Способ определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне

Изобретение относится к средствам контроля свободности/занятости путей с радиообменом данными между пунктом счета осей/локомотивом/станцией. В способе осуществляют сравнение количества осей колесных пар подвижного состава при вступлении его на перегон/путевой участок перегона и количества этих осей при его уходе. При совпадении количеств осей принимают решение о свободности, причем информацию о количестве осей передают от станции к станции посредством системы радиообмена между пунктами счета осей и локомотивом, используя локомотив подвижного состава в качестве носителя информации, а радиообмен между бортовым устройством управления локомотива и напольным оборудованием пунктов счета осей осуществляют по самоорганизующейся сети маломощных путевых средств радиосвязи ISM диапазона. При прохождении подвижного состава по счетному пункту дополнительно на локомотив передают информацию о фиксации аппаратурой текущего счетного пункта проследования каждой отдельной оси, затем по завершении счета осей аппаратурой счетного пункта, через заданный интервал времени, передают на локомотив поезда суммарный результат счета осей. Посредством локомотивного бортового устройства управления движением поезда определяют по мажоритарному принципу следование поезда в полном составе на основе сопоставления принятых данных о количестве осей, полученных подсчетом на локомотиве числа посылок данных о фиксации прохождения отдельных осей, переданных аппаратурой счетного пункта данных о суммарном количестве осей подвижного состава и сопоставления с данными о суммарном количестве осей, предварительно записанных в память бортового локомотивного устройства управления подвижного состава на станции отправления. Причем при сопоставлении ошибку в суммарном количестве осей допускают не более чем на одну ось. Достигается повышение достоверности определения проследования поезда в полном составе. 1 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования на участках, оборудованных системами интервального регулирования, на которых обращается тяговый подвижной состав, оборудованный средствами радиообмена данными и средствами спутниковой навигации.

Известен способ определения свободности от подвижного состава железнодорожного перегона, оборудованного полуавтоматической блокировкой, заключающийся в том, что сравнивают посчитанные соответствующими счетчиками количество осей колесных пар подвижного состава при вступлении его на перегон и количество осей колесных пар подвижного состава при уходе его с упомянутого перегона и при совпадении их принимают решение о незанятости перегона, при этом локомотив подвижного состава оборудован системой радиообмена данными со станциями, ограничивающими перегон, а информацию о количестве осей колесных пар подвижного состава передают от станции к станции посредством локального радиоканала через движущийся локомотив, используя его в качестве носителя упомянутой информации (RU 2238866, B61L 21/06, 27.10.04).

К недостаткам известного технического решения следует отнести низкую пропускную способность на длинных перегонах и возможность ложной занятости перегона при сбое в процессе счета осей.

В качестве прототипа принят способ определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне, заключающийся в сравнении посчитанных соответствующим напольным оборудованием счета осей участков пути количества осей колесных пар подвижного состава при вступлении его на перегон или путевой участок перегона и количества осей колесных пар подвижного состава при уходе его с перегона или путевого участка перегона и при их совпадении принимают решение о свободности перегона или путевого участка перегона, при этом информацию о количестве осей колесных пар подвижного состава передают от станции к станции посредством системы радиообмена данными локомотива подвижного состава, используя его в качестве носителя упомянутой информации, при радиообмене информацией между бортовым устройством управления локомотива и напольным оборудованием счета осей очередного участка пути по направлению движения подвижного состава осуществляют синхронизацию этого напольного оборудования счета осей по меткам времени системы спутниковой навигации, которые передают от бортового устройства управления локомотива посредством самоорганизующейся сети маломощных средств радиосвязи ISM и/или GSM диапазона, затем во время счета количества осей колесных пар этого подвижного состава указанным напольным оборудованием счета осей фиксируют и записывают в его память моменты времени прохода каждой оси подвижного состава над начальным и/или конечным рельсовыми датчиками прохода осей данного участка пути, затем посредством сети маломощных средств радиосвязи ISM и/или GSM диапазона передают эти данные, а также записанные в памяти напольного оборудования идентификационные данные рельсовых датчиков прохода осей колесных пар и географические координаты их местонахождения в бортовое устройство управления локомотива, для контроля и корректировки правильности работы его системы спутниковой навигации и средств измерения пройденного пути, скорости и ускорения, при этом в случае несовпадения числа посчитанных осей колесных пар поезда на входе и выходе данного участка пути с числом осей колесных пар подвижного состава, записанным в памяти бортового устройства управления, но при дальнейшем совпадении с этим числом, числа осей колесных пар поезда, посчитанных на входе и выходе последующих участков пути, напольное оборудование предыдущих участков пути, находящееся из-за этого несовпадения в режиме ложной занятости, переводят в режим свободности от подвижного состава посредством передачи в их напольное оборудование счета осей сигналов восстановления со станций по самоорганизующейся сети маломощных средств радиосвязи ISM и/или GSM диапазона (RU 2511760, B61L 21/06, 10.04.2014).

В известном способе решение о проследовании поезда в полном составе, через каждый пункт счета осей, принимают на основе точного подсчета осей напольными устройствами. Однако известный способ не обеспечивает требуемую достоверность определения проследования поезда в полном составе из-за недостаточной устойчивости к сбоям в условиях электромагнитных помех, интенсивное воздействие которых особенно проявляется на электрифицированных железных дорогах при прохождении поездов мимо путевой аппаратуры счетных участков.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности определения проследования поезда в полном составе.

Технический результат достигается тем, что в способе определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне, при котором осуществляют сравнение посчитанных соответствующим напольным оборудованием пункта счета осей колесных пар подвижного состава количества осей колесных пар подвижного состава при вступлении его на перегон или путевой участок перегона и количества этих осей при уходе его с перегона или с путевого участка перегона и при совпадении этих количеств осей принимают решение о свободности перегона или путевого участка перегона, причем информацию о количестве осей колесных пар подвижного состава передают от станции к станции посредством системы радиообмена данными между пунктами счета осей и локомотивом подвижного состава, используя локомотив подвижного состава в качестве носителя информации о количестве осей, а радиообмен информацией между бортовым устройством управления локомотива и напольным оборудованием пунктов счета осей осуществляют по самоорганизующейся сети маломощных путевых средств радиосвязи ISM диапазона, согласно изобретению при прохождении подвижного состава по счетному пункту дополнительно на локомотив подвижного состава передают информацию о фиксации аппаратурой текущего счетного пункта проследования каждой отдельной оси, а затем по завершении счета осей аппаратурой счетного пункта, через заданный интервал времени, передают на локомотив поезда суммарный результат счета осей, после чего аппаратуру текущего счетного пункта устанавливают в исходное состояние готовности к новому циклу счета осей, а посредством локомотивного бортового устройства управления движением поезда определяют по мажоритарному принципу следование поезда в полном составе на основе сопоставления принятых данных о количестве осей, полученных подсчетом на локомотиве числа посылок данных о фиксации прохождения отдельных осей, переданных аппаратурой счетного пункта данных о суммарном количестве осей подвижного состава и сопоставления с данными о суммарном количестве осей, предварительно записанных в память бортового локомотивного устройства управления подвижного состава на станции отправления, причем ошибку в суммарном количестве осей при сопоставлении допускают не более чем на одну ось.

На чертеже представлена схема системы, поясняющая реализацию способа определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне.

Система, реализующая предлагаемый способ, состоит из двух полукомплектов 1 аппаратуры, установленной на счетных участках 2 станций, ограничивающих перегон 3, каждый полукомплект 1 аппаратуры (на чертеже показан один полукомплект) содержит установленные на контрольном путевом участке соответствующего счетного участка 2 рельсовые датчики 4, которые через формирователь 5 сигналов соединены с входом блока 6 приемников, выход которого через блок 7 интерфейса со счетчиками осей соединен с локальной магистралью 8 связи, к которой подключены блок 9 интерфейса с электрической централизацией, блок 10 управления и блок 11 интерфейса с радиоканалом дальней цифровой радиосвязи, к которому подключен радиомодем 12, на каждом из промежуточных участков железнодорожного перегона 3 размещен, по крайней мере, один промежуточный счетный пункт 13, включающий стационарный маломощный приемопередающий блок 14 цифрового радиоканала ближней связи диапазона частот ISM, например, по протоколу связи интернет вещей LoRa или аналогичному, а порт управления этим блоком 14 соединен с первым портом микроконтроллера 15, второй порт которого, через интерфейс 16 сопряжения соединен с пассивным датчиком 17 прохода колес, вход которого подключен к рельсам своего счетного участка 2, входы питания стационарного приемопередающего блока 14 и микроконтроллера 15 подключены к соответствующим выходам стабилизатора 18 напряжения постоянного тока, вход которого соединен с выходом аккумуляторной батареи 19, соединенной с преобразователем 20 энергии механических колебаний рельсов в электрическую энергию заряда аккумуляторной батареи 19.

На каждом локомотиве 21 подвижного состава установлено приемо-передающее устройство 22 каналов дальней и ближней цифровой радиосвязи, которое соединено с центральным бортовым устройством управления движением подвижного состава посредством локальной магистрали 23, к которой подключены микропроцессор 24, спутниковый приемник 25, модуль 26 памяти и выход модуля 27 измерения параметров движения, вход которого подключен к выходам блока 28 датчиков пути и скорости и выход модуля 29 внешних устройств, вход которого подключен к выходу блока 30 приемных катушек АЛСН и АЛС-ЕН. В программное обеспечение микропроцессора 24 введен программный модуль 31 определения по мажоритарному принципу следования поезда в полном составе и программный модуль 32 анализа непрерывности процесса счета осей.

Способ определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне реализуют следующим образом.

Перед началом движения в модуль 26 памяти вводят информацию о номере поезда, составе, о длине и массе поезда, направлении движения. Там же записана электронная карта маршрута. Во время движения поезда в микропроцессор 24 постоянно поступает информация от блока 28 датчиков пути и скорости через модуль 27 измерения параметров движения, информация от блока 30 приемных катушек АЛСН и АЛС-ЕН поступает через модуль 29 внешних устройств, а информация от спутникового приемника 25 и данные электронной карты маршрута поступают из модуля 26 памяти. На основании обработки этой информации микропроцессор 24 формирует значения скорости поезда и пройденного пути.

Полукомплекты 1 аппаратуры на станциях работают попарно в двух основных режимах приема и отправления. Когда один полукомплект 1 работает в режиме отправления, другой работает в режиме приема. В режиме отправления состава со станции на вход блока 9 интерфейса с электрической централизацией поступает сигнал отправления на прилегающую станцию, который в виде кодовой посылки через локальную магистраль 8 связи передается блоку 10 управления. При въезде первой колесной пары на счетный участок 2, на вход блока 9 интерфейса с электрической централизацией поступает сигнал занятости счетного участка 2, который в виде кодовой посылки через локальную магистраль 8 связи передается блоку 10 управления. Блок 10 управления через локальную магистраль 8 связи передает команду блоку 7 интерфейса со счетчиками осей на включение счета осей, который включает блок 6 приемников, на который поступают сигналы прохода колесных пар подвижного состава от рельсовых датчиков 4.

После прохода всего состава по счетному участку 2 железнодорожного перегона 3, сигнал контроля занятости счетного участка 2 станции отправления переходит в неактивное состояние и блок 9 интерфейса с электрической централизацией информирует об этом в виде кодовой посылки передаваемой через локальную магистраль 8 связи в блок 10 управления. Блок 10 управления через локальную магистраль 8 связи получает от блока 7 интерфейса со счетчиками осей информацию о количестве осей состава, прошедших по счетному участку 2. Далее блок 10 управления через локальную магистраль 8 передает в блок 11 интерфейса с радиоканалом дальней цифровой радиосвязи информацию о количестве осей в составе прошедшем по счетному участку 2. Блок 11 посредством радиомодема 12 передает эту информацию в бортовое приемопередающее устройство 22 локомотива 21 подвижного состава, уходящего со станции. Эта информация о количестве осей в составе через локальную магистраль 23, записывается в модуль 26 памяти бортового устройства локомотива 21.

В режиме приема состава на станцию локомотив 21 посредством приемопередающего устройства 22 передает информацию о числе осей в его составе в радиомодем 12 полукомплекта 1 аппаратуры принимающей станции. Эта информация через блок 11 интерфейса с радиоканалом дальней цифровой радиосвязи и локальную магистраль 8 связи поступает в блок 10 управления на принимающей станции. После прохода всего прибывающего состава по счетному участку 2 блок 10 управления через локальную магистраль 8 связи получает от блока 7 интерфейса со счетчиками осей информацию о количестве осей колесных пар состава поезда, прошедших по счетному участку 2 принимающей станции. Блок 10 управления сравнивает информацию, полученную от блока 7, и информацию о количестве осей, полученную от локомотива 21, и при совпадении чисел, через локальную магистраль 8 связи, передает команду блоку 9 интерфейса с электрической централизацией принимающей станции на выдачу сигнала прибытия поезда в полном составе.

Блок 9 интерфейса с электрической централизацией выдает сигнал прибытия в полном составе на реле первого класса, например типа НМШ-4000. После перехода сигналов прибытия с прилегающей станции и отправления на прилегающую станцию в неактивное состояние блок 9 интерфейса с электрической централизацией передает через локальную магистраль 8 соответствующую кодовую посылку в блок 10 управления, который формирует команду блоку 9 перевести сигнал прибытия в полном составе в неактивное состояние. Блок 9 переводит сигнал прибытия в полном составе в неактивное состояние и система приходит в исходное состояние. Для повышения пропускной способности локомотив 21 в процессе движения по перегону 3 может активизировать работу (в случае очень длинного перегона) одного или нескольких промежуточных счетных пунктов 13 для координатного контроля постепенного освобождения участков пути перегона 3. Эта возможность имеется для локомотивов, оборудованных современными устройствами управления, например, КЛУБ-У. В памяти центрального бортового устройства управления движением поезда хранится карта маршрута с координатной привязкой местоположения путевых устройств счетных пунктов 2 и также имеется подсистема определения текущей координаты местонахождения локомотива 21 с участием спутникового приемника 25.

В этом случае при проследовании локомотивом 21 промежуточного счетного пункта 13 система работает следующим образом.

При приближении локомотива 21 к очередному промежуточному счетному пункту 13 центральное бортовое устройство управления движением поезда активизирует в приемопередающем устройстве 22 маломощный приемопередатчик цифрового радиоканала связи, которого непрерывно начинает вызывать стационарный приемопередающий блок 14 промежуточного счетного пункта 13, используя известный ему адрес вызова маломощного приемопередатчика цифрового радиоканала, имеющего известную координату местоположения. При достижении радиосигналом на входе блока 14 порогового уровня мощности, находящийся до этого в ждущем режиме с очень малым током потребления, блок 14 переключается в режим установления связи. В этом режиме он вначале принимает от приемо-передающего устройства 22 локомотива 21 пакет информации, включающий адрес маломощного приемопередатчика цифрового радиоканала. В ответном пакете информации блок 14 передает диагностическую информацию о своей готовности и исправности и свою координату. Приемопередающее устройство 22 локомотива 21 передает принятую информацию в центральное бортовое устройство управления движением поезда для проверки идентификационных и диагностических данных аппаратуры данного промежуточного счетного пункта 13 и в случае подтверждения данных передает на промежуточный счетный пункт 13 информацию, содержащую номер локомотива 21, номер вызова локомотивных устройств для передачи данных и разрешение на счет осей. В процессе проверки аппаратура локомотива 21 использует информацию о координате промежуточного счетного пункта 13 из электронной карты маршрута и о своей координате, определенной средствами спутниковой навигации.

При наличии ошибок в принятии пакетов информации осуществляется повторная передача пакетов информации. После окончания обмена информацией приемопередающее устройство 22 локомотива 21 начинает передавать сигнал несущей маломощного передатчика цифрового радиоканала связи, по уровню принимаемой мощности которого блок 14 оценивает степень приближении локомотива. Поскольку скорость передачи по цифровому радиоканалу связи достигает десятков Килобод в секунду, а дальность надежной связи составляет, например, по протоколу для Интернет вещей Lora, или аналогичному, более 2 километров (см. например http://lo-ra.ru/lora-moduljacija-test-na-dalnost-peredachi-dannyh/), сеанс надежного радиообмена между промежуточным счетным пунктом 13 и приближающимся к нему локомотивом 21 завершается за десятки секунд до прохода локомотивом 21 контрольного участка с промежуточным счетным пунктом 13.

Аккумуляторная батарея 19 подзаряжается от преобразователя 20 энергии механических колебаний рельсов в электрическую и питает аппаратуру через стабилизатор 18 напряжения постоянного тока. Опционально может использоваться периодически меняемая батарея большой электроемкости без зарядного устройства.

Для экономии расхода энергии батареи 19, аппаратура счетного пункта 13 автоматически переходит в режим ожидания с малым потреблением и возвращается в режим готовности к приему и передаче только при достижении принимаемым сигналом несущей заданного уровня мощности. Если локомотив 21 останавливается, не проехав промежуточный счетный пункт 13, то его передатчик прекращает передачу несущей, чтобы аппаратура промежуточного счетного пункта 13 вернулась в ждущий режим с микропотреблением тока. Рельсовый датчик 17 прохода колес может быть выполнен в виде механического контактного устройства типа педали, либо бесконтактного устройства, работающего, например, на основе индуктивного чувствительного элемента. При проходе колеса поезда над рельсовым датчиком 17 формируется импульс напряжения, поступающий на вход микроконтроллера 15, который считает количество импульсов до того, как в течение заданного промежутка времени импульсы прекращаются. Стационарный приемопередающий блок 14 передает на локомотив 21 информацию о фиксации аппаратурой текущего счетного пункта проследования каждой отдельной оси, а по завершении счета осей аппаратурой счетного пункта через заданный интервал выдержки времени передает суммарный результат счета осей аппаратурой счетного пункта, и затем автоматически, через заданный промежуток времени, сигналом сброса возвращают аппаратуру текущего счетного пункта 13 в исходное состояние готовности к новому циклу связи с локомотивом 21 следующего поезда.

Сразу после приема от аппаратуры текущего счетного пункта всей упомянутой информации посредством локомотивного бортового устройства управления движением поезда определяют по мажоритарному принципу следование поезда в полном составе на основе сопоставления принятых данных о количестве осей полученных подсчетом на локомотиве числа посылок данных о фиксации прохождения отдельных осей, переданных аппаратурой счетного пункта данных о суммарном количестве осей в поезде и сопоставления с данными о суммарном количестве осей, заранее записанных в память бортового локомотивного устройства управления поезда на станции отправления поезда, причем ошибку в суммарном количестве осей полученном разными путями допускают не более чем на одну ось. Определение по мажоритарному принципу следования поезда в полном составе осуществляет программный модуль 31. Программный модуль 32 анализа непрерывности процесса счета осей прекращает выработку этого решения в случае движения локомотива со слишком малой скоростью, остановки или изменения направления движения, что определяется на основе данных модуля 27 измерения параметров движения. В случаях сложного рельефа местности, уменьшающего дальность связи по цифровому радиоканалу ближней связи, информация о результатах счета осей может передаваться на уходящий локомотив через ретранслирующий соседний приемопередатчик, аналогичный приемопередающему блоку 14 соседнего пункта счета осей.

Определение по мажоритарному принципу следования поезда в полном составе и избыточность необходимой информации связанная с тем, что ошибка в счете осей на одну ось не вызывает неправильного определения количества вагонов в составе поезда, позволяет повысить достоверность определения следования поезда в полном составе методом счета осей в условиях сбоев в работе аппаратуры, вызываемых электромагнитными помехами.

Способ определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне, при котором осуществляют сравнение посчитанных соответствующим напольным оборудованием пункта счета осей колесных пар подвижного состава количества осей колесных пар подвижного состава при вступлении его на перегон или путевой участок перегона и количества этих осей при уходе его с перегона или с путевого участка перегона и при совпадении этих количеств осей принимают решение о свободности перегона или путевого участка перегона, причем информацию о количестве осей колесных пар подвижного состава передают от станции к станции посредством системы радиообмена данными между пунктами счета осей и локомотивом подвижного состава, используя локомотив подвижного состава в качестве носителя информации о количестве осей, а радиообмен информацией между бортовым устройством управления локомотива и напольным оборудованием пунктов счета осей осуществляют по самоорганизующейся сети маломощных путевых средств радиосвязи ISM диапазона, отличающийся тем, что при прохождении подвижного состава по счетному пункту дополнительно на локомотив подвижного состава передают информацию о фиксации аппаратурой текущего счетного пункта проследования каждой отдельной оси, а затем по завершении счета осей аппаратурой счетного пункта, через заданный интервал времени, передают на локомотив поезда суммарный результат счета осей, после чего аппаратуру текущего счетного пункта устанавливают в исходное состояние готовности к новому циклу счета осей, а посредством локомотивного бортового устройства управления движением поезда определяют по мажоритарному принципу следование поезда в полном составе на основе сопоставления принятых данных о количестве осей, полученных подсчетом на локомотиве числа посылок данных о фиксации прохождения отдельных осей, переданных аппаратурой счетного пункта данных о суммарном количестве осей подвижного состава и сопоставления с данными о суммарном количестве осей, предварительно записанных в память бортового локомотивного устройства управления подвижного состава на станции отправления, причем ошибку в суммарном количестве осей при сопоставлении допускают не более чем на одну ось.