Система интервального регулирования движения поездов Российский патент 2024 года по МПК B61L27/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для диагностики и мониторинга условий движения и интервального регулирования движения поездов по перегону.

Известна система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала, содержащая стационарные центры радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями радиоканала через сеть передачи данных, а на перегоне между соседними станциями через радиоканал и оптоволоконный кабель, выполненный в виде комбинированного сенсорного и связевого кабеля, уложенного на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи на его внешнюю оболочку воздействий внешних сил от конструктивных элементов железнодорожного пути, и содержащего внутренние элементы механической связи между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенными в нем сенсорными оптическими волокнами с изменяющимися оптическими параметрами при их деформации, при этом одним концом сенсорные оптические волокна соединены с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, к процессору которого подключены программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах, программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, и сеть передачи данных, связанная с радиоканалом, при этом на вовлеченных в систему поездах - бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными комплексное локомотивное устройство безопасности, блок определения местоположения локомотива, выполненный на основе спутникового навигатора, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами радиоблокировки по радиоканалу, вихретоковое устройство текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство, на каждом перегоне путевые участки снабжены бесстыковыми рельсовыми цепями тональной частоты, в каждой из которых к передающему концу рельсовой цепи подключен выход передатчика соответствующего блока напольной аппаратуры питающего конца, а к приемному концу рельсовой цепи подключен вход приемника соответствующего блока напольной аппаратуры приемного конца, при этом шины питания этих блоков напольной аппаратуры подключены к двух проводной линии силового электропитания, размещенной в комбинированном оптоволоконном кабеле, информационные выходы передатчика и приемника блоков напольной аппаратуры через соответствующие блоки оптоэлектрического преобразования соединены со связевыми оптическими волокнами оптоволоконного кабеля, которые через сеть передачи данных соединены с процессором ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления (RU 2685109, B61L27/04, 16.04.2019).

Недостатком известной системы является то, что она практически не применима на малодеятельных линиях из-за ее сложности, обусловленной наличием на перегоне базовых станций цифрового радиоканала связи, а на локомотивах наличием спутниковых навигационных устройств и вихретокового устройства текущего контроля фактического состояния рельсов. В гористой местности спутниковые навигационные устройства из-за плохой видимости спутников работают недостаточно надежно.

В качестве прототипа выбрана система интервального регулирования движения поездов, содержащая ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления? к процессору которой подключены программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах, программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, оптоволоконный кабель, выполненный в виде комбинированного сенсорного и связевого кабеля, уложенного на перегоне вдоль железнодорожного пути с обеспечением передачи на его внешнюю оболочку воздействий внешних сил от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащего внутренние элементы механической связи между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенными в нем сенсорными оптическими волокнами с изменяющимися оптическими параметрами при их деформации, при этом одним концом сенсорные оптические волокна соединены с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через станционную цифровую сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, на каждом перегоне путевые участки снабжены рельсовыми цепями, в каждой из которых к передающему концу рельсовой цепи подключен выход передатчика соответствующего блока напольной аппаратуры питающего конца, а к приемному концу рельсовой цепи подключен вход приемника соответствующего блока напольной аппаратуры приемного конца, при этом входы питания этих блоков напольной аппаратуры подключены к двух проводной линии силового электропитания, размещенной в комбинированном оптоволоконном кабеле, информационные выходы передатчика и приемника блоков напольной аппаратуры через соответствующие блоки оптоэлектрического преобразования соединены со связевыми оптическими волокнами оптоволоконного кабеля, которые через станционную цифровую сеть передачи данных соединены с процессором ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, при этом на вовлеченных в систему поездах установлено бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными локомотивное устройство безопасности, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство, в каждый из блоков напольной аппаратуры приемного конца рельсовой цепи введен блок формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, порт информационного обмена которого соединен с блоком оптоэлектрического преобразования, а выход - через выход блока напольной аппаратуры приемного конца подключен к концу своей рельсовой цепи (RU2746629, B61L27/00, 19.04.2021).

Недостатком известной системы является не оправданная сложность для условий применения на малодеятельных линиях, обусловленная наличием сложных монтажных соединений с оптоволоконным кабелем и схемно-сложных путевых приемников рельсовых цепей, требующих также сезонного регулирования режимов работы, например, для приспособления к изменению сопротивления балласта.

Технический результат изобретения заключается в упрощении и повышении надежности путевых устройств системы.

Технический результат достигается тем, что в системе интервального регулирования движения поездов, содержащей ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, к процессору которой подключены программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, оптоволоконный кабель, уложенный на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи через его внешнюю оболочку вибрационных воздействий от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащий вибро проводящие элементы между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенным внутри кабеля сенсорным оптическим волокном с изменяющимися оптическими параметрами при воздействии на него вибраций, при этом одним концом сенсорное оптическое волокно соединено с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через станционную цифровую сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, при этом на железнодорожных перегонах системы путевые участки оборудованы рельсовыми цепями, каждый блок передающего конца аппаратуры рельсовой цепи включает в себя передатчик электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии, а каждый блок аппаратуры приемного конца рельсовой цепи включает в себя путевой приемник сигналов контроля состояния рельсовой линии и блок формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, на вовлеченных в систему поездах установлено бортовое оборудование, согласно изобретению вход путевого приемника сигналов контроля состояния рельсовой линии блока аппаратуры приемного конца рельсовой цепи непосредственно подключен к рельсам приемного конца своей рельсовой цепи, а его выход подключен к виброакустическому преобразователю, виброэлемент которого механически связан с внешней оболочкой оптоволоконного кабеля, при этом параллельно оптоволоконному кабелю расположены проводная линия цифрового управления передатчиками электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии и блоками формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, подключенная к станционной цифровой сети передачи данных, и проводная линия электропитания от сети или других источников автономного электропитания.

Установленное на поездах бортовое оборудование включает в себя соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными блок локомотивного устройства безопасности, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство.

На фиг.1 приведена блок схема стационарного устройства системы интервального регулирования движения поездов. На фиг.2 приведена блок схема бортового устройства локомотивов, вовлеченных в управление системой.

Система интервального регулирования движения поездов содержит ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления, к процессору 2 которой подключены программный модуль 3 моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль 4 мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль 5 комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей 3 и 4 моделирования и мониторинга, оптоволоконный кабель 6, уложенный на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи через его внешнюю оболочку вибрационных воздействий от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащий вибро проводящие элементы 7 между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенным внутри кабеля 6 сенсорным оптическим волокном 8 с изменяющимися оптическими параметрами при воздействии на него вибраций, при этом одним концом сенсорное оптическое волокно 8 соединено с первым портом сопряжения станционного блока 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через станционную цифровую сеть 10 передачи данных соединен с ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления, при этом на железнодорожных перегонах системы путевые участки оборудованы рельсовыми цепями 11, каждый блок 12 передающего конца аппаратуры рельсовой цепи 11 включает в себя передатчик 13 электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии, а каждый блок 14 аппаратуры приемного конца рельсовой цепи включает в себя путевой приемник 15 сигналов контроля состояния рельсовой линии и блок 16 формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, вход путевого приемника 15 сигналов контроля состояния рельсовой линии блока 14 аппаратуры приемного конца рельсовой цепи непосредственно подключен к рельсам приемного конца своей рельсовой цепи 11, а его выход подключен к виброакустическому преобразователю 17, виброэлемент которого механически связан с внешней оболочкой оптоволоконного кабеля 6, при этом параллельно оптоволоконному кабелю 6 расположены проводная линия 18 цифрового управления передатчиками электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии и блоками формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, подключенная к станционной цифровой сети 10 передачи данных, и проводная линия 19 электропитания от сети или других источников автономного электропитания (на чертеже показан вариант расположения линий 18 и 19 внутри кабеля 6), на вовлеченных в систему поездах установлено бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс 20 локомотива обмена цифровыми данными блок 21 локомотивного устройства безопасности, блок 22 измерения скорости и пройденного расстояния, блок 23 расчета допустимой скорости, дисплей 24 машиниста и локомотивное радиопередающее устройство 25.

Система интервального регулирования движения поездов функционирует следующим образом.

В предлагаемой системе важным методом контроля состояния путевых участков на перегоне является слежение в почти реальном времени за местонахождением и целостностью составов поездов и за целостностью рельсов на перегоне с помощью оптоволоконного кабеля 6 и электрических рельсовых цепей 11.

В ЭВМ 1 центра во взаимодействии с процессором 2 функционируют программный модуль 3 моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль 4 мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль 5 комплексной обработки данных, принимаемых от программных модулей 3 и 4 моделирования и мониторинга. Программный модуль 4 анализирует параметры отраженных световых сигналов приходящих по сенсорному оптическому волокну 8 в станционный блок 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов из оптоволоконного кабеля 6. ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления выдает разрешение на отправление каждого второго поезда на перегон, при удалении первого поезда на расстояние, обеспечивающее безопасное интервальное регулирование по комбинированным сигналам АЛСН, АЛС-ЕН. ЭВМ 1, декодирующая данные от станционного блока 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов, осуществляет принятие решений о свободности и исправности участков пути на перегонах.

Для снижения энергопотребления, передатчики 13 электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии 11 включаются ЭВМ 1 на перегоне поочередно, с частотой и длительностью включения, обеспечивающими безопасное интервальное регулирование движения, каждого из поездов, следующих по перегону. Также ЭВМ 1 после занятия каждым поездом начала очередной рельсовой цепи 11 обеспечивает передачу навстречу локомотиву поезда из напольной аппаратуры приемного конца рельсовой цепи 11 сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС. Для этого через цифровую сеть передачи данных (например, Ethernet) адресный управляющий информационный электрический сигнал управления от ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля, поступает в порт информационного обмена блока 16 формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН.

Параллельно блоком 9 вычисляются координаты границ шумового следа от движения каждого поезда, которые вместе с известными от ЭВМ 1 данными о длине состава поезда позволяют определить то, что поезд следует в полном составе. При этом за счет того, что к вибрационным воздействиям на кабель 6 от движения поездов добавлены сосредоточенные вибрационные воздействия на определенные места оболочки кабеля 6 от виброакустических преобразователей 17 соответствующих свободных и исправных рельсовых цепей 11, в системе упрощается определение точных координат границ шумового следа поездов. Сосредоточенные вибрационные воздействия свидетельствуют о свободности и исправности рельсов рельсовых цепей 11 каждый раз, когда рельсовые цепи 11 свободны от поездов и их рельсы не имеют изломов. ЭВМ 1 имеет точную информацию об интервале времени, в течение которого информационный электрический сигнал управления заставляет работать аппаратуру соответствующей рельсовой цепи 11 и имеет точную информацию о месте воздействия на кабель 6 и паттерне вибросигнала, действующего на сенсорное оптическое волокно 8 от каждого виброакустического преобразователя 17.

Сигналы АЛС, передаваемые каждому поезду, учитывают запомненное в ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления, место положения движущего или остановившегося предыдущего поезда. Контроль целостности составов поездов осуществляется по отсутствию на перегоне оторвавшихся вагонов. Положение на перегоне оторвавшихся вагонов, если они появляются, фиксируется в ЭВМ 1 по шумовому следу, пока они еще находятся в движении и затем после их остановки по давлению, которое они осуществляют на рельсовый путь и по занятию ими рельсовых цепей 11.

Использование для интервального регулирования сигналов АЛСН-АЛС ЕН позволяет использовать систему для управления движением локомотивов с любыми бортовыми устройствами обеспечения безопасности движения, и не требует наличия на них спутниковых навигаторов. Отсутствие на перегоне необходимости в радиосвязи между удаленными поездами и радиосвязи со станцией и отсутствие необходимости в спутниковой навигации упрощает систему и делает ее лучше приспособленной к использованию в пустынных местностях с плохими условиями для технической эксплуатации напольной инфраструктуры, например, на крайнем Севере.

Обмен управляющей и контрольной информацией между ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления и блоками 12 передающего конца аппаратуры рельсовой цепи, блоками 14 напольной аппаратуры приемных концов рельсовых цепей осуществляется по цифровой сети 10 передачи данных и через проводную линию 18 цифрового управления.

Быстродействующие оптические каналы цифровой передачи данных обеспечивают поступление от ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления команд управления локомотивами по АЛСН практически в реальном времени.

Электропитание напольных электронных устройств системы может осуществляться от двух проводной линии 19 силового электропитания, проложенной в том же оптоволоконном кабеле 6 или опционально проложенной отдельно, а также от автономных источников питания. Двухпроводная линия 19 обеспечивает нормальное питание блоков напольной аппаратуры передающих концов только на расстоянии 10-20 км, поэтому эта двухпроводная линия 19 поделена на секции, электропитание которых осуществляется от своих первичных источников электропитания (на чертеже не показаны).

Процессор 2 ЭВМ 1 центра диспетчерского контроля и управления за счет совместной обработки данных станционного блока 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов оптических тестовых сигналов, а также за счет работы программного модуля 5 комплексной обработки данных, с необходимой достоверностью классифицирует события, на которые реагирует сенсорное оптическое волокно 8 оптоволоконного кабеля 6.

Совместная обработка данных о занятости рельсовых цепей 11 и шумовых портретов от движения поездов и работы виброакустических преобразователей 17, процессором 2 позволяет использовать в полной мере большую информационную избыточность принимаемых первичных сигналов, для проверки параметров изменения шумового следа поездов, и соответствия его положения моментам времени прохождения составами поездов границ рельсовых цепей 11. Причем сосредоточенное воздействие каждого виброакустического преобразователя 17, во время присутствия на его входе электрического сигнала свободности и исправности соответствующей рельсовой цепи 11, на сенсорные оптические волокна 8 оптоволоконного кабеля 6 обеспечивает точную фиксацию места и времени вступления начала состава поезда на каждую рельсовую цепь 11 и освобождения последним вагоном состава поезда этой рельсовой цепи 11. При этом в предлагаемой системе обеспечивается более надежная работа каждого путевого приемника выполненного на базе электровиброакустического преобразователя 17, так как он по сравнению с путевым приемником в прототипе проще по своей схемотехнике и меньше подвержен влиянию электромагнитных помех и изменению сопротивления балласта рельсовой цепи 11.

Система также обеспечивает упрощение технического содержания и повышения надежности путевых устройств системы за счет того, что в монтаже напольного оборудования исключаются электрические и электрооптические соединения между блоками аппаратуры приемных и передающих концов рельсовых цепей 11 и оптоволоконным кабелем 6.

Изобретение относится к средствам интервального регулирования с возможностью диагностики и мониторинга условий движения. Система содержит ЭВМ (1) центра диспетчерского контроля и управления, включающую процессор (2), программный модуль (3) моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль (4) мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль (5) комплексной обработки данных; оптоволоконный кабель 6, вибропроводящие элементы (7), сенсорное оптическое волокно (8) с изменяющимися оптическими параметрами при воздействии на него вибраций, станционный блок (9) формирования и анализа импульсных световых сигналов, станционную цифровую сеть (10) передачи данных, путевые участки оборудованы рельсовыми цепями (11), блок 12 передающего конца аппаратуры рельсовой цепи (11) включает в себя передатчик (13) электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии, каждый блок (14) аппаратуры приемного конца рельсовой цепи включает в себя путевой приемник (15) сигналов контроля состояния рельсовой линии и блок (16) формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, виброакустический преобразователь (17), виброэлемент которого механически связан с внешней оболочкой оптоволоконного кабеля (6), параллельно которому расположены проводная линия (18) цифрового управления передатчиками электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии, проводную линия (19) электропитания. Достигается повышение надежности работы перегонной аппаратуры рельсовых цепей системы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система интервального регулирования движения поездов, содержащая ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, к процессору которой подключены программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, оптоволоконный кабель, уложенный на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи через его внешнюю оболочку вибрационных воздействий от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащий вибропроводящие элементы между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенным внутри кабеля сенсорным оптическим волокном с изменяющимися оптическими параметрами при воздействии на него вибраций, при этом одним концом сенсорное оптическое волокно соединено с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через станционную цифровую сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, при этом на железнодорожных перегонах системы путевые участки оборудованы рельсовыми цепями, каждый блок передающего конца аппаратуры рельсовой цепи включает в себя передатчик электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии, а каждый блок аппаратуры приемного конца рельсовой цепи включает в себя путевой приемник сигналов контроля состояния рельсовой линии и блок формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, на вовлеченных в систему поездах установлено бортовое оборудование, отличающаяся тем, что вход путевого приемника сигналов контроля состояния рельсовой линии блока аппаратуры приемного конца рельсовой цепи непосредственно подключен к рельсам приемного конца своей рельсовой цепи, а его выход подключен к виброакустическому преобразователю, виброэлемент которого механически связан с внешней оболочкой оптоволоконного кабеля, при этом параллельно оптоволоконному кабелю расположены проводная линия цифрового управления передатчиками электрических сигналов контроля состояния рельсовой линии и блоками формирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН и АЛС-ЕН, подключенная к станционной цифровой сети передачи данных, и проводная линия электропитания от сети или других источников автономного электропитания.

2. Система интервального регулирования движения поездов по п.1, отличающаяся тем, что установленное на поездах бортовое оборудование включает в себя соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными блок локомотивного устройства безопасности, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство.