным элементом, выполняющим роль индуктивности колебательного контура генератора. При свободном контролируемом участке пути на выходе БДПИ, образуется постоянное напряжение 24 В. При нахождении транспортного средства в зоне действия ДПИ, выходное напряжение БДПИ уменьшается до величины 2,4 В.

Таким образом, при закрытом переезде и отсутствии в зоне действия ДЛИ 1.1-1.6 автотранспортных средств, на выходе БДПИ 2.1-2.6 устанавливается уровень напряжения 24 В. На выходах СВЧД 3.1-3.4 также устанавливается высокий уровень дискретного сигнала, который поступает на входы БУ СВЧД 4. Сигналы с выходов БДПИ 2.1-2.6 поступают на входы БПЗО 5. БУ СВЧД 4 и БПЗО 5 вырабатывают сигналы отсутствия автотранспортных средств и посторонних крупногабаритных предметов в зоне переезда, и система находится в режиме непрерывного контроля.

При несанкционированном движении автотранспортного средства через закрытый переезд, происходит неизменное занятие зон действия ДПИ 1.1-1.6 и СВЧД 3.1-3.4. Индуктивность ДПИ 1.1-1.6, при нахождении в их зоне действия дополнительных металлических предметов, изменяется и на выходах соответствующих БДПИ 2.1-2.6 устанавливается низкий уровень напряжения. Аналогично устанавливается низкий уровень напряжения на выходах СВЧД 3.1-3.4. Сигналы с выходов соответствующих БДПИ 2.1-2.6 посредством проводной связи передаются на входы БПЗО 5. Сигналы с выходов СВЧД 3.1-3.4 посредством проводной связи передаются на входы БУ СВЧД 4. Далее алгоритм работы системы контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда зависит от скорости и очередности срабатывания датчиков ДПИ 1.1-1.6, при движении автотранспортного средства по переезду или его остановки в габаритах переезда. В случае кратковременного и поочередного срабатывания ДПИ 1.1-1.6 (что свидетельствует о быстром несанкционированном движении автотранспортного средства через закрытый переезд), БПЗО 5, посредством установленных в нем счетных устройств и таймера, выдает на вход МСД 6 дискретный сигнал «Тревога 1», который поступает далее на вход РИ 7, в котором преобразуется в соответствующее речевое сообщение и далее передается на вход БПБС 8, посредством которого преобразуется в радиосигнал на частоте поездной радиосвязи. При длительном срабатывании одного или нескольких датчиков ДПИ 1.1-1.6, (что свидетельствует об остановке транспортного средства в зоне переезда), БПЗО 5, посредством установленных в нем счетных устройств и таймера, выдает на вход МСД 6 дискретный сигнал «Тревога 2», который аналогичным образом, посредством речевого РИ 7, преобразуется в соответствующее речевое сообщение и далее поступает на вход БПБС 8, посредством которого преобразуется в радиосигнал на частоте поездной радиосвязи.

Машинисты приближающихся к переезду поездов, посредством локомотивных устройств радиосвязи, фиксируют сигналы «Тревога 1» или «Тревога 2» и принимают решение о дальнейшем режиме движения, в зависимости от поездной обстановки (скорость движения поезда, масса, расстояние до переезда). В случае фиксации сигнала «Тревога 1» и достаточном расстоянии до переезда, возможно снижение скорости движения поезда. В случае фиксации «Тревога 2», локомотивная бригада принимает все возможные действия для остановки поезда перед внезапно возникшим препятствием, в соответствии с действующими инструкциями.

Назначение СВЧД 3.1-3.4 в большей мере состоит в контроле в зоне переезда отсутствия посторонних крупногабаритных неметаллических предметов, упавших с автотранспортных средств или вагонов поезда. СВЧД 3.1-3.4 работают в паре и устанавливаются напротив друг друга по диагонали относительно зоны переезда. При закрытом переезде, при перекрытии СВЧ сигнала посторонним предметом, напряжение на выходе соответствующих СВЧД 3.1-3.4 уменьшается до минимального уровня и данный сигнал посредством проводной связи передается в БУ СВЧД 4, который содержит, в том числе, таймер. По истечении заданного (аппаратным или программным путем) значения времени (3-10 с), на выходе БУ СВЧД 4 вырабатывается сигнал «Тревога 2», который подается на вход МСД 6. С выхода МСД 6 сигнал поступает далее на вход РИ 7, в котором преобразуется в соответствующее речевое сообщение и далее передается на вход БПБС 8, посредством которого преобразуется в радиосигнал на частоте поездной радиосвязи.

Следует отметить, что ДПИ 1.1-1.6 представляют собой катушки индуктивности, состоящие из 7 жил кабеля марки КВВ. Концы кабеля заведены на вход соответствующих БДПИ 2.1-2.6. Для защиты от механических повреждений, кабель помещен в резинотканевый рукав. ДПИ 1.1-1.6 укладываются в виде восьмерок в заранее приготовленные углубления на глубину не более 100-150 мм.

Применение заявленной системы контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда позволит снизить число дорожно-транспортных происшествий, а при несанкционированном сквозном проезде автотранспортных средств через закрытый переезд, в большинстве случаев, избежать экстренного режима торможения поездов, тем самым повысив безопасность движения и сохранность груза.

Список использованных источников

1. Патент №2751041 С1 Российская Федерация, МПК B61L 29/00. Система автоматического контроля свободности зоны переезда: №2020141957: заявл. 17.12.2020: опубл. 07.07.2021 / В.Л. Гуревич, В.А. Шевцов, А.В. Зольников [и др.]; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Уралжелдоравтоматизация". -EDN XUSHXW.

2. Патент №2137644 С1 Российская Федерация, МПК B61L 29/22, B61L 29/24. Устройство для автоматического ограждения железнодорожного переезда: №97122134/28: заявл. 23.12.1997: опубл. 20.09.1999 / Ю.А. Тюпкин, В.А. Поздняков, В.М. Абрамов; заявитель Всероссийский научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта. - EDNXAELIE.

3. Патент №2565159 С2 Российская Федерация, МПК B61L 23/16, B61L 29/00. Система защиты железнодорожных переездов: №2013151931/11: заявл. 20.11.2013: опубл. 20.10.2015 / В.Л. Гуревич, С.А. Щиголев, В.А. Кучук [и др.]; заявитель Закрытое акционерное общество "ВНТЦ "Уралжелдоравтоматизация" (ЗАО "ВНТЦ "Уралжелдоравтоматизация"). -EDNYNKTKU.

4. Система контроля и информирования локомотивных бригад о занятости переезда / П.В. Савченко, К.В. Менакер, М.В. Востриков [и др.] // Автоматика, связь, информатика. - 2023. - №1. - С.8-13. - EDN OKNXUR.

Изобретение относится к средствам безопасности в местах пересечения железнодорожных путей с автомобильным транспортом для удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда. Система содержит датчики петлевые индуктивные, блоки датчиков петлевых индуктивных, сверхвысокочастотные датчики, блок управления сверхвысокочастотными датчиками, модуль сбора данных, речевой информатор, передающий блок подсистемы беспроводной связи, блок контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде. Достигается повышение безопасности движения поездов и автотранспортных средств на железнодорожных переездах. 1 ил.

Система контроля и удаленного информирования локомотивных бригад о занятости железнодорожного переезда, содержащая датчики петлевые индуктивные на каждом из n путей железнодорожного переезда, блоки датчиков петлевых индуктивных, сверхвысокочастотные датчики, блок управления сверхвысокочастотными датчиками, модуль сбора данных, речевой информатор, передающий блок подсистемы беспроводной связи, отличающаяся тем, что в нее введен блок контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде, при этом выходы датчиков петлевых индуктивных соединены с соответствующими входами блоков датчиков петлевых индуктивных, выходы первого, второго, третьего и четвертого сверхвысокочастотных датчиков соединены с соответствующими входами блока управления сверхвысокочастотными датчиками, выходы блоков датчиков петлевых индуктивных соединены с входами блока контроля последовательного занятия и освобождения автотранспортными средствами зон действия петлевых индуктивных датчиков при закрытом переезде, выход которого с выходом блока управления сверхвысокочастотными датчиками соединены с входами модуля сбора данных, выход которого соединен с входом речевого информатора, выход которого соединен с входом передающего блока подсистемы беспроводной связи.