Система принудительной остановки локомотива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В настоящее время на железных дорогах России все локомотивы оборудованы устройствами автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), которые обеспечивают принудительное торможение поезда при нарушении условий безопасности движения, таких, как превышение допустимой скорости, проезд светофора с запрещающим показанием, потеря бдительности машинистом и др. К таким устройствам относятся также современные средства КЛУБ-У, обладающие рядом функциональных возможностей для обеспечения безопасности движения поездов, управления процессом движения и контроля его состояния. Все эти системы предусматривают возможность отключения электропневматического клапана (ЭПК) машинистом для исключения остановки поезда при сбоях сигналов АЛС и в других случаях. При этом контроль выполнения требований безопасности движения поезда в полной мере возлагается на машиниста.

Специалисты ОАО «НИИАС» разработали технические решения устройств, предназначенных для обеспечения принудительной остановки локомотива без участия в этом процессе машиниста, причем соответствующая команда передается по радиоканалу.

Разработчики рассмотрели различные варианты устройств с учетом технической оснащенности участков средствами связи и диспетчерской централизации, а также тягового подвижного состава устройствами, обеспечивающими безопасность движения.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на железнодорожном транспорте с использованием радиоканала. Система принудительной остановки локомотива содержит локомотивное устройство, в состав которого входят блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста. Блок электроники включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана. Блок индикации включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации. Блок коммутации включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом. В систему введено станционное устройство, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции и выполненный с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту для формирования команды принудительной остановки. Технический результат заключается в принудительной остановке локомотива дежурным по станции либо диспетчером, организация контроля каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации, а также остановки как всех локомотивов в зоне действия, так и адресной остановки с привязкой к координате пути.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотивах, мотор-вагонных подвижных составах.

Известно Устройство совмещенной радиосвязи и радионавигации для определения параметров движения поезда.

Задача этого устройства заключается в использовании связевых приемопередатчиков диспетчерского пункта и локомотива для передачи по этому каналу навигационных сигналов, что позволяет использовать такой радиоканал не только для передачи сообщений, но и для измерения координаты локомотива и его скорости.

1. Назначение системы купол

Система принудительной остановки предназначена для повышения уровня безопасности на железнодорожном транспорте, предотвращения аварийных и предаварийных ситуаций путем выполнения принудительной остановки одного или нескольких локомотивов по команде, переданной от дежурного по станции (ДСП) или поездного диспетчера (ДНЦ).

Технические средства системы должны обеспечивать ее применение на всех типах локомотивов и моторвагонного подвижного состава, на всех участках железных дорог с автономной или электрической тягой постоянного или переменного тока.

Локомотивное устройство системы должно осуществлять принудительное торможение при получении по радиоканалу соответствующего сигнала путем снятия напряжения с приставки к крану машиниста, подачей через 6 - 7 с напряжения на специально установленный срывной клапан. При этом реализуется предварительное служебное торможение, постепенно переходящее в экстренное. Локомотивное устройство, размещаемое в труднодоступном для машиниста месте (чтобы исключить возможность его отключения), управляет электропневматическими клапанами, расположенными в тормозной магистрали.

Рисунок 1 - Структурная схема системы принудительной остановки с использованием дуплексной поездной радиосвязи.

2. Устройство системы купол

В состав комплекса технических средств на основе системы КУПОЛ входят   две группы устройств: станционные и локомотивные.

Станционное оборудование, располагаемое в помещении ДСП, обеспечивает выполнение следующих функций:

- предоставление ДСП, ДНЦ на видеотерминал информации о номере, типе, состоянии (норма, "Тревога") локомотивов, находящихся в зоне связи;

- формирование сигнала остановки (отмены остановки) всех локомотивов, находящихся в зоне связи;

- формирование сигнала адресной остановки (отмены остановки) локомотива в зоне связи;

- регистрация и архивное хранение действий дежурного, протокола радиосвязи "станция -- локомотив";

- ограничение доступа и идентификация пользователя.

Существуют два варианта комплектации станционного оборудования:

- автономный пульт КУПОЛ-С;

- пульт ДСП.

Автономный пульт КУПОЛ-С включает радиомодем, устройство временной синхронизации на базе приемника спутниковой навигации ПСН УОК, устройств обработки сигналов и электропитания.

Пульт ДСП состоит из радиомодема, устройства временной синхронизации ПСН УОК, автоматизированных рабочих мест дежурного по станции, устройств электропитания, сопряжения с системами электрической и диспетчерской централизации, диспетчерского контроля и автоблокировки.

Работа с пультом ДСП или автономным пультом КУПОЛ-С начинается с ввода имени и пароля. ДСП необходимо периодически контролировать состояние и местоположение локомотивов по данным на видеотерминале. При возникновении опасной ситуации ДСП осуществляет адресную остановку выбранного локомотива либо всех локомотивов в зоне связи. В любой момент ДСП может отменить команду на принудительную остановку локомотива (локомотивов). локомотивный поезд принудительный остановка

Обмен информацией между локомотивным и станционным оборудованием осуществляется по цифровому радиоканалу. Антенна радиомодема "МОСТ" устанавливается на крыше помещения ДСП.

В качестве локомотивных устройств могут использоваться комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У либо часть комплексного устройства принудительной остановки локомотива КУПОЛ-Л.

Автономное локомотивное устройство КУПОЛ-Л, помещаемое в труднодоступном месте, включает в себя источник питания, радиомодем, микропроцессорное устройство обработки, соединенное с радиомодемом по последовательному интерфейсу, усилитель выходного сигнала, управляющий электропневматическими клапанами, расположенными в тормозной магистрали. К устройству обработки подключена кнопка "Тревога", которая предназначена для дополнительного оповещения ДСП об экстренной ситуации на локомотиве. При нажатии на кнопку ДСП получает звуковой сигнал от станционного обработчика и на видеотерминале наблюдает смену состояния локомотива с нормального на аварийное.

Станционные устройства постоянно и последовательно опрашивают локомотивы в своей зоне ответственности. На запрос станции локомотив передает информацию о типе локомотива, его номере, состоянии кнопки "Тревога".

При реализации функции КУПОЛ в составе КЛУБ-У его штатная система с цифровым радиоканалом должна быть дополнена следующими средствами: приставкой к крану машиниста (ПКМ), срывным клапаном № 266, кнопкой "Тревога" и дополнительными кабелями.

Вся система строится следующим образом. В полосе отвода железной дороги создается сеть из зон ответственности, т. е. территория, на которой станционные устройства КУПОЛ-С взаимодействуют с поездами по радиоканалу. Каждая зона ответственности образуется вокруг станционного оборудования КУПОЛ-С. Локомотив, вошедший в зону ответственности станционного устройства, передает информацию о своих параметрах.

Рисунок 2 - Система принудительной остановки локомотива

Рисунок 3 - Устройство системы КУПОЛ

3. Работа системы принудетельной остановки локомотива

При построении системы принудительной остановки поездов и отдельно следующих локомотивов (СПОП) используется дуплексная поездная радиосвязь на базе распорядительной станции РС-1 и локомотивной радиостанции РВ-1М, дополненная локомотивным дуплексным блоком сопряжения БСЛ-Д и срывным клапаном №266.

После набора ДНЦ команды "Вынужденное торможение" она передается на конкретный локомотив, на выходах радиостанции РВ-1М появляются сигналы ЭТ1 и ЭТ2 и далее с помощью блока сопряжения осуществляется управление тормозным оборудованием локомотива по заданному алгоритму.

В варианте с применением средств диспетчерской централизации "Сетунь" принудительная остановка поезда (локомотива) производится с рабочего места поездного диспетчера. Возможен также ввод команды и с автономного пульта в помещении дежурного по станции. При этом исключается одновременный ввод команд с рабочих мест ДНЦ и ДСП.  

Процесс принудительной остановки поезда с АРМ ДНЦ на центральном посту начинается с выбора станции. Далее поездной диспетчер на панели управления выбирает и активизирует необходимую команду. При этом на экране появляются два окна для ввода номера локомотива и номера поезда. После ввода этой информации ДНЦ нажимает кнопку "Ввод".

Для реализации команды принудительной остановки поезда, как команды повышенной ответственности, необходимо участие   дежурного по району при центре управления перевозками. С этой целью ДНЦО должен ввести свой пароль (поднести к устройству считывания свой магнитный ключ) и после этого еще раз подтвердить необходимость посылки команды принудительной остановки поезда.

Затем на АРМ ДНЦ формируется и передается команда ТУ на соответствующую станцию участка. Одновременно фиксируется факт передачи команды и ее содержание в диспетчерском журнале АРМ ДНЦ. После передачи команды ТУ устройства центрального поста переходят в состояние ожидания ответа от линейных устройств в течение определенного времени. Если время истекло, а ответ не получен, ДНЦ выдается сообщение о неисполнении команды. Если от линейных устройств на выбранной станции поступает подтверждение о приеме команды принудительной остановки поезда, ДНЦ выдается сообщение о начале ее реализации и включается отсчет времени ожидания выполнения команды. ДНЦ может увеличить это время или отказаться от выполнения команды, зафиксировав отказ в диспетчерском журнале АРМ ДНЦ.

Устройства линейного пункта, получив от АРМ ДНЦ команду принудительной остановки поезда, передают на центральный пост квитанцию об этом и формируют посылку для передачи на локомотив.

Сообщение на локомотив передается в два этапа. На первом этапе через радиомодем передается предварительная часть команды, содержащая номер локомотива. Если локомотив не находится в зоне действия радиомодема, то эта часть команды передается циклически, через 10 с. При нахождении локомотива в зоне связи и получении от локомотивных устройств ответа устройства ЛП, проверив идентичность номера локомотива, посылают исполнительную часть команды принудительной остановки поезда.

При получении сообщения от локомотивных устройств принудительной остановки поезда о приеме команды и воздействии на исполнительные устройства торможения локомотива линейный пункт формирует сообщение о выполнении команды, по получении которого на экране АРМ ДНЦ появляется соответствующая индикация на изображении останавливаемого поезда и делается запись в диспетчерский журнал АРМ ДНЦ.

Если сообщение от локомотивных устройств принудительной остановки поезда о приеме команды и воздействии на исполнительные устройства торможения локомотива не поступило за заданное время, то устройства линейного пункта производят вторую попытку реализации этой команды. При отрицательном результате на АРМ ДНЦ передается сообщение об этом и цикл выполнения команды завершается с записью в диспетчерском журнале АРМ ДНЦ. Посылка команды отмены принудительной остановки поезда производится аналогично, но при этом отсутствует циклическая передача предварительной команды.

В системе предусмотрена передача команды остановки всех поездов (локомотивов), находящихся в зоне работы радиомодема на данной станции

Система может быть построена также и на основе симплексной радиосвязи с использованием цифровых радиомодемов "МОСТ", размещаемых у дежурного по станции и на локомотивах, с использованием специального локомотивного и станционного оборудования системы.  

Комплекс технических средств для принудительной остановки локомотива (КУПОЛ), которыми должны быть оснащены станции участка и тяговый подвижной состав, взаимодействует, обмениваясь информацией по цифровому радиоканалу.

4. Обмен данными

Обмен данными между локомотивным и станционным объектами состоит из 2-х этапов:

1. Процедура идентификации локомотивного устройства.

2. Обмен между станционным устройством и локомотивным устройством после идентификации.

Процедура идентификации локомотивного устройства работает следующим образом.

Интервал между сообщениями станционного устройства определяется при настройке программы и изменяется от 200 мс до 10000 мс.

Ввод локомотивного устройства в систему осуществляется после ответа локомотивного устройства (сообщение 202) на приглашение станционного устройства (сообщением 201). После передачи приглашения 201 стационарное устройство молчит в течение 3-х интервалов, локомотивное устройство, используя процедуру случайных чисел, отвечает на приглашение.

Приглашение передается штатно (при наличии зарегистрированных локомотивных устройств) и не штатно (при отсутствии зарегистрированных локомотивных устройств).

В штатном режиме каждые 60 (согласно настройке) интервалов передается блок сообщения №201. В нештатном режиме приглашение передается постоянно (с соблюдением оговоренного промежутка).

Если ж/д координаты локомотивного устройства находятся внутри полученной зоны ответственности, передаваемой в блоке сообщения №201, то локомотивное устройство отвечает блоком сообщения №202.

Обмен между станционным устройством и локомотивным устройством после идентификации.

После идентификации локомотивного устройства станционное устройство передает блок сообщения №200 с установленным интервалом, на который локомотивное устройство отвечает блоком сообщения №151. Обмен сообщениями осуществляется в зоне ответственности станционного устройства.

Прекращение передачи сообщений локомотивным устройством происходит при выходе его из зоны ответственности либо при отсутствии или получении неверных сообщений от локомотивного устройства в течение 10 раз.

Для всех адресных сообщений предусмотрено обязательное квитирование. Станционное устройство может передать широковещательное сообщение - команду на остановку/отмену остановки для всех локомотивных устройств, находящихся в зоне радиосвязи (без квитирования).

5. Недостатки системы купол

Недостатками этого устройства являются сложность измерения и недостаточная точность определения координаты локомотива и его скорости. Это ведет к снижению надежности управления и безопасности движения поездов.

Известна Система сбора и регистрации параметров движения поезда. Указанная система позволяет определить скорость движения поезда и его местоположение (координату).

Недостатками данной системы являются отсутствие привязки к местности как таковой, результаты работы системы отображаются на мониторе только в кабине локомотива и не используются для управления данных, не определяет оптимальный скоростной режим и не контролирует его соблюдение, отсутствие подтверждения машинистом контроля создавшейся поездной ситуации (приближение значения фактической скорости к предельно допустимой), в противном случае формируется сигнал экстренного торможения.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное, содержащее блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом.

Недостатком известного решения является отсутствие возможности принудительной остановки подвижной единицы по команде дежурного по станции либо поездного диспетчера.

Сущность заявленного изобретения состоит в создании локальной структуры на станции, где возможна организация контроля каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, в обеспечении принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста, в отображении информации на автоматизированном рабочем месте дежурного по станции о возникновении аварийной ситуации на подвижном составе при нажатии кнопки «Тревога» на локомотиве.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна, так как оно неизвестно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым и существующими техническими средствами соответствует критерию изобретательский уровень, так как оно явным образом не следует из уровня техники.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения принудительной остановки как всех подвижных единиц в зоне действия системы, так и адресной остановки с привязкой к координате пути по команде дежурного по станции, передаваемой по радиоканалу независимо от действия машиниста.

Технический результат достигается тем, что в открытую систему реального времени с модульной архитектурой включены и соединены между собой кабелем системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммуникации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммуникации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, дополняется станционным устройством, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции, другим входом с радиоантенной.

Конструктивно система выполнена в виде блоков и содержит соединенные между собой блок электроники, радиомодем с антенной, навигационный приемник с антенной, кнопку «Тревоги», приставку крана машиниста, электропневматический клапан и источник питания (для локомотивного устройства); и второй радиомодем с антенной, автоматизированное рабочее место дежурного по станции, устройство электропитания (для станционного устройства).

Все модули разработаны с применением современной элементной базы. Программное обеспечение написано на языке ассемблера и аппаратно- ориентированном языке уровня Си.

Заключение

Система принудительной остановки локомотива, содержащая локомотивное устройство, в состав которого входят блоки электроники, индикации, коммутации и регистрации, ввода данных, расположенных в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик текущего времени, фактической скорости и сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом, отличающаяся тем, что в систему введено станционное устройство, которое содержит радиомодем, соединенный внутренним интерфейсом с автоматизированным рабочим местом дежурного по станции и выполненного с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту для формирования команды принудительной остановки.

Система, станционная часть которой выполнена с возможностью осуществлять контроль каждой подвижной единицы по данным спутниковой навигации системы ГЛОНАСС/GPS и обеспечивает принудительную остановку как всех подвижных единиц, находящихся в зоне действия системы, так и адресную остановку с привязкой к координате и пути конкретной подвижной единицы по команде дежурного по станции, независимо от действий машиниста.

Система, в которой кнопка «Тревога», введенная в локомотивную часть системы, выполнена с возможностью передачи дежурному по станции информации о возникновении аварийной ситуации на подвижной единице и принятия решения о принудительной остановке локомотива.

Список использованных источников

1. Бервинов В.И., Доронин Е.Ю. Локомотивные устройства безопасности: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта.- М.: Маршрут,205.

2. Венцевич Л.Е. Локомотивные устройства обеспечения безопасности движения поездов и расшифровка информационных данных их работы: Учебник для учащихся образовательных учреждений ж.-д. транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку. - М.: Маршрут,2006.

Размещено на Allbest.ru