RU2618660C1 - Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система включает на вовлеченных в систему поездах бортовое оборудование, включающее соединенные через бортовой системный интерфейс комплексное локомотивное устройство безопасности, блок определения местоположения локомотива, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, вихретоковое устройство текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство. Каждый перегон включает напольные датчики прохода колес подвижного состава, локальную линию связи, напольные блоки регистрации и передачи информации, блоки интерфейса, оптоволоконный кабель, стационарный блок формирования и анализа импульсных световых сигналов. В ЭВМ центр диспетчерского контроля и управления введены и подключены к его процессору программный модуль моделирования поездной ситуации, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль комплексной обработки данных, при этом процессор ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления соединен с сетью передачи данных, связанной с радиоканалом. Достигается повышение надежности системы. 2 ил.

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для диагностики и мониторинга условий движения и интервального регулирования движения поездов по перегону.

Известна система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала, содержащая стационарные центры радиоблокировки, подключенные к диспетчерскому центру управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями радиоканала через сеть передачи данных, на вовлеченных в систему поездах бортовое оборудование, включающее локомотивное устройство безопасности, устройство управления торможением и тягой, устройство определения местоположения, устройство измерения скорости и пройденного расстояния, устройство расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными с центрами радиоблокировки по радиоканалу, бортовое радиопередающее оборудование, дисплей машиниста, а также подсистему контроля целостности поезда (журнал «Автоматика, Связь, Информатика», №8, 2006, Ходжаев У., статья «Системы ITCS»).

Для повышения пропускной способности на загруженных линиях с интенсивным смешанным движением в этих системах предлагается использовать концепцию подвижных блок-участков. Эта концепция позволяет существенно повысить пропускную способность линий за счет гибкого регулирования интервалов попутного следования. При выдержке постоянства временного интервала попутного следования такая система позволяет динамически изменять дистанцию между поездами в зависимости от фактической скорости движения и тормозных характеристик поездов.

Известные системы позволяют значительно повысить пропускную способность линии с существенным сокращением капитальных вложений и эксплуатационных расходов за счет простой напольной инфраструктуры. Для безопасного сближения поездов используют вычисления координат начала и конца составов поездов на рельсовом пути. Вычисление осуществляется на основе комплексного использования навигационных данных от различных бортовых приборов, таких как спутниковые навигаторы GPS, одометры, датчики измерения ускорений и др. В результате обработки этих данных с использованием алгоритмов оптимальной фильтрации (по Кальману или аналогичных) положение поездов определяется с минимальными разбросами для заданного уровня полноты безопасности. Однако исходные данные от навигационных приборов имеют переменную достоверность, зависящую от их исправности и переменных условий их работы. Точная работа спутниковых навигаторов GPS, например, зависит от количества используемых ими сигналов от спутников и наземных корректирующих станций (минимально требуются сигналы от 2 спутников). Точная работа механического одометра зависит от износа бандажей связанных с ним колес поезда, а также отсутствия при движении поезда юза и боксования колес и т.д. Как результат неточной или неисправной работы навигационных приборов, данные которых комплексно учитываются, при определении места, занимаемого поездом (его "следа") на рельсовом пути, могут давать расчетную величину "следа", существенно превышающую реальную длину поезда. В этом случае для обеспечения безопасности соответственно приходится увеличивать реальный интервал времени попутного следования поездов, что снижает пропускную способность.

Для повышения достоверности определения координаты конца состава поезда в алгоритмах вычислений используют данные координат начала поезда по бортовым навигационным устройствам его локомотива, длины поезда (при осуществлении непрерывного контроля целостности его состава) и данные о параметрах маршрута движения из электронной карты рельсового пути. Дополнительно, в хвостовом вагоне состава поезда, для целей более достоверного определения "следа" и целостности состава, может устанавливаться дополнительный спутниковый навигатор.

Известные системы имеют ряд недостатков. Так, в процессе своей работы, из-за потери сигналов от спутников, спутниковые навигаторы могут порознь и одновременно сбиваться при определении координаты. После возобновления приема сигналов от спутников для восстановления требуемого по безопасности движения уровня доверия к правильной работе спутниковых навигаторов, они должны быть проверены с помощью данных о текущих координатах, полученных от других независимых от них источников координатной информации (например, данными от путевых устройств с известными координатами). Пока бортовые устройства поезда не получат такие данные, положение поезда на перегоне становится не определенным. Поэтому для снижения потерь пропускной способности перегонов, при сбоях в работе локомотивных бортовых устройств навигации, важно быстрое получение надежных корректирующих данных. Это также предотвращает лишние экстренные и служебные торможения поездов. Кроме того, известные системы не обеспечивают достаточную полноту диагностики и мониторинга повреждений железнодорожного пути (провалы и выбросы земляного полотна, дефектные рельсы и их крепления). Использование рельсовых цепей для контроля свободности и целостности участков рельсового пути усложняет и удорожает эксплуатацию систем и не решает в полной мере задачи по обнаружению всех этих повреждений. Также в известных системах не решается задача своевременного обнаружения на пути различных других препятствий движению (автомобили, люди, крупные животные, упавшие деревья и грузы и т.д). Все это снижает безопасность движения.

Наиболее близкой к известной системе по совокупности существенных признаков является выбранная в качестве прототипа система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала (RU 2556133, B61L 27/04, 10.07.2015), содержащая стационарные центры радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями через сеть передачи данных, и на перегоне между соседними станциями через проложенный внутри насыпи железнодорожного пути на заданном расстоянии от рельсов оптоволоконный кабель, и также через радиоканал, при этом на вовлеченных в систему поездах - бортовое оборудование, содержит соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными, комплексное локомотивное устройство безопасности, блок определения местоположения локомотива, выполненный на основе спутникового навигатора, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами радиоблокировки по радиоканалу, вихретоковое устройство текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей машиниста, локомотивное радиопередающее устройство, при этом оптоволоконный кабель уложен на каждом перегоне внутри балластной призмы железнодорожного пути на заданном и предохраняющем кабель от повреждения при путевых работах расстоянии от рельсов, содержит внутренние элементы для передачи давления внешних сил, действующих на оболочку кабеля, на жилу сенсорного оптического волокна, которая одним концом связана с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления.

Известная система обеспечивает повышение безопасности движения поездов за счет улучшенного контроля фактического состояния рельсов в моменты проследования над ними вихретокового устройства контроля целостности и оценки фактического состояния железнодорожного пути, за счет непрерывного мониторинга повреждения железнодорожного пути (провалы и выбросы земляного полотна, дефектные рельсы и их крепления) и различных других препятствий движению (злоумышленники, автомобили, пешеходы, крупные животные, упавшие деревья и грузы и т.д.), а во время движения поездов регистрации подозрительных шумов, обусловленных вибрациями и ударами неисправных элементов ходовой части поезда и рельсового пути, волочащимися предметами и т.д. Система также более надежно и быстро определяет отрыв хвостовой части состава, но требует для этого установки дополнительного оборудования в хвостовых вагонах, что удорожает систему и сильно усложняет ее эксплуатацию. Система не обеспечивает в достаточной мере защиту от потерь пропускной способности перегонов при сбоях в работе локомотивных бортовых устройств навигации, поскольку количество мест на пути, где точно фиксируется координата локомотива, ограничено из-за конструктивной сложности многожильного сенсорного оптоволоконного кабеля.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности системы за счет более точного определения положения состава поезда, в том числе и отделившихся от него на перегоне вагонов, а также за счет упрощения конструкции оптоволоконного кабеля и обработки передаваемых по нему данных и сигналов.

Технический результат достигается тем, что в систему интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала, содержащую стационарные центры радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями радиоканала через сеть передачи данных, а на перегоне между соседними станциями через радиоканал и оптоволоконный кабель, выполненный в виде комбинированного сенсорного и связевого кабеля, уложенного на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи на его внешнюю оболочку воздействий внешних сил от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащего внутренние элементы механической связи между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенными в нем сенсорными оптическими волокнами с изменяющимися оптическими параметрами при их деформации, при этом одним концом сенсорные оптические волокна соединены с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля исправления, на вовлеченных в систему поездах - бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными комплексное локомотивное устройство безопасности, блок определения местоположения локомотива, выполненный на основе спутникового навигатора, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами радиоблокировки по радиоканалу, вихретоковое устройство текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство, согласно изобретению на каждом перегоне, условно разделенном на несколько путевых участков, установлены на границах этих участков напольные датчики прохода колес подвижного состава с обеспечением взаимодействия их чувствительных элементов с колесами проходящего над ними подвижного состава, выходы датчиков через локальную линию связи соединены с напольными блоками регистрации и передачи информации в память ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления о записанных цифровых значениях мгновенных амплитуд выходных сигналов соответствующих датчиков, при этом выходы блоков регистрации и передачи информации через соответствующие блоки интерфейса связи подключены к сенсорным оптическим волокнам оптоволоконного кабеля, а в ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления введены и подключены к его процессору программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах посредством обработки данных от напольных датчиков прохода колес подвижного состава, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, при этом процессор ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления соединен с сетью передачи данных, связанной с радиоканалом.

На чертежах приведены структурные схемы локомотивного (фиг. 1) и стационарного (фиг. 2) оборудования системы интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала.

Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала содержит стационарные центры 1 радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями 3 радиоканала через сеть 4 передачи данных, а на перегоне между соседними станциями через радиоканал 5 и оптоволоконный кабель 6, выполненный в виде комбинированного сенсорного и связевого кабеля, уложенного на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи на его внешнюю оболочку воздействий внешних сил от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащего внутренние элементы 7 механической связи между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенными в нем сенсорными оптическими волокнами 8 с изменяющимися оптическими параметрами при их деформации, при этом одним концом сенсорные оптические волокна 8 соединены с первым портом сопряжения станционного блока 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через сеть 4 передачи данных соединен с ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления, на вовлеченных в систему поездах - бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс 10 локомотива обмена цифровыми данными, комплексное локомотивное устройство 11 безопасности, блок 12 определения местоположения локомотива, выполненный на основе спутникового навигатора, блок 13 измерения скорости и пройденного расстояния, блок 14 расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами 1 радиоблокировки по радиоканалу 5, вихретоковое устройство 15 текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей 16 машиниста и локомотивное радиопередающее устройство 17. На каждом перегоне, условно разделенном на несколько путевых участков, установлены на границах этих участков напольные датчики 18 прохода колес подвижного состава с обеспечением взаимодействия их чувствительных элементов с колесами проходящего над ними подвижного состава, выходы датчиков через локальную линию связи 19 соединены с напольными блоками 20 регистрации и передачи информации в память ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления о записанных цифровых значениях мгновенных амплитуд выходных сигналов соответствующих датчиков 18, при этом выходы блоков 20 регистрации и передачи информации через соответствующие блоки 21 интерфейса связи подключены к сенсорным оптическим волокнам 8 оптоволоконного кабеля 6, а в ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления введены и подключены к его процессору 22 программный модуль 23 моделирования поездной ситуации на перегонах посредством обработки данных от напольных датчиков прохода колес подвижного состава, программный модуль 24 мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль 25 комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей 23 моделирования и мониторинга, при этом процессор ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления соединен с сетью 4 передачи данных, связанной с радиоканалом 5.

Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала функционирует следующим образом.

Сформированное в ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления задание на перемещение поездов преобразуют в стационарном центре 1 радиоблокировки в конкретные команды управления движением и по радиоканалу 5 с антенн стационарного центра 1 радиоблокировки или антенн перегонных базовых станций 3 передаются на борты локомотивов, где они поступают на блоки 14 расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами 1 радиоблокировки. В обратном направлении блоки 14 передают в ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления измеренные текущие параметры движения поездов и состояние рельсов, оцененное с помощью вихретоковых устройств 15 текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости. Результаты текущего контроля фактического состояния рельсов необходимы для правильного технического содержания рельсов, но не позволяют предотвратить движение поездов по дефектному рельсовому пути и таким образом не обеспечивают необходимый уровень безопасности движения. Надежная связь между стационарным центром 1 радиоблокировки с перегонными базовыми станциями 3 обеспечивается по оптоволоконному кабелю 6. Каждая базовая станция 3 покрывает свою зону радиосвязи с поездами и соединена также по радиоканалу 5 с соседними базовыми станциями 3. Электропитание базовых станций 3 и других напольных электронных устройств системы может осуществляться от перегонной линии продольного энергоснабжения или со станций по линии электропитания, проводники которой могут быть проложены в таком комбинированном оптоволоконном кабеле, а также осуществляться от местных источников питания, в том числе автономных, вырабатывающих электроэнергию за счет вибраций под поездами железнодорожного пути, ветрового или солнечного воздействия.

В предлагаемой системе важным методом контроля занятости путевых участков является непрерывное слежение в реальном времени за проходом колесных пар над каждым из датчиков 18 прохода колес подвижного состава. Принцип действия датчиков может быть основан на изменении электромагнитных параметров измерительной цепи при наличии или отсутствии над датчиками реборды колесной пары (Щиголев С.А., Сергеев Б.С. Анализ работы электромагнитного путевого датчика ДПЭП. - Электротехника. - 2000. - №7, с. 41, рис. 1). При меньших требованиях по надежности принцип действия датчиков может быть основан на прогибе рельса от воздействия массы движущегося вагона (Бухгольц В.П., Красовский Г.А, Штанке А.Э. Путевые датчики подвижного состава на рельсовом транспорте. - М.: Транспорт, 1976. с. 39, рис. 13), а также аналогичных по назначению других датчиков.

За счет высокой избыточности исходных данных и их интеллектуальной обработки удается отфильтровать различные ситуации, в которых в других системах не распознавались ложные сигналы от датчиков 18. Такими ситуациями для электромагнитных датчиков 18, например, являлись ложные сигналы при движении модерона или при работе путейцев с ломом, или лопатой. Сложной интеллектуальной обработкой исходных данных также, например, парируется зависимость функционирования электромагнитных датчиков 18 от геометрических размеров реборд.

Сам по себе метод контроля прохода колесных пар, если состав поезда постоянно занимает два соседних путевых участка, позволяет непрерывно и точно следить за границами составов всех поездов на перегоне. Точность является компромиссом между количеством датчиков и длиной точно фиксируемого в его границах участков частей состава каждого поезда на перегоне. Экономически разумным компромиссом может быть расстояние между соседними датчиками, равное, например, суммарной длине локомотива с одним прицепленным вагоном. В этом случае разрыв состава поезда обнаруживается сразу после появления между локомотивом и вагоном промежутка примерно в половину расстояния между датчиками. Если расстояние между датчиками равно, например, суммарной длине локомотива и двух вагонов, то разрыв состава обнаруживается немного позднее, но все равно это по эффективности сопоставимо с эффективностью обнаружения разрыва состава в прототипе. По сравнению с прототипом в предлагаемом изобретении отсутствие других устройств контроля целостности состава не снижает безопасности движения, но упрощает эксплуатацию подвижного состава. Эффективное использование избыточности информации от большого количества датчиков в предлагаемой системе обеспечивают мощная ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления и высокоскоростной канал передачи от датчиков 18 по оптоволоконной линии связи, проходящей через кабель 5. При этом важно, что пакеты информации от датчиков 18 имеют уникальные идентификаторы и поэтому нет проблемы с их перепутыванием на приемном конце в ЭВМ в отличие от распознавания отраженных световых сигналов в оптоволокне, как это имеет место в системах, использующих для мониторинга только сенсорные оптоволоконные кабели. Поскольку большое количество датчиков 18 экономически особенно оправдано для участков с интенсивным движением поездов, включая высокоскоростные поезда, датчики 18 и соответствующие оптоволоконные кабели 5 могут быть проложены по обе стороны от каждого железнодорожного пути перегона, при этом опционально каждый оптоволоконный кабель может быть связан только с датчиками прохода колесных пар, расположенными вместе с ним на одной соответствующей стороне пути.

ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления за счет работы программного модуля 23 моделирования поездной ситуации на перегонах, осуществляющего обработку данных отдельно только от напольных датчиков 18, и за счет работы программного модуля 24 мониторинга условий движения на перегонах на основе отдельной обработки данных только от сенсорного оптического волокна 8 оптоволоконного кабеля 6, а также за счет работы программного модуля 25 комплексной обработки данных от модулей 23 моделирования поездной ситуации на перегонах и 24 мониторинга условий движения на перегонах, который также использует данные, поступающие из сети 4 передачи данных, и данные, поступающие на станцию по радиоканалу 5 связи, более надежно, чем в прототипе, классифицирует события, на которые реагирует жила сенсорного оптического волокна 8 оптоволоконного кабеля 6. Сенсорное оптическое волокно 8, во-первых, используется для высокоскоростного обмена большими объемами информации между датчиками 18 и станционным блоком 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов, во-вторых, используется для высокоскоростного обмена информацией между стационарными центрами 1 радиоблокировки и перегонными базовыми станциями 3 и с сетью 4 передачи данных, в-третьих, используется для обнаружения подозрительных изменений механического напряжения вдоль пути, вызванного сдвигами в конструкции пути, падением предметов (грузов, деревьев и т.д.), вторжением людей и животных, а также используется для обнаружения границ областей пути, являющихся источниками шумов, создаваемых частями движущегося подвижного состава и дефектами пути. Кабель 5 должен быть размещен вдоль пути вне зоны возможности повреждений его и подходящих к нему локальных линий связи 19 с напольными блоками 20 регистрации и передачи информации от датчиков 18 снегоочистительными и прочими путевыми машинами. Датчики 18 также должны быть своим расположением и конструкцией защищены от повреждения этими машинами. Например, такие датчики вместе с локальными линиями связи 19 и напольными блоками 20 регистрации и передачи информации могут полностью быть размещены внутри земляного полотна (как, например, датчик в патенте RU 2317222, B61L 1/08, 20.02.2008). За счет возможности высокоскоростной передачи по волоконному кабелю больших объемов информации, информация от датчиков 18 прохода колес подвижного состава может обрабатываться на центральном посту в почти реальном времени и при этом не возникает конфликтов по времени передачи пакетов информации при количестве до 100-200 таких датчиков. Избыточное количество датчиков позволяет иметь высокий коэффициент готовности системы, так как можно сделать так, чтобы неисправность одного датчика практически не влияла на изменение пропускной способности перегона. Ограничения по общей мощности, требуемой для электропитания датчиков 18, могут быть преодолены, например, тем, что основная масса датчиков может быть нажимного типа и не потреблять энергии в отсутствие давления на них колес.

Сначала информация об огибающей электрических сигналов, формируемых датчиками при прохождении над ними колес, запоминается в буферах памяти блоков 20 регистрации и передачи информации посредством записи в них результатов периодических аналого-цифровых преобразований текущих амплитуд этих сигналов. Затем по адресному периодическому запросу из ЭВМ, снабженному меткой системного времени, информация из буфера направляется из каждого блока 20 регистрации и передачи информации через соответствующие блоки 21 интерфейса связи по оптической линии передачи данных (на чертеже не показана), в состав которой входит оптоволоконный кабель 6, в ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления. ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления с поправкой на задержку в реальном времени полностью восстанавливает непрерывный электрический сигнал, сформированный каждым конкретным датчиком 18 для его последующего интеллектуального анализа ЭВМ. Поскольку исходная информация от блоков 20 регистрации и передачи информации может иметь большую информационную избыточность, анализ в ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления обеспечивается с необходимым высоким уровнем надежности определения истинного прохода каждого из колес подвижного состава на фоне имеющихся помех.

По временным графикам восстановленных сигналов от датчиков 18 ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления с высокой степенью достоверности может в почти реальном времени рассчитать параметры скорости и ускорения каждого вагона состава поезда для непрерывного контроля движения и целостности состава. При этом ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления использует заранее полученную по сети 4 передачи данных (например, из автоматизированной системы оперативного управления перевозками АСОУП, на чертеже не показана) полную геометрическую модель состава каждого поезда, следующего по перегону. В геометрической модели содержатся все расстояния между колесными парами состава поезда. Каждый раз после подтверждения следования конкретного поезда в полном составе ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления по радиоканалу 5 передает ему и на другие поезда, а также на железнодорожные переезды и станции информацию о следовании конкретного поезда в полном составе и информацию о текущих параметрах его движения и границах, занимаемых его составом на перегоне. Эта информация дополняет соответствующие данные, передаваемые системами КЛУБ локомотивов. Поскольку достоверность определения полносоставности каждого поезда на перегоне при расположении датчиков 18 через малые промежутки (200-300 м) достаточна для регулирования движения с минимальными интервалами попутного следования, в системе нет необходимости контролировать полносоставность другими способами и, следовательно, нет необходимости устанавливать для этой цели видеокамеры на пути и дополнительное оборудование в последних вагонах составов. Для целей связи и для целей обнаружения механических воздействий может быть использована в минимальном варианте только одна жила сенсорного оптоволокна, что упрощает конструкцию оптоволоконного кабеля 6. В целом, перечисленное делает систему равноценной по сложности и стоимости прототипу, но имеющей по сравнению с ним повышенную безопасность движения поездов, надежность и пропускную способность перегона.

Станционный блок 9 формирования и анализа импульсных световых сигналов периодически формирует тестовые импульсные световые сигналы, поступающие в сенсорное оптическое волокно 8. При воздействии на кристаллическую решетку оптоволокна 6 внешних сил давления, которые передаются от оболочки кабеля 6 через внутренние элементы 7, происходит деформация этой кристаллической решетки и возникают световые импульсы обратного отражения. Для лучшего распознавания и измерения параметров отраженных сигналов последовательности формируемых импульсных световых сигналов могут отличаться частотой, длительностью и поляризацией импульсов света.

Блок 9 анализирует время прихода отраженных импульсов и определяет расстояния до мест внешнего давления на кабель 6, а также шумовые портреты участков распределенного внешнего механического воздействия на оболочку кабеля 6. В интервалах между сериями тестовых импульсов блоком 9 адресно передаются и принимаются информационные кодовые сигналы для связи с датчиками 18, а также данные для обмена информацией с центрами радиоблокировки 1, соседней станцией и железнодорожными переездами, расположенными на соответствующем перегоне. Все результаты измерений и события передачи данных снабжаются в системе метками глобального времени от систем спутниковой навигации ГЛОНАС/GPS для целей синхронизации и возможности определения интервала времени, в котором данные сохраняют свою актуальность.

После обработки данных о местоположении поездов и препятствий ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления передает на поезда управляющие приказы и уточненную координатную информацию, повышающие безопасность движения поездов и ускоряющие восстановление нормальной работы после сбоев в работе бортовых навигационных устройств.

Совместная обработка данных программным модулем 25 комплексной обработки данных позволяет использовать в полной мере большую информационную избыточность принимаемых сигналов для контроля параметров соответствия известным геометрическим моделям составов всех поездов, одновременно следующих на заданной минимальной дистанции друг от друга, параметров их движения, следа этих поездов с точностью до занимаемых их составами путевых участков, ограниченных соответствующими путевыми датчиками прохода колесных пар, с дополнительным уточнением места нахождения по спутниковой навигации. Синхронизация внутреннего текущего времени блоков записи в электронную память и периодической пересылки в станционную аппаратуру цифровых значений мгновенных амплитуд выходных сигналов от соответствующих датчиков прохода колесных пар подвижного состава и системного времени происходит каждый раз во время адресного опроса блоков данных из буферов памяти упомянутых блоков записи. Сразу после успешной отправки пакета данных буфер от этих данных освобождается. Параллельно с отсылкой старых данных в буфер без перерывов идет запись новых данных. Непрерывное слежение за скоростью каждого из вагонов каждого состава позволяет непрерывно контролировать процесс рассоединения частей поездов, фиксировать и далее наблюдать с точностью, определяемой расстояниями между соседними датчиками, процесс движения отцепленных друг от друга частей поезда и даже прогнозировать его с учетом характеристик пути. Это улучшает возможности парировать последствия рассоединения состава поезда, в том числе, когда имеется опасность обратного скатывания отцепленных вагонов.

Поскольку большая доля динамических событий влияющих на сигналы формируемые сенсорным волокном 8 оптоволоконного кабеля 6 надежно и параллельно распознается ЭВМ центра 2 диспетчерского контроля и управления по сигналам от датчиков прохода колесных пар подвижного состава, анализ сигналов, связанных с мониторингом состояния железнодорожного пути, упрощается в сравнении с прототипом и соответственно для этих целей становится возможным использование одного оптоволокна и анализа отражений тестовых оптических сигналов, распределенных во времени и в пространстве по длине одного оптоволокна. Эти сигналы чередуются во времени с интервалами использования оптоволокна для передачи данных.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет обеспечить более надежное и точное определение положения составов поездов на перегоне и упрощает требования к конструкции сенсорного оптоволоконного кабеля.

Claims (1)

1. Система интервального регулирования движения поездов на базе радиоканала, содержащая стационарные центры радиоблокировки, подключенные к ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления и соединенные между собой и с перегонными базовыми станциями радиоканала через сеть передачи данных, а на перегоне между соседними станциями через радиоканал и оптоволоконный кабель, выполненный в виде комбинированного сенсорного и связевого кабеля, уложенного на перегоне вдоль железнодорожного пути, с обеспечением передачи на его внешнюю оболочку воздействий внешних сил от конструктивных элементов железнодорожного пути и содержащего внутренние элементы механической связи между внешней оболочкой оптоволоконного кабеля и размещенными в нем сенсорными оптическими волокнами с изменяющимися оптическими параметрами при их деформации, при этом одним концом сенсорные оптические волокна соединены с первым портом сопряжения станционного блока формирования и анализа импульсных световых сигналов, второй порт сопряжения которого через сеть передачи данных соединен с ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления, на вовлеченных в систему поездах - бортовое оборудование, включающее соединенные между собой через бортовой системный интерфейс локомотива обмена цифровыми данными комплексное локомотивное устройство безопасности, блок определения местоположения локомотива, выполненный на основе спутникового навигатора, блок измерения скорости и пройденного расстояния, блок расчета допустимой скорости, кривых торможения и обмена данными со стационарными центрами радиоблокировки по радиоканалу, вихретоковое устройство текущего контроля фактического состояния рельсов и уточненного измерения скорости, дисплей машиниста и локомотивное радиопередающее устройство, отличающаяся тем, что на каждом перегоне, условно разделенном на несколько путевых участков, установлены на границах этих участков напольные датчики прохода колес подвижного состава с обеспечением взаимодействия их чувствительных элементов с колесами проходящего над ними подвижного состава, выходы датчиков через локальную линию связи соединены с напольными блоками регистрации и передачи информации в память ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления о записанных цифровых значениях мгновенных амплитуд выходных сигналов соответствующих датчиков, при этом выходы блоков регистрации и передачи информации через соответствующие блоки интерфейса связи подключены к сенсорным оптическим волокнам оптоволоконного кабеля, а в ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления введены и подключены к его процессору программный модуль моделирования поездной ситуации на перегонах посредством обработки данных от напольных датчиков прохода колес подвижного состава, программный модуль мониторинга условий движения на перегонах и программный модуль комплексной обработки данных, принимаемых им от упомянутых программных модулей моделирования и мониторинга, при этом процессор ЭВМ центра диспетчерского контроля и управления соединен с сетью передачи данных, связанной с радиоканалом.

Images