Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста
Изобретение относится к области железнодорожной автоматики телемеханики и связи и может быть использовано на локомотивах и моторвагонных подвижных составах.
Технический результат изобретения заключается в повышении надежности, путем предотвращения лишних экстренных торможений при перезапуске устройства.
Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста содержит блок контроля безопасности, соединенный через усилитель с входом электропневматического клапана, входы блока контроля безопасности соединены с выходами модулей центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены блок переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, два модуля измерения параметров движения и два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с модулем датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу модуль маршрута и модуль радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника спутниковой навигации, к входу которого подключена антенна спутниковой навигации, и с портом радиомодема, соединенного с радио антенной, блок буфера временного хранения параметров движения подключен к межмодульному интерфейсу.
1 илл.
Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики телемеханики и связи и может быть использовано на локомотивах и моторвагонных подвижных составах.
Известно устройство контроля за управлением поезда, содержащее блок задания скорости, блок приема сигналов, блоки заграждающих и полосовых фильтров, блок управления торможением, установочный триггер, мультиплексор, счетчик фактической скорости, преобразователь динамических сигналов, генераторы импульсов, схему начальной установки, делители частоты, элемент ИЛИ, схему выдержки времени JK - и D-триггеры, счетчики-дешифраторы, схемы совпадения с гальванической развязкой, дешифратор сигнальных показаний системы автоматического регулирования скорости, трансформаторный блок, дешифратор сигнальных показаний включает в себя преобразователи динамических сигналов, блоки оптронной развязки, дешифраторы сигналов, буферный регистр, генератор импульсов, формирователь последовательности импульсов, D-триггеры и блоки формирования выходных сигналов (RU 2120393, B61L 25/06, 20.10.98)
Недостатками этого устройства являются малая информативность сигнальных показаний для оперативного принятия решений машинистом, отсутствие гибкости в выборе оптимального скоростного режима, устаревшая элементная база.
Известно устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащие межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены к межмодульному интерфейсу, подключенные к межмодульному интерфейсу два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с датчиками пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, подключенный к межмодульному интерфейсу модуль маршрута, соединенный с выходом приемника спутниковой навигации, вход которого соединен с антенной спутниковой навигации, модуль радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом, выход которого соединен с радиоантенной (RU2262459, B61L 25/04, 20.10.05).
Недостатком известного устройства является то, что в случае пропадания кодов АЛСН, АЛС-ЕН, при перезапуске устройства под влиянием помех, при первоначальном включении устройства после длительной стоянки поезда и после проезда светофора с запрещающим сигнальным показанием происходит включение на блоке индикации сигнала К. При скорости более 20 км/час это вызывает экстренное торможение поезда.
Наиболее близким к заявляемому устройству является выбраное в качестве прототипа устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста, содержащее подключенные портами к межмодульному интерфейсу модули центральной обработки информации, измерения параметров движения, непрерывных каналов внешних устройств, блок переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, первые порты модулей маршрута и радиоканала, выходы модулей центральной обработки информации подключены к входам блока контроля безопасности, выход которого через усилитель подключен к электропневматическому клапану, модуль датчиков пути и скорости, выход которого подключен к входам модулей измерения параметров движения, блок приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, выход которого подключен к входам модулей непрерывных каналов внешних устройств, радиомодем с антенной, выход которого подключен ко второму порту модуля радиоканала, приемник спутниковой навигации, выход которого подключен ко второму порту модуля маршрута (RU2423269, B61L 25/04, 10.07.11).
В известном устройстве, при пропадания кодов автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, при движении под сигналы 3 или Ж, на блоке индикации зажигается сигнал Б и экстренное торможение не наступает. Однако, в случаях перезапуска устройства под влиянием помех и движении под сигналы 3 или Ж, на блоке индикации зажигается сигнал К и экстренное торможение наступает также, как и в режиме проезда светофора с запрещающим сигналом без предварительной остановки перед этим светофором. Это связано с тем, что при перезапуске происходит стирание всех текущих данных для вычисления допустимой скорости движения в модулях центральной обработки информации, модулях измерения параметров движения и модулях непрерывных каналов внешних устройств.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности, путем предотвращения лишних экстренных торможений при перезапуске устройства.
Технический результат достигается тем, что в устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста, содержащее блок контроля безопасности, соединенный через усилитель с входом электропневматического клапана, входы блока контроля безопасности соединены с выходами модулей центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены блок переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, два модуля измерения параметров движения и два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с модулем датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу модуль маршрута и модуль радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника спутниковой навигации, к входу которого подключена антенна спутниковой навигации, и с портом радиомодема, соединенного с радио антенной, согласно изобретению введен блок буфера временного хранения параметров движения, который подключен к межмодульному интерфейсу.
На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста.
Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста содержит блок 1 контроля безопасности, соединенный через усилитель 2 с входом электропневматического клапана 3, входы блока 1 контроля безопасности соединены с выходами модулей 4, 5 центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу 6, к которому подключены блок 7 переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, два модуля 8, 9 измерения параметров движения и два модуля 10, 11 непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком 12 приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с модулем 13 датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу 6 модуль 14 маршрута и модуль 15 радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника 16 спутниковой навигации, к входу которого подключена антенна 17 спутниковой навигации, и с портом радиомодема 18, соединенного с радио антенной, блок 20 буфера временного хранения параметров движения подключен к межмодульному интерфейсу 6.
Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста работает следующим образом:
Перед каждой поездкой локомотива в память модуля 14 маршрута заносится электронная карта маршрута, которая позволяет совместно с данными о текущих кординатах местонахождения поезда, поступающими от приемника 16 спутниковой навигации, расчитать параметры режимов ведения поезда в каждой точке маршрута движения. Параллельно с расчетами скорости движения и местонахождения поезда по данным от модуля 14 маршрута и приемника 16 спутниковой навигации для уменьшения влияния условий по приему сигналов от спутников фактическая скорость поезда и пройденный им путь рассчитываются с помощью модулей 8 и 9 измерения параметров движения на основе данных, поступающих от модуля 13 датчиков пути и скорости. Модули центральной обработки информации 4 и 5 на основе данных от всех других модулей определяют оптимальный скоростной режим. При приближении поезда на перегоне к границе занятого блок участка или другого препятствия с известной координатой модули центральной обработки информации 4 и 5 осуществляют требуемое по условиям безопасности движения снижение скорости. Для этого они воздействуют через блок 1 контроля безопасности и усилитель 2 на электропневматический клапан 3. Блок 7 переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста осуществляет выбор оптимального технологического алгоритма управления торможением и проверки бдительности машиниста в зависимости от полноты и достоверности всей поступающей на локомотив оперативной информации. С заданной периодичностью блок 7 переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста параллельно с приемником 16 спутниковой навигации вырабатывает информацию о расчетной координате места нахождения локомотива. Для каждого отрезка впереди лежащего пути с расчетной длиной, равной длине пути торможения перед препятствием, в оперативную память модулей 4 и 5 центральной обработки информации заносится информация из модуля 14 маршрута, которая дополняется оперативной информацией, приходящей через радиомодем 18 цифровой связи от стационарных устройств системы (на чертеже не показаны).
Решение всех задач в модулях 4 и 5 центральной обработки информации производится циклически каждые 500 мс.
Чтобы использовать данные, формируемые различными модулями устройства, модули 4 и 5 центральной обработки информации проверяют достоверность используемой информации посредством анализа результатов самотестирования других модулей с контролем периодичности поступающих от них сообщений. При этом для двухканальных модулей производится сравнение данных, содержащихся в сообщениях от каждого из каналов. После каждого перезапуска каждым модулем 4 и 5 центральной обработки информации в течение 2 секунд принимаются сообщения от остальных модулей. При положительных результатах проверки модули включаются в рабочую конфигурацию устройства и передаваемые ими данные становятся доступными для использования другими модулями. После этого модули 4 и 5 центральной обработки информации переходят в режим циклического реконфигурирования системы.
Фиксация неправильной работы любого модуля и исключение его из рабочей конфигурации занимают 900-1100 мсек.
Модули 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств формируют данные о показаниях светофоров, допустимой и целевой скорости движения и длине блок - участка. В случае расхождения данных дублированных комплектов в течение 2 секунд модуль исключается из рабочей конфигурации и возвращается обратно только после совпадения данных комплектов в течение 1,5 секунд. В течение 8 секунд системой используются последние правильные данные.
Если модули 10 и 11 исключены из рабочей конфигурации, то система использует по умолчанию показание Б локомотивного индикатора (на чертеже не показан), равенство значений допустимой и целевой скоростей значению допустимой скорости движения при белом огне и длину блок участка, равную 1000 метров.
Модули 8 и 9 измерения параметров движения формируют данные о значениях фактической скорости, линейной координаты, направлении движения первой или второй кабиной вперед. Допуски на расхождение составляют для фактической скорости 2 км/час и для линейной координаты 100 метров. В случае расхождения данных по скорости в течение 1 секунды или по координате в течение 4 секунд модуль исключается из рабочей конфигурации и включается экстренное торможение.
В устройстве производится сравнение логического уровня сигнала управления электропневматическим клапаном 3, формируемого в модулях 4 и 5 центральной обработки информации, и логического уровня сигнала обратной связи, поступающего с выхода усилителя 2 электропневматического клапана 3. При несовпадении логических уровней этих сигналов через 2 секунды производится запрет выдачи информации на блок 1 контроля безопасности и перезапуск устройства.
В каждом цикле значения допустимой скорости вычисляются на основе определения расстояния от головы поезда до ближайшей цели и значения целевой скорости для данного типа цели.
В процессе вычислений допустимой скорости сравниваются значения допустимых скоростей (в том числе, переданных по радиоканалу) проезда очередных светофоров и всех других препятствий, а также значения допустимых скоростей, определенные бортовым устройством системы автоматического управления САУТ (на чертеже не показано). Из всех значений выбирается минимальное значение допустимой скорости, которое и определяет текущее значение допустимой скорости.
В режиме работы без участия модуля 14 маршрута вся исходная информация о допустимой скорости, целевой скорости, длине блок - участка берется из кодовых сигналов автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, поступающих в модули 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств из блока 12 приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, при приоритете сигнала автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации. Показания локомотивного светофора блока индикации (на чертеже не показан) относят к четырем группам:
1. К - Красный сигнал по автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, движение по занятому блок участку,
2. Ж - Желтый сигнал по автоматической локомотивной непрерывной сигнализации или 1 свободный блок участок по автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации,
3. Разрешающие сигналы Б - Белый сигнал, З - Зеленый сигнал по автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации и 2-5 свободных блок участков по автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации. Значение скорости при сигнале Б задается в модулях 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств в зависимости от категории поезда и оборудования пути устройствами автоблокировки.
4. КЖ - Красно - желтый сигнал по автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации - движение к светофору с запрещающим показанием и БМ - Белый мигающий по автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации с разрешением проезда, полученным со станции через радиомодем 18 и модуль 15 радиоканала.
При индикации разрешающих сигналов из групп 2,3 на блоке индикации, значение допустимой скорости определяется величиной, полученной из модулей 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств.
Исключение составляют те случаи, когда фиксируется смена активности каналов автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, либо произошло изменение показания светофора внутри групп 2, 3. В этих случаях сравниваются значения фактической Vф скорости и допустимой VД скорости и при Vф>VД запускается алгоритм, позволяющий избежать необоснованного экстренного торможения плавным изменением допустимой VД скорости до нового значения, полученного из модулей 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств на отрезке пути длиной до 500 метров. При движении к светофору с желтым сигналом, скорость проезда которого ограничена значением V ж, при Vф>Vж, производится периодическая проверка бдительности с интервалом 30-40 секунд. Для исключения экстренного торможения после проследования этого светофора и смене кода с Ж на КЖ поезд должен проследовать этот светофор со скоростью < Vж. При появлении на блоке индикации сигнала КЖ устройство осуществляет периодический перерасчет значений допустимой Уд скорости в соответствии с кривой торможения до значения допустимой VД скорости=20 км/час. Расчет тормозных кривых (зависимость VД от расстояния до цели) производится с учетом категории поезда, его массы и значения длины блок - участка. Машинист для исключения экстренного торможения должен снижать скорость движения поезда темпом, позволяющим поддерживать Vф<VД. При этом производится периодическая проверка бдительности с интервалом 30-40 секунд.
Каждый цикл работы модулей 4 и 5 центральной обработки информации в блок 20 буфера временного хранения параметров движения поступает информация о текущем времени завершения цикла и все данные, используемые для определения текущей допустимой скорости VД движения. В каждом новом цикле работы устройства эта информация в блоке 20 буфера временного хранения параметров движения обновляется из модулей 4 и 5 центральной обработки информации. Без обновления информация автоматически стирается каждые 10 секунд. Вследствие этого при перезапуске устройства под влиянием помех и движении под сигналы 3 или Ж используется старая информация из блока 20 буфера временного хранения параметров движения, а на блоке индикации поддерживается сигнал Б. Сохранение информации в течение 10 секунд достаточно для перезапуска устройства и расчета нового значения допустимой скорости. Этим исключается экстренное торможение при движении со скоростями выше 20 км/час, но ниже допустимого ограничения скорости Vб движения при белом огне локомотивного индикатора. В случае движения поезда до момента перезапуска по сигналам КЖ и К локомотивного индикатора условия наступления экстренного торможения и показания локомотивного индикатора сохраняются. Переход на движение по белому огню не происходит и VД снижается по мере приближения к светофору с запрещающим сигнальным показанием.
Для сохранения необходимого уровня безопасности в блок 20 буфера временного хранения параметров движения поступает информация, необходимая для расчета кривой торможения отдельно от каждого из дублированных модулей устройства. Необходимый уровень достоверности информации, считываемой из блока 20 буфера временного хранения параметров движения обратно в модули 4 и 5 центральной обработки информации обеспечивается в блоке 20 посредством использования аппаратной и информационной избыточности.
Таким образом, устройство обеспечивает повышение надежности путем предотвращения лишних экстренных торможений при перезапуске устройства во время движения поезда под сигналы З или Ж.
Устройство контроля за управлением поезда и бдительностью машиниста, содержащее блок контроля безопасности, соединенный через усилитель с входом электропневматического клапана, входы блока контроля безопасности соединены с выходами модулей центральной обработки информации, которые первыми портами соединены между собой непосредственно, а вторыми портами подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены блок переключения технологических алгоритмов управления торможением и проверки бдительности машиниста, два модуля измерения параметров движения и два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с блоком приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации и автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации, входы модулей измерения параметров движения соединены с модулем датчиков пути и скорости, подключенные к межмодульному интерфейсу модуль маршрута и модуль радиоканала, которые своими портами соединены соответственно с портом приемника спутниковой навигации, к входу которого подключена антенна спутниковой навигации, и с портом радиомодема, соединенного с радиоантенной, отличающееся тем, что в него введен блок буфера временного хранения параметров движения, который подключен к межмодульному интерфейсу.
