Устройство для управления и контроля за движением поезда

Авторы патента:

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована на локомотивах и электропоездах, в том числе применяемых для высокоскоростного движения, оборудованных устройствами приема и обработки информации от путевых устройств и датчиков, а также в составе многоуровневых систем интервального регулирования. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости, увеличении объема обрабатываемой информации и повышении достоверности при ее обработке. Устройство для управления и контроля за движением поезда содержит двухканальный модуль центральной обработки информации с подключенными к нему модулем маршрута и модулем непрерывных каналов внешних устройств, соединенными с блоком приемных катушек, к которым подключен блок приемника данных от путевых генераторов, соединенный с модулем вычислителя системы автоматического управления торможением, к которому подключен модуль памяти, с записанной в нем бортовой базой данных, блок анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации, состоящий из приемного модуля, вход которого соединен с выходом модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, а выход приемного модуля соединен с входом модуля формирования запросов к бортовой базе данных, подключенного к модулю памяти, соединенного выходом с вычислителем, выходы которого соответственно через первый и второй формирователи сигналов подключены к входам модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, один из выходов которого соединен с двухканальным модулем центральной обработки информации, а другой выход - с модулем маршрута.

Известно техническое решение, используемое в безопасном локомотивном объединенном комплексе, содержащее двухканальный модуль центральной обработки информации с подключенными к нему модулем маршрута и модулями непрерывных каналов внешних устройств, соединенными с блоком приемных катушек, к которым подключен блок приемника данных от путевых генераторов, соединенный с модулем вычислителя системы автоматического управления торможением, к которому подключен модуль памяти, с записанной в нем бортовой базой данных (RU 474507 C2, B61L 25/04, 10.02.13).

Недостатками известного технического решения являются:

- невысокая надежность канала приема информации о поездной обстановке от путевых устройств, что в определенных случаях при возникновении неисправностей в бортовой системе исключает или ограничивает дальнейшее движение поезда;

- отсутствие дублирующего канала принятия решения о возможности движения на основании информации о свободности/занятости пути, что значительно ограничивает достоверность используемой в этих целях информации и снижает помехоустойчивость этих систем;

- отсутствие возможности обработки информации от путевых генераторов системы автоматического торможения поезда (САУТ) для получения информации о пути приема или пути отправления поезда со станции, о свободности или занятости перегона, о границах действия путевых устройств разных типов, передающих на поезд информацию о путевой обстановке, о координате местонахождения поезда, что ограничивает функциональность устройств обеспечения безопасности движения и реализованных на их базе системах интервального регулирования, а также ограничивает возможности по автоматизации предусмотренных регламентами и выполняемых машинистом операций;

- отсутствие дополнительного логического канала для получения и корректировки данных о местоположении поезда, что не позволяет увеличить точность измерения указанного параметра и, как следствие, повысить безопасность движения в системах интервального регулирования движения поездов;

- невозможность обеспечить движение поезда с большей скоростью при соблюдении условий безопасности движения в ситуации отсутствия информации в непрерывных каналах, возникшей из-за неисправности путевых устройств, что увеличивает время движения поезда по участкам путей с неисправными устройствами СЦБ.

Технический результат полезной модели заключается в повышении помехоустойчивости, увеличении объема обрабатываемой информации и повышении достоверности при ее обработке.

Технический результат достигается тем, что в устройство для управления и контроля за движением поезда, содержащее двухканальный модуль центральной обработки информации с подключенными к нему модулем маршрута и модулем непрерывных каналов внешних устройств, соединенным с блоком приемных катушек, к которым подключен блок приемника данных от путевых генераторов, соединенный с модулем вычислителя системы автоматического управления торможением, к которому подключен модуль памяти, с записанной в нем бортовой базой данных, согласно предложению введен блок анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации, состоящий из приемного модуля, модуля формирования запросов к бортовой базе данных, вычислителя и двух формирователей сигналов, несущих информацию о поездной обстановке, при этом вход приемного модуля соединен с выходом модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, а выход приемного модуля соединен с входом модуля формирования запросов к бортовой базе данных, подключенного к модулю памяти, соединенного выходом с вычислителем, выходы которого соответственно через первый и второй формирователи сигналов подключены к входам модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, один из выходов которого соединен с двухканальным модулем центральной обработки информации, а другой выход - с модулем маршрута.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства для управления и контроля за движением поезда.

Устройство для управления и контроля за движением поезда содержит двухканальный модуль 1 центральной обработки информации с подключенными к нему модулем 2 маршрута и модулем 3 непрерывных каналов внешних устройств, соединенным с блоком 4 приемных катушек, к которым подключен блок 5 приемника данных от путевых генераторов, соединенный с модулем 6 вычислителя системы автоматического управления торможением, к которому подключен модуль 7 памяти, с записанной в нем бортовой базой данных, блок 8 анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации, состоящий из приемного модуля 9, вход которого соединен с выходом модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением, а выход приемного модуля соединен с входом модуля 10 формирования запросов к бортовой базе данных, подключенного к модулю 7 памяти, соединенного выходом с вычислителем 11, выходы которого соответственно через первый 12 и второй 13 формирователи сигналов подключены к входам модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением, один из выходов которого соединен с двухканальным модулем 1 центральной обработки информации, а другой выход - с модулем 2 маршрута.

Двухканальный модуль 1 центральной обработки информации производит контроль работоспособности системы на основании данных, полученных от других модулей по внутреннему, внешнему CAN интерфейсам (на чертеже не показаны), контролирует их работоспособность на основании этих данных, а также данных, хранящихся в энергонезависимой памяти, и данных от модулей контроля безопасности (на чертеже не показаны), сравнение по приоритету информации о свободности пути, получаемой от модуля 3 непрерывных каналов внешних устройств и модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением, формирует окончательные значения допустимой и целевой скоростей движения, о режиме работы устройства, о необходимости проведения периодического или однократного контроля бдительности с учетом физиологического состояния машиниста, кроме того, формирует данные для управления исполнительными устройствами (на чертеже не показаны), данные для их сравнения модулем контроля безопасности, а также данные для передачи по внутреннему, внешнему CAN интерфейсам.

Модуль 2 маршрута принимает и обрабатывает данные с использованием Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС), совместно с уже используемой Global Positioning System (GPS) от совмещенной антенны (на чертеже не показано), на основании полученных данных о текущих значениях времени, скорости и географических координатах, а также данных электронной карты, хранящихся в энергонезависимой памяти модуля 2, производит вычисление железнодорожной координаты и других параметров движения, включая номер пути движения, допустимой и целевой скорости, типа и названия впереди лежащего по ходу движения поезда железнодорожного объекта, расстояния до него, а также на основании данных от модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением корректирует железнодорожную координату и другие указанные параметры движения поезда.

Модуль 3 непрерывных каналов внешних устройств принимает и обрабатывает данные о количестве свободных блок-участков и связанной с ней допустимой скорости движения от блока 4 приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации (АЛСН), автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации (АЛС-ЕН) и канала информации от путевых генераторов системы автоматического управления торможением поезда (ГПУ САУТ), а затем передает эту информацию в CAN интерфейс.

Блок 4 приемных катушек систем автоматической локомотивной непрерывной сигнализации (АЛСН), автоматической локомотивной единой непрерывной сигнализации (АЛС-ЕН) и канала информации от путевых генераторов системы автоматического торможения поезда (ГПУ САУТ) обеспечивает прием от путевых устройств и трансляцию в модули системы сигналов АЛСН, АЛС-ЕН, ГПУ САУТ.

Блок 5 приемника данных от путевых генераторов системы автоматического управления торможением поезда ПТК САУТ принимает и обрабатывает данные о маршруте движения от блока 4 приемных катушек систем АЛСН, АЛС-ЕН и канала информации от путевых генераторов системы автоматического торможения поезда, а затем передает эту информацию в CAN интерфейс.

Модуль 6 вычислителя системы автоматического управления торможением выполняет расчет программных скоростей для прицельного торможения с учетом профиля пути, коэффициента сцепления, определение расстояния до светофора, выдачу команд на исполнительные устройства служебного торможения для контроля скорости с учетом текущих ограничений, формирование и передачу в бортовую базу данных (модуль 7 памяти) информации о маршруте движения поезда, номере перегона и номере генератора ГПУ САУТ, полученной от блока 5 приемника данных от путевых генераторов системы автоматического управления торможением поезда, а также передачу указанной информации в блок 8 анализа и формирования сигналов для формирования и передачи дополнительных запросов в бортовую базу данных (модуль 7 памяти) о свободности пути и о пересечении границ действия устройств СЦБ.

Бортовая база данных записана и хранится в энергонезависимой памяти (в модуле 7 памяти). В ней содержатся данные о соответствии маршрута движения, номера перегона и номера генератора ГПУ САУТ данным о свободности пути (количестве свободных блок-участков), о координатах и пути приема и отправления поезда, о границах действия устройств СЦБ. Указанная информация передается по запросам модуля 10 формирования запросов вычислителю 11 блок 8 для дальнейшего анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации.

Устройство для управления и контроля за движением поезда работает следующим образом.

При движении поезда по одному из участков кодированных путей информация о свободности пути из каналов АЛСН и АЛС-ЕН, а также информация о маршруте движения поезда, о номере текущего перегона и о номере преследованного генератора ГПУ системы автоматического управления торможением (САУТ) из канала САУТ от путевых устройств СЦБ поступает в блок 4 приемных катушек. Информация, полученная из каналов АЛСН и АЛС-ЕН, с одного из аналоговых выходов блока 4 приемных катушек поступает на вход модуля 3 непрерывных каналов внешних устройств. Информация, полученная из канала САУТ, с другого аналогового выхода поступает в блок 5 приемника данных от путевых генераторов системы автоматического управления торможением поезда.

Модуль 3 непрерывных каналов внешних устройств дешифрирует сигналы АЛСН и АЛС-ЕН и на основе полученной информации формирует и передает в CAN интерфейс модулю 1 центральной обработки информации данные о свободности пути (количестве свободных блок-участков) и допустимой скорости движения.

Блок 5 приемника данных от путевых генераторов системы автоматического управления торможением поезда дешифрирует сигналы САУТ и на основе полученной информации формирует и передает в CAN интерфейс модулю 6 вычислителя системы автоматического управления торможением ВС-САУТ данные о маршруте движения, номере перегона и номере преследованного поездом генератора ГПУ САУТ. Модуль 6 вычислителя системы автоматического управления торможением через приемный модуль 9 передает команду на формирование запроса, который формируется в модуле 10 формирования запросов и осуществляет запрос в бортовую базу данных (модуль 7 памяти) с параметрами, которые соответствуют данным, полученным от блока 5 приемника данных от путевых генераторов системы автоматического управления торможением. В ответ на запрос в модуле 7 памяти (бортовой базе данных) формируется информация о свободности пути впереди поезда по данным САУТ, о железнодорожной координате в месте преследованного поездом генератора ГПУ САУТ с заданным номером на заданном перегоне, о номере пути прибытия или отправления на текущем маршруте движения поезда, о проследовании поездом границ действия устройств СЦБ. Затем указанная информация поступает на вход вычислителя 11 блока 8 анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации. Вычислитель 11 осуществляет анализ и распределение поступившей информации для формирования соответствующих сигналов. Сигнал, несущий информацию о свободности пути впереди поезда, полученную по данным САУТ, и информацию о проследовании поездом границ действия устройств СЦБ, формируется первым формирователем 12 сигналов и передается в модуль 6 вычислителя системы автоматического управления торможением ВС-САУТ для трансляции в модуль 1 центральной обработки информации по CAN интерфейсу, а сигнал, несущий информацию о железнодорожной координате на текущем отрезке пути, о номере пути прибытия или отправления на текущем маршруте движения поезда, формируется вторым формирователем 13 сигналов, передается в модуль 6 вычислителя системы автоматического управления торможением ВС-САУТ, а заетем передается в модуль 2 маршрута по CAN интерфейсу.

Модуль 2 маршрута по данным спутниковой навигации и данным электронной карты непрерывно вычисляет железнодорожную координату поезда до момента, когда от модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением не приходит корректирующая информация. В этом случае модуль 2 маршрута исправляет текущее значение железнодорожной координаты поезда до корректирующей величины и продолжает счет координаты методом усреднения измерений с учетом нового начального значения. Рассчитанную таким образом координату модуль 2 маршрута передает в CAN интерфейс для модуля 1 центральной обработки информации и модуля измерения параметров движения (на чертеже не показан). Кроме того, модуль 2 маршрута, при получении от модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением информации о номере пути прибытия или отправления со станции на текущем маршруте движения поезда, переключает номер пути в системе и начинает формировать и передавать в CAN интерфейс для модуля 1 центральной обработки информации новый список объектов электронной карты впереди поезда с информацией о координатах и целевой скорости проследования этих объектов.

Модуль 1 центральной обработки информации в каждом технологическом цикле по информации от других модулей и блоков осуществляет конфигурацию системы, расчет точки прицельной остановки поезда, допустимой и целевой скорости движения поезда, окончательный выбор режима движения, проведение однократных и периодических проверок бдительности, формирование данных для модуля контроля безопасности и, при необходимости, воздействия на исполнительные устройства. Для расчета места прицельной остановки модуль 1 центральной обработки информации использует, в том числе данные о свободности пути (количестве свободных блок-участков), полученные по CAN интерфейсу от модуля 3 непрерывных каналов внешних устройств. Для интерпретации принятых данных модуль 1 центральной обработки информации использует информацию о действующей на участке пути таблице АЛС-ЕН. При наличии сообщений от модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением с данными о проследовании поездом границы действия устройств СЦБ с одним типом таблицы АЛС-ЕН в зону действия устройств с другим типом таблиц, модуль 1 осуществляет автоматическое переключение логики обработки сообщений, полученных от модуля 3 непрерывных каналов внешних устройств, затем интерпретирует принятые данные в соответствии с новым алгоритмом и по передаваемому модулем 2 маршрута списку объектов электронной карты впереди поезда определяет точку прицельной остановки и связанную с ней допустимую скорость движения поезда. Вместе с тем, при наличии дополнительных сообщений от модуля 6 вычислителя системы автоматического управления торможением с информацией о свободности пути (количестве свободных блок-участков), модуль 1 центральной обработки информации производит дополнительный расчет точки прицельной остановки и допустимой скорости движения по данным модуля 6. Полученные в результате последнего расчета данные модуль 1 использует в качестве резервной информации для случая отсутствия данных о свободности пути от модуля 3 непрерывных каналов внешних устройств, обеспечивая повышение надежности путем восстановления работоспособности системы при неисправности каналов АЛСН и АЛС-ЕН.

Устройство для управления и контроля за движением поезда, содержащее двухканальный модуль центральной обработки информации с подключенными к нему модулем маршрута и модулем непрерывных каналов внешних устройств, соединенным с блоком приемных катушек, к которым подключен блок приемника данных от путевых генераторов, соединенный с модулем вычислителя системы автоматического управления торможением, к которому подключен модуль памяти, с записанной в нем бортовой базой данных, отличающееся тем, что в него введен блок анализа и формирования сигналов, несущих информацию о поездной ситуации, состоящий из приемного модуля, модуля формирования запросов к бортовой базе данных, вычислителя и двух формирователей сигналов, несущих информацию о поездной обстановке, при этом вход приемного модуля соединен с выходом модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, а выход приемного модуля соединен с входом модуля формирования запросов к бортовой базе данных, подключенного к модулю памяти, соединенного выходом с вычислителем, выходы которого соответственно через первый и второй формирователи сигналов подключены к входам модуля вычислителя системы автоматического управления торможением, один из выходов которого соединен с двухканальным модулем центральной обработки информации, а другой выход - с модулем маршрута.