Система управления транспортными объектами на полигоне железной дороги
Полезная модель относится к системам управления подвижными объектами и может быть использована преимущественно на полигонах железных дорог управляющим персоналом. Технический результат заключается в оперативности принятия решений по управлению транспортными объектами на полигоне железной дороги за счет использования данных о точном местоположении объекта, использования база данных о состоянии пути его следования и состояния подсистем самого транспортного объекта. Система содержит референцные станции, установленные на полигоне железной дороге и связанные через радиоканал с измерительной аппаратурой спутников космической навигационной системы, сетевой центр, включающий блок обработки и управления с блоком архивирования данных и сервер связи. На каждом локомотиве поезда размещен бортовой комплекс, включающий последовательно соединенные приемник навигационных сигналов, блок коррекции и приемо-передающее устройство, а также блок контроля и управления, соответствующие выходы которого подключены к исполнительным средствам управления, а соответствующие входы - к выходам датчиков контроля исполнительных средств управления, при этом другие входы/выходы блока контроля и управления подключены к другому входу приемо-передающего устройства, а приемник навигационных сигналов подключен посредством канала связи к измерительной аппаратуре спутников космической навигационной системы. Автоматизированное рабочее место поездного диспетчера включает центральный процессор, выходами соединенный с входами блока преобразования координат, блока отображения, блока принятия решений, базы данных состояния путей и приемо-передающего устройства, а входами - подключенный к выходам блока преобразования координат, базы данных состояния путей и первому входу приемо-передающего устройства, второй вход которого соединен с выходом блока принятия решений. Приемо-передающее устройство каждого бортового комплекса посредством радиоканалов связано с сервером связи сетевого центра и приемо-передающим устройством автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, последний из которых с помощью канала радиосвязи соединен с аппаратно-программным устройством автоматизированного рабочего места оператора дистанций пути. 1 з.п. ф-лы,
Полезная модель относится к системам управления подвижными объектами и может быть использована преимущественно на полигонах железных дорог управляющим персоналом.
Известна система управления движением технологических объектов, реализуемая в системе точного определения местоположения технологических объектов на железнодорожном транспорте (RU 87024 U1, 06.05.2009). Известная система содержит навигационную аппаратуру искусственного спутника земли, аппаратуру потребителей спутниковых радионавигационных систем, бортовую аппаратуру автоматического управления и сигнализации, установленных на технологическом объекте, установленные стационарно постовую аппаратуру автоматического управления и сигнализации, основную и резервную референцные станции, ЭВМ, установленную на автоматизированном рабочем месте диспетчера, центральный процессор ЭВМ, соединенный с блоком памяти и блоком формирования выходной информации, соединенным с монитором, к которому подключен выход блока обработки и формирования сигналов, преобразователь координат, вход которого соединен с выходом центрального процессора, а выход соединен с входом блока обработки и формирования сигналов, выходы блоков аппаратуры потребителей спутниковой радионавигационной системы обеспечения местоположения технологических объектов основной и резервной референцных станций соединены с входами блока постовой аппаратуры системы автоматического управления и сигнализации, которая посредством канала радиосвязи соединена с блоком бортовой аппаратуры системы автоматического управления и сигнализации.
В известной системе с помощью сети референцных станций вычисляют величину дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов в режиме реального времени, что позволяет определить точное местонахождение технологического объекта локомотива и за счет этого повысить эффективность управления его движением по пути следования.
Однако при управлении движением технологического объекта не учитывают состояние подсистем технологического объекта и состояние железнодорожного пути, что снижает эффективность управления его движением.
Наиболее близким аналогом является система мониторинга, сопровождения и управления наземными транспортными средствами, реализующая известный способ аналогичного назначения (RU 2288509 С1, 27.11.2006). Система мониторинга, сопровождения и управления наземными транспортными средствами содержит бортовой комплекс, общий для всех контролируемых этой системой транспортных средств(ТС), включающий бортовые датчики, выходы которых подключены к соответствующим входам контроллера, выходами подключенного к исполнительным органам. Контроллер связан с блоком автономной навигации, в состав которого входит GPS-приемник. В состав бортового комплекса входят также бортовой терминал специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети и бортовой терминал сотовой сети подвижной связи. Бортовые терминалы оснащены антенной, обеспечивающей прием/передачу сигналов, соответственно, по специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети и по GSM-сети, и подключены к контроллеру через коммутатор. Система содержит также диспетчерский центр, включающий пультовое оконечное устройство, связанное по радиоэфиру или по проводным каналам связи с базовыми станциями специализированной ретрансляционно-радиопеленгационной сети.
Местоположения транспортного объекта в известной системе определяют с помощью спутниковой навигационной системы. При этом полученные приемником GPS сигналы местоположения транспортного объекта уточняют, используя ретрансляционно-радиопеленгационной сети. При этом точность определения местоположения транспортного объекта не высока. Кроме того, применительно для железнодорожного транспорта использование ретрансляционно-радиопеленгационной сети экономически не выгодно, поскольку требует больших материальных затрат. Следует также отметить, что в известной системе для управления транспортным объектом не используют данные о состоянии пути, что для железнодорожного транспорта является существенным.
Задачей полезной модели является создание системы управления транспортными объектами на полигоне железной дороги на основе точных сведений о фактическом местоположении движущихся объектов и состоянии пути движения транспортного объекта, а также состояние его основных подсистем.
Технический результат заключается в оперативности принятия решений по управлению транспортными объектами на полигоне железной дороги за счет использования данных о точном местоположении объекта, использования данных о состоянии пути его следования и состояния подсистем самого транспортного объекта.
Технический результат достигается тем, что система управления поездами на полигоне железной дороги содержит референцные станции, установленные на полигоне железной дороги и связанные через радиоканал с измерительной аппаратурой спутников космической навигационной системы, сетевой центр, включающий блок обработки и управления с блоком архивирования данных и сервер связи, размещенный на каждом транспортном объекте бортовой комплекс, включающий последовательно соединенные приемник навигационных сигналов, блок коррекции и приемопередающее устройство, а также блок контроля и управления, соответствующие выходы которого подключены к исполнительным средствам управления, а соответствующие входы - к выходам датчиков контроля исполнительных средств управления, причем другие входы/выходы блока контроля и управления подключены к другим выходам/входам приемопередающего устройства, а приемник навигационных сигналов подключен посредством канала связи к измерительной аппаратуре космической навигационной системы, при этом автоматизированное рабочее место поездного диспетчера включает центральный процессор, выходами соединенный с входами блока преобразования координат, блока отображения, блока принятия решений, базы данных состояния путей и приемо-передающего устройства, а входами - с выходами блока преобразования координат и базы данных состояния путей, а также с одним из входов приемо-передающего устройства, другие входы которого соединены с выходами блока принятия решений, приемо-передающее устройство каждого бортового комплекса посредством радиоканалов связано с сервером связи сетевого центра и приемо-передающим устройством автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, последний из которых с помощью канала радиосвязи соединен с аппаратно-программным устройством автоматизированного рабочего места оператора дистанций пути.
При этом приемо-передающие устройства бортового комплекса и автоматизированного рабочего места поездного диспетчера выполнены в виде многоканальных радиостанций.
Сущность заявленной системы управления транспортными объектами на полигоне железной дороги поясняется фиг.1
Система управления транспортными объектами на полигоне железной дороги содержит референцные станции 1, установленные на полигоне железной дороге и связанные через радиоканал с измерительной аппаратурой 2 спутников космической навигационной системы, сетевой центр 3, включающий блок 4 обработки и управления с блоком 5 архивирования данных и сервер 6 связи.
На локомотиве каждого поезда размещен бортовой комплекс 7, включающий последовательно соединенные приемник 8 навигационных сигналов, блок 9 коррекции и многоканальное приемо-передающее устройство 10, а также блок 11 контроля и управления, соответствующие выходы которого подключены к исполнительным средствам 12 управления, а соответствующие входы - к выходам датчиков 13 контроля исполнительных средств. При этом другие входы/выходы блока 11 контроля и управления подключены к другим входам/выходам приемо-передающего устройства 1,0, а приемник 8 навигационных сигналов связан посредством канала связи с измерительной аппаратурой 1 спутников космической навигационной системы.
Автоматизированное рабочее место 14 поездного диспетчера включает центральный процессор 15, выходами соединенный с входами блока 16 преобразования координат, блока 17 отображения, блока 18 принятия решений, базы 19 данных состояния путей и приемо-передающего устройства 20. При этом входы центрального процессора 15 подключены к выходам блока 16 преобразования координат, базы 19 данных состояния путей и первому входу приемо-передающего устройства 20, второй вход которого соединен с выходом блока 18 принятия решений.
Приемо-передающее устройство 10 посредством радиоканалов связано с сервером 6 связи и приемо-передающим устройством 20.
Аппаратно-программное устройство 21 автоматизированного рабочего места 22 оператора дистанций пути (АРМ ПЦ 22) соединено через соответствующее приемо-передающее устройство 23 и радиоканал с приемопередающим устройством 20.
Приемо-передающие устройства 10 и 20 выполнены в виде многоканальных радиостанций.
В качестве космической навигационной системы используют существующие в настоящее время системы ГЛОНАСС или GPS.
Каждая из референцных станций 1 устанавливается на пункте с известными координатами и включает последовательно соединенные спутниковую приемную антенну и спутниковый двухчастотный приемник. Все референцные станции 1 могут быть связаны между собой каналами связи, в качестве которых используют применяемые на железнодорожном транспорте каналы общетехнологического назначения СПД.
Блок 4 обработки и управления сетевого центра 3 выполнен в виде аппаратно-программного устройства, позволяющего осуществлять: сбор измерительных сигналов от каждой референцией станции в режиме реального времени; обработка измерительных сигналов посредством осреднения сигналов; определение величины дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов в режиме реального времени; передача величины дифференциальной коррекции пользователю; постробработка измеренных сигналов; архивирование измеренных сигналов в блоке 5 архивирования данных.
Система управления транспортными объектами на полигоне железной дороги используется следующим образом.
Измерительная аппаратура 2 спутников космической навигационной системы излучает радионавигационные сигналы, включающие служебную и измерительную информацию.
Радионавигационные сигналы по радиоканалам связи воспринимаются антеннами референцных станций 1 и приемником 8 навигационных сигналов бортового комплекса 7, установленного на локомотива каждого поезда.
На каждой референцной станции 1 сигналы с выхода антенны передаются в приемник, который выделяет измерительную информацию, характеризующую ее координаты.
Приемник 8 навигационных сигналов бортового комплекса 7 выделяет измерительную информацию, характеризующую текущие координаты локомотива поезда и скорость движения поезда.
Референцные станции 1 передают измерительные сигналы по каналу связи в сервер 6 сетевого центра 3, который декодирует их и направляет в блок 4 обработки и управления, осуществляющий сбор измерительных сигналов от каждой референцией станции 1, обработку измерительных сигналов посредством осреднения сигналов, определение величины дифференциальной коррекции к измерениям навигационных сигналов референцных станций в режиме реального времени и передачу величины дифференциальной коррекции пользователю, а также последующую обработку накопленной информации (постробработку) с возможностью ее архивированием в блоке 5 архивирования данных.
Блок 4 обработки и управления передает в режиме реального времени величину дифференциальной коррекции к спутниковым измерениям навигационных сигналов через сервер 6 связи в приемо-передающее устройство 10. С выхода приемо-передающего устройства 10 информация о величине дифференциальной коррекции поступает на соответствующий вход блока 9 коррекции, на другой вход которого с выхода приемника 8 поступает информация, характеризующая, в том числе и текущие координаты локомотива поезда.
С учетом величины дифференциальной коррекции блок 9 коррекции осуществляет вычисление точных координат местоположения локомотива поезда. В режиме реального времени информация о точных координатах местоположения локомотива поезда, находящегося на полигоне, вместе с информацией о времени измерений и скорости движения поезда с выхода блока 9 коррекции поступает на один из входов приемно-передающего устройство 10. Одновременно на другой вход приемо-передающего устройства 10 с выхода блока 11 контроля и управления поступает информация о номере поезда и состоянии его отдельных подсистем. Приемопередающее устройство 10 формирует пакет данных и передает его по каналу связи на вход приемо-передающего устройства 20 АРМ ПД 14, с выхода которого она передается на вход центрального процессора 15.
Центральный процессор 15 преобразует полученную информацию, выделяет информацию о точных координатах поезда и передает ее в блок 16 преобразования координат, который осуществляет привязку координат поезда к железнодорожным координатам. Информация о железнодорожных координатах поезда передается на соответствующий вход центрального процессора 15. Центральный процессор,15 преобразует данные о точном положении поезда на полигоне, его скорости движения и состоянии отдельных подсистем для визуального представления на мониторе блока 17 отображения информации. Таким образом, поездной диспетчер в режиме реального времени отслеживает точное положение управляемых на участке поездов.
Как известно, на полигоне железной дороги путевыми работниками осуществляется постоянная диагностика верхнего строения пути (рельсов, рельсовых опор, балластной призмы), результаты которой поступают в аппаратно-программное устройство 23 АРМ дистанций пути (АРМ ПЧ) 22, центральный процессор которого полученные данные обрабатывает, обобщает, анализирует и хранит в своей памяти. Кроме того, в память вводится информация о состоянии рельсовой колеи и точном местоположении относительно железнодорожных координат повреждений рельсов и отклонений пути от стандартных величин. Вся эта информация через приемопередающее устройство 10 по каналу связи передается на вход приемопередающего устройства 20 АРМ ПД 14, который передает ее в центральный процессор 15 АРМ ПД 14. Центральный процессор 15 преобразует ее и направляет для хранения в базу 19 данных. Таким образом, база 19 данных о состоянии поездного пути на полигоне железной дороги постоянного пополняется.
После получения данных в железнодорожных координатах о местоположении поезда центральный процессор 15 запрашивает из базы 19 данных сведения о состоянии поездного пути на участке следования поезда и анализирует ее с учетом точного местоположения поезда в режиме реального времени. По результатам анализа с учетом скорости движения поезда и состояния его отдельных подсистем блок 18 принятия решений выдает соответствующие рекомендации по управлению движением поезда.
Рекомендации по управлению движением поезда с выхода блока 18 принятия решений через приемо-передающее устройство 20 по каналу связи передают на вход приемо-передающего устройства 10 бортового комплекса 7 данного транспортного объекта, который передает ее в блок 11 контроля и управления для установления оптимальных режимов работы исполнительных средств 12.
В случае возникновения нештатных ситуаций, грозящих безопасности движения на полигоне транспортного объекта, в чрезвычайных случаях, требующих немедленного вмешательства в процесс управления объектом, центральный процессор 15 формирует сигнал тревожной сигнализации на мониторе блока 17 отображения, а поездной диспетчер по каналу поездной радиосвязи либо передает машинисту поезда речевой сигнал на торможение, остановку или изменение режима работы поезда, либо с помощью блока 18 принудительно формирует сигнал на торможение, остановку или изменение режима работы поезда.
Таким образом, поездной диспетчер имеет возможность не только контролировать положение локомотива на участке, но и оперативно принимать меры по предотвращению нестандартных и чрезвычайных ситуаций на пути следования поезда на основании информации о точном местоположении транспортного средства на участке пути и сведений о состоянии участка пути, полученных в результате проведения диагностических работ не только линейных работников пути, но и контрольных и измерительных приборов, показаний путеизмерительных тележек и вагонов.
1. Система управления транспортными объектами на полигоне железной дороги, содержащая референцные станции, установленные на полигоне железной дороги и связанные через радиоканал с измерительной аппаратурой спутников космической навигационной системы, сетевой центр, включающий блок обработки и управления с блоком архивирования данных и сервер связи, размещенный на каждом транспортном объекте бортовой комплекс, включающий последовательно соединенные приемник навигационных сигналов, блок коррекции и приемопередающее устройство, а также блок контроля и управления, соответствующие выходы которого подключены к исполнительным средствам управления, а соответствующие входы - к выходам датчиков контроля исполнительных средств управления, причем другие входы/выходы блока контроля и управления подключены к другим выходам/входам приемопередающего устройства, а приемник навигационных сигналов подключен посредством канала связи к измерительной аппаратуре космической навигационной системы, при этом автоматизированное рабочее место поездного диспетчера включает центральный процессор, выходами соединенный с входами блока преобразования координат, блока отображения, блока принятия решений, базы данных состояния путей и приемопередающего устройства, а соответствующими входами - с выходами блока преобразования координат и базы данных состояния путей, а также с одним из входов приемопередающего устройства, другие входы которого соединены с выходами блока принятия решений, приемопередающее устройство каждого бортового комплекса посредством радиоканалов связано с сервером связи сетевого центра и приемопередающим устройством автоматизированного рабочего места поездного диспетчера, последний из которых с помощью канала радиосвязи соединен с аппаратно-программным устройством автоматизированного рабочего места оператора дистанций пути.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что приемопередающие устройства бортового комплекса и автоматизированного рабочего места поездного диспетчера выполнены в виде многоканальных радиостанций.
