RU2790738C1 - Устройство контроля за управлением локомотивом - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к средствам контроля за управлением локомотивом. Устройство контроля за управлением локомотивом содержит межмодульный интерфейс (1), усилитель (2) электропневматического клапана, электропневматический клапан ЭПК (3), безопасную схему (4) контроля, модули (5) и (6) центральной обработки информации МЦО, модули (7) и (8) измерения параметров движения, блок (9) датчиков пути и скорости, модули (10) и (11) непрерывных каналов внешних устройств ВУ, приемные катушки (12) АЛСН и АЛС-ЕН, модуль (13) маршрута, приемник (14) спутниковой навигации, модуль (15) радиоканала, радиомодем (16), блок (17) кодирования/декодирования сообщений, блок (18) контроля бдительности с рукояткой (20), блок (19) интерфейса машиниста, блок (32) подсистемы управления маневровым режимом УМС, блок (33) контроля подсистемы технического зрения ТЗ, блок (34) расширенного логического контроля блока (32) подсистемы управления маневровым режимом, блок (35) дополнительного прибора безопасности маневрового режима ПБ, блок (21) поддержки беспилотного режима ведения поезда, включающий в себя внутренний интерфейс (22), блоки (23) и (24) датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом, модуль (25) памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, процессоры (26) и (27) обработки паттернов сигналов, отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, модули (28) и (29) контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда, модули (30) и (31) жесткого логического контроля качества расчёта. Достигается повышение безопасности движения в маневровом режиме при применении беспилотных средств управления поездом. 2 ил.

Description

Устройство относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в устройствах контроля за управлением локомотивом.

Известно устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с датчиками пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, первый порт которого соединен с радиомодемом, блок кодирования/декодирования сообщений и блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, блок цифровой обработки сигналов, первый и второй порты которого подключены соответственно к портам цифровой видеокамеры и радиолокационного измерителя дальности и скорости, а его третий порт соединен с межмодульным интерфейсом (RU133799, B61L 25/04, 27.10.2013).

Недостатком известного устройства является ограниченность области применения, обусловленная отсутствием возможности беспилотного вождения поездов.

В качестве прототипа выбрано устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком датчиков пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом, блок кодирования/декодирования сообщений и блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, причем блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, блок поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоящий из подключенных к внутреннему интерфейсу связи двух блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом и модуля памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры подключен к внутреннему интерфейсу связи, который соединен с межмодульным интерфейсом устройства (RU 2766936, B61L 25/04,16.03.2022).

Известное устройство не обладает достаточным уровенем полноты безопасности в маневровом режиме, что ограничивает возможность его использования в беспилотных технологиях управления поездами.

Технический результат заключается в расширении области применения устройства в беспилотных технологиях управления поездами.

Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля за управлением локомотивом, содержащем межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком датчиков пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом, блок кодирования/декодирования сообщений и блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, причем блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, и блок поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоящий из подключенных к внутреннему интерфейсу связи двух блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом и модуля памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора обработки паттернов сигналов, отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора обработки паттернов сигналов, отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, подключен к внутреннему интерфейсу связи, который соединен с межмодульным интерфейсом устройства, согласно изобретению введены и подключены к межмодульному интерфейсу блок подсистемы управления маневровым режимом, блок контроля подсистемы технического зрения, блок расширенного логического контроля блока подсистемы управления маневровым режимом и блок дополнительного прибора безопасности маневрового режима.

На чертеже (фиг.1) приведена схема предлагаемого устройства контроля за управлением локомотивом.

На Фиг.2 приведен пример диаграммы переходов состояний устройства при управлении его конфигурацией, при неисправностях отдельных подсистем в маневровом режиме работы. Реконфигурацию устройства осуществляет блок переключателей (на чертеже не показан), взаимодействующий с безопасной схемой контроля и блоком дополнительного прибора безопасности маневрового режима.

Устройство контроля за управлением локомотивом содержит межмодульный интерфейс 1, усилитель 2 электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана 3 (ЭПК), а вход - с выходом безопасной схемы 4 контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей 5 и 6 центральной обработки информации (МЦО), которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу 1, к которому подключены два модуля 7 и 8 измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком 9 датчиков пути и скорости, два модуля 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств (ВУ), входы которых соединены с приемными катушками 12 АЛСН и АЛС-ЕН, модуль 13 маршрута, соединенный с первым выходом приемника 14 спутниковой навигации, модуль 15 радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом 16, блок 17 кодирования/декодирования сообщений и блок 18 контроля бдительности, второй выход приемника 14 спутниковой навигации соединен с входом блока 17 кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком 19 интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу 1, причем блок 18 контроля бдительности соединен с рукояткой 20 бдительности, которая подключена к блоку 19 интерфейса машиниста, блок 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоит из подключенных к внутреннему интерфейсу 22 связи двух блоков 23 и 24 датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом (включающие оптические, и/или радио локационные, и/или ультразвуковые датчики обнаружения и позиционирования препятствий) и модуля 25 памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока 23 (24) датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора 26 (27) обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль 28 (29) контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль 30 (31) жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули 28 и 30 (29 и 31) соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора 26 (27) обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры подключен к внутреннему интерфейсу 22 связи, который соединен с межмодульным интерфейсом 1 устройства, к которому подключены блок 32 подсистемы управления маневровым режимом (УМС), блок 33 контроля подсистемы технического зрения (ТЗ), блок 34 расширенного логического контроля блока 32 подсистемы управления маневровым режимом и блок 35 дополнительного прибора безопасности маневрового режима (ПБ).

Устройство контроля за управлением локомотивом работает следующим образом.

В поездном режиме работы предлагаемое устройство контроля за управлением локомотивом работает аналогично устройству по прототипу.

Перед каждой поездкой в базы данных модуля 13 маршрута и в модуль 25 памяти, с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, заносят актуальные данные для управления движением поезда для каждой координаты поездного маршрута движения поезда.

Сигналы АЛСН и АЛС-ЕН, через приемные катушки 12, поступают в модули 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств и дешифрируются для отображения на индикаторе блока 19 интерфейса машиниста состояния впереди расположенных участков пути и показаний путевых светофоров, а также для сообщения машинисту допустимой скорости движения поезда.

Допустимая скорость движения рассчитывается в модулях 5 и 6 центральной обработки информации, связанных с модулями 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств через межмодульный интерфейс 1 (например, типа CAN). Сигналы от блока 9 датчиков пути и скорости, связанных с колесами локомотива, поступают в модули 7 и 8 измерения параметров движения, которые формируют значения фактической скорости и пройденного пути. Сигналы от приемника 14 спутниковой навигации через модуль 13 маршрута поступают в модули 7 и 8 измерения параметров движения, которые на основании этих сигналов и данных из электронной карты маршрута, хранящейся в модуле 13 маршрута, определяют местоположение поезда и расстояние до мест ограничения скорости или до мест остановки перед препятствием. По этим данным модули 5 и 6 центральной обработки информации вычисляют скоростной режим движения поезда, сравнивают с допустимой скоростью и принимают, при необходимости, решения о режиме торможения.

Информация, касающаяся безопасности движения поезда, дублируется в модулях 5 и 6 центральной обработки информации, и циклически проверяется на соответствие безопасной схемой 4 контроля. При нарушении соответствия, безопасная схема 4 контроля воздействует на усилитель 2 электропневматического клапана 3 и, отключая питание электропневматического клапана 3, обеспечивает экстренное торможение поезда. Если в модулях 5 и 6 центральной обработки информации нет информации о получении разрешения проезда границы занятого участка пути, то после пересечения границы занятого участка пути они также воздействуют на усилитель 2 электропневматического клапана 3 и отключением его питания вызывают экстренное торможение поезда.

В процессе движения поезда блок 18 контроля бдительности, через межмодульный интерфейс 1 и блок 17 кодирования/декодирования сообщений, выдает на блок 19 интерфейса машиниста сигнал на подтверждение бдительности. Машинист подтверждает свою бдительность нажатием рукоятки 20 бдительности, сигналы с выходов которой поступают на вход блока 18 контроля бдительности и на блок 19 интерфейса машиниста, который через блок 17 кодирования/декодирования сообщений и межмодульный интерфейс 1 передает эту информацию в модули 5 и 6 центральной обработки информации. При отсутствии подтверждения бдительности безопасная схема 4 контроля воздействует на усилитель 2 электропневматического клапана 3. При отключении питания электропневматического клапана 3 происходит экстренное торможение поезда. В процессе управления поездом машинист запрашивает разрешение диспетчера на выполнение стандартных действий по управлению движением поезда, в предусмотренных инструкциями ситуациях, путем нажатия соответствующих клавиш функциональной клавиатуры, входящей в состав блока 19 интерфейса машиниста.

Радиосигналы через радиомодем 16 поступают в модуль 15 радиоканала, который выделяет из них кодированную цифровую информацию, передаваемую из диспетчерского центра управления движением. В обратном направлении в диспетчерский центр управления поступает кодированная информация, связанная с передачей параметров движения поезда и с запросами к поездному диспетчеру от машиниста поезда. В частности, при запросе от машиниста к поездному диспетчеру на разрешение проезда границы занятого путевого участка, на первый вход блока 17 кодирования/декодирования сообщений, содержащего координатно-временную информацию, поступает команда от блока 19 интерфейса машиниста. По команде на втором входе блока 17 кодирования/декодирования сообщений с выхода приемника спутниковой навигации 14 считывается координата и текущее время соответствующие моменту нажатия клавиши функциональной клавиатуры. Они используются блоком 17 кодирования/декодирования сообщений как часть кодированного запроса, который блок 17 кодирования/декодирования сообщений формирует и через межмодульный интерфейс 1, модуль радиоканала 15 и радиомодем 16 передает в центр диспетчерского управления. При декодировании сообщения в аппаратуре центра диспетчерского управления эта часть информации сопоставляется с информацией о местонахождении поезда в текущий момент времени, получаемой от напольных устройств ДЦ (рельсовые цепи, счетчики осей, считыватели номеров вагонов и т.д.). Этим обеспечивается дополнительный контроль правильности приходящей с локомотива информации. При передаче команды разрешающей проследование границы занятого блок - участка координата и текущее время из запроса служит ключом для кодирования сообщения. Одновременно с разрешением на локомотив поступает информация о длительности периода времени, в течение которого разрешение действует. При этом отсчет времени производится от момента времени передачи исходного запроса с поезда. На локомотиве блок 17 кодирования/декодирования сообщений, содержащий координатно-временную информацию, получает сообщение от поездного диспетчера и использует координатно-временную информацию из исходного запроса в качестве ключа для декодирования ответа от диспетчера.

Модули 5 и 6 центральной обработки информации определяют скорость сближения с препятствием, вид и поведение препятствия для отображения ситуации машинисту блоком 19 интерфейса машиниста. В зависимости от выбранных алгоритмов эти данные используются для информирования машиниста с проверкой его бдительности, например, посредством требований нажатия рукоятки 20 бдительности и/или для подачи предупредительных гудков и речевых и световых сигналов (или, например, специальных сигналов отпугивания крупных животных), и/или активизации средств предупреждения столкновения (подушки безопасности, выдвижные бамперы и т.д.), и/или автоматического экстренного торможения поезда. Аналогичные действия выполняются устройством автоматически при беспилотным режиме ведения поезда.

Процессоры 26 и 27 в блоке 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда управляют работой первого 23 и второго 24 блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом, а также модулей 28 и 29 контролируемых искусственных нейронных сетей (ИНС) и модулей 30, 31 жесткого логического контроля качества расчёта ИНС, а также управляют обменом информацией этих модулей с соответствующими модулями 5 и 6 центральной обработки информации.

Блок 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда автоматически распознает препятствия на пути движения поезда, вычисляет их координаты и распознает эксплуатационные ситуации для выработки исторически оправданных режимов ведения, используя при этом данные хранящиеся в модуле 25 памяти, в котором записана база данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда.

Модули 28 и 29 контролируемых ИНС по синхронным периодическим запросам от модулей 5 и 6 центральной обработки информации МЦО, не реже чем каждые 0.25 сек, выдают пакеты цифровых данных с результатами своей работы для дальнейшего использования в модулях 5 и 6 центральной обработки информации. Модули 28 и 29 контролируемых ИНС выдают эти данные только при условии разрешений от соответствующих первого 30 и второго 31 модулей жесткого логического контроля качества расчёта ИНС. Модули 30 и 31 каждый раз перед выдачей разрешений соответствующим модулям 28 и 29 контролируемых ИНС тестируют правильность их работы на наборах данных полученных при распознавании выделенных опорных объектов придорожной инфраструктуры по маршрутам движения и образцовых паттернов управления движением поезда, выработанных заранее при тренировочных и реальных исторических эксплуатационных ситуациях. Эти наборы данных хранятся в базе данных модуля 25 памяти.

Если пакеты данных, полученные модулями 5 и 6 центральной обработки информации из блока 21 проходят проверку на совпадение безопасной схемой 4 контроля, то полученная от блока 21 модулями 5 и 6 информация используется для управления движением поезда, а если не проходят проверку, то эта информация отклоняется.

В беспилотном режиме ведения поезда, в процессе работы блока 21, модули 28 и 29 контролируемых ИНС выдают результаты своей работы для дальнейшего использования в модулях 5 и 6 центральной обработки информации с добавлением проверочной информации от соответствующих модулей 30, 31. Эти данные синхронно запрашиваются из блока 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда модулями 5 и 6 центральной обработки информации, например, не реже чем каждые 0.25 сек. По этим запросам результаты работы модулей в блоке 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда синхронно передаются в интерфейс 1 в виде кодовых векторов, содержащих рабочую и контрольную информацию. Алгоритмы обработки информации процессорами 26 и 27 также как и структуры и алгоритмы работы управляемых ими модулей 28-31 и используемые ими данные из базы данных модуля 25 памяти для достижения требований полноты безопасности выполнены максимально различными и не зависимыми друг от друга на всех программных и аппаратных путях преобразования их к конечному результату, являются разными и максимально независимыми друг от друга. Это обеспечивает возможность до синхронной проверки полного совпадения этих векторов модулями 5 и 6 центральной обработки информации вместе с безопасной схемой 4 контроля, снизить вероятность одинаковых ошибок в каналах обработки информации, вызывающих опасные отказы до требований полноты безопасности на уровне SIL4. Только конечные результаты работы блока 21, передаваемые в модули 5 и 6 центральной обработки информации, для возможности проверки на совпадение безопасной схемой 4 контроля приводятся к сопоставимому виду. После синхронной проверки полного совпадения этих данных, они в каждом очередном цикле между проверками независимо могут использоваться модулями 5 и 6 центральной обработки информации для решения задач беспилотного режима ведения поезда.

Блок 32подсистемы управления маневровым режимом осуществляет управление поездом в маневровом режиме и обеспечивает увязку поездного и маневрового режимов работы локомотивной аппаратуры. Он позволяет, в ряде случаев, повысить уровень автоматизации ведения поезда в маневровом режиме до полностью автономного режима ведения поезда.

Блок 32 взаимодействует с блоком 33 контроля подсистемы технического зрения для автоматического обнаружения препятствий перед поездом во время маневровой работы, вплоть до расстояния, достаточного для автоматической безопасной остановки поезда. Блок 32 также взаимодействует с блоком 34 расширенного логического контроля блока 32 подсистемы управления маневровым режимом, который позволяет за счет дополнительного логического контроля правильности работы программ в сценариях выполнения маневрового режима повысить уровень полноты безопасности. Блок 35 дополнительного прибора безопасности маневрового режима, осуществляет схемные и программные переключения, которые требуются для выполнения требований безопасности при программно-аппаратных отказах устройства в маневровом режиме.

Список типовых сценариев маневрового режима включает маневровые и горочные операции, которые могут осуществляться как без машиниста, так и с участием машиниста и включает такие операции, как управление локомотивом без участия машиниста при заезде и сцепке, подтягивание, надвиг; роспуск; осаживание вагонов за горочный сигнал при не расцепе в ходе расформирования; маршрут за сигнал; маршруты на спускной части горки; устранение межвагонных разрывов в сортировочном парке; автоматическая остановка вагонов после устранения межвагонных разрывов в сортировочном парке; вытяжка состава из сортировочного парка в парк прибытия с заездом на путь/с заездом за горочный сигнал; автоматическая отцепка локомотива от маневровой группы в сортировочном парке; движение локомотива резервом из сортировочного парка в парк прибытия; автоматическая передача управления горочным локомотивом с АРМ ДСП на АРМ ДСПГ и обратно, с разделением зон управления локомотивом между парком прибытия и сортировочным. Осуществление этих операций в автоматическом режиме становится возможным когда достигается снижение вероятности опасного отказа при этих операциях до уровня более низкого по сравнению с выполнением этих операций машинистами. В том числе, это требуется, когда качество выполнения работы машинистами дополнительно снижается из-за влияния различных факторов, снижающих эффективность человека как оператора процесса (усталость, болезненное состояние, паника, халатное отношение, запутывание и.т.д.) В этих случаях допускается использование автоведения с полнотой безопасности на уровне SIL2. Вероятность опасных отказов рассчитывается и нормируется для всех случаев деградации аппаратуры управления движением локомотива из-за ее отказов.

Блок 32 управления поездом в маневровом режиме взаимодействует с безопасной схемой 4 контроля устройства и блоком 35 прибора безопасности маневрового режима. Алгоритм реконфигурации при программно-аппаратных отказах устройства в маневровом режиме иллюстрируются диаграммой переходов конечного автомата, приведенной на фиг2. В расчетах математических моделей дляконечного автомата при управлении реконфигурацией, вероятность опасного отказа определяется с использованием λ характеристик и допустимая величина этой вероятности определяет требуемый объем загрузки человека оператора и влияет на разрешенную скорость маневрового передвижения локомотива. Достижение полноты безопасности на уровне SIL3 позволяет повысить уровень автоматизации и минимизировать загрузку машиниста. Отмена автоматического выполнения некоторых функций управления локомотивом, в случае обнаружения неисправностей, как показано на Фиг 2., производится до тех пор, пока не будет достигнут уровень полноты безопасности движения максимально возможный для зафиксированного состояния деградации аппаратуры. Этим обеспечивается необходимая живучесть системы управления локомотивом.

Принципы снижения вероятности опасных отказов до уровня SIL3 без полного дублирования аппаратного и программного построения аппаратуры основаны на аппаратном и/или программном тестировании аппаратуры, совмещенным с выполнением ей ее рабочих функций и использования естественной аппаратной и информационной избыточности аппаратуры. Так, например, небольшая информационная избыточность программного обеспечения позволяет создавать дополнительные потоки контроля правильности хода выполнения программ, путем контроля правильности выполнения последовательностей логических переходов внутри и между ветвями программ. Это можно делать в упрощенной форме, без контроля переменных данных.

Для этого логическая структура программ, соответствующих перечисленным сценариям маневровой работы разделяется на участки, каждый из которых получает свой уникальный буквенно-цифровой идентификатор (сигнатуру). Каждое прохождение этих участков программы сопровождается сопоставлением этих сигнатур с сигнатурами, хранящимися в памяти блока 35 дополнительного прибора безопасности маневрового режима, с последующей отсылкой результатов сопоставления в схему 4 контроля. При отрицательном результате проверки фиксируется деградация безопасного поведения устройства и блок 35 дополнительного прибора безопасности маневрового режима переключает конфигурацию устройства на работу с меньшим уровнем автоматизации. Например, при обнаружении неисправности блока 33 контроля подсистемы технического зрения для автоматического обнаружения препятствий перед поездом во время маневровой работы, подсистема технического зрения выключается и на машиниста дополнительно возлагается полная ответственность за визуальное обнаружение и торможение поезда перед посторонними предметами на железнодорожном полотне перед поездом.

На Фиг.2 используются следующие обозначения:

Принятые предпосылки и допущения

• Потоки отказов дополнительного прибора безопасности, бортовой системы управления маневровым локомотивом и блока контроля подсистемы технического зрения – характеризуются λ параметрами λПБ, λУМС, λТЗ. Это допущение основывается на том, что указанные устройства являются электронными и, как показала обширная практика эксплуатации подобных устройств, параметры потоков их отказов постоянны.

• Отказы устройств в системе независимы.

• Блоки контроля на несколько порядков надежнее блоков рабочих устройств.

Состояния модели системы:

1. Все объекты системы: подсистема управления маневровым режимом; блок контроля подсистемы технического зрения; дополнительный прибор безопасности маневрового режима;

2. Отказал и восстанавливается ПБ, остальные средства системы исправны;

3. Отказала УМС, программа контролируется сигнатурными методами и средствами самоконтроля, остальные средства системы исправны;

4. Отказали и восстанавливаются ТЗ, программы контролируется путем сравнения результатов работы с программой УМС, остальные средства системы исправны;

5. Отказали УМС и ПБ, восстанавливается УМС;

6. Отказали ТЗ и УМС, управление локомотивом передается машинисту (опасный отказ 1 рода);

7. Отказали ТЗ и ПБ;

8. Отказали все три системы (опасный отказ 2 рода).

Переходы в модели системы:

1-2 отказ ПБ;

1-3 обнаруженный отказ УМС с помощью встроенных средств контроля и/или сигнатурного анализа;

1-4 обнаруженный отказ ТЗ с помощью встроенных средств контроля и/или путем сравнения результатов работы с программой УМС;

1-6 необнаруженный отказ ТЗ;

1-8 необнаруженный отказ УМС;

2-5 отказ УМС при условии отказа ПБ;

2-7 отказ ТЗ при условии отказа ПБ;

3-5 отказ ПБ при условии отказа УМС;

3-6 отказ ТЗ при условии отказа УМС;

4-6 отказ УМС при условии отказа ТЗ;

4-7 отказ ПБ при условии отказа УМС;

5-8 отказ ТЗ при условии отказов УМС и ПБ;

6-8 отказ ПБ при условии отказов УМС и ТЗ;

7-8 отказ УМС при условии отказов ТЗ и ПБ.

Здесь состояние 6 - уровень полноты безопасности SIL0-1, опасный отказ первого рода

Здесь состояние 8 опасный отказ второго рода

Состояние 1 уровень полноты безопасности SIL3

Таким образом предлагаемое изобретение позволяет повысить полноту безопасности устройства в маневровом режиме и расширить возможность применения его в беспилотных технологиях управления поездами.

Claims (1)

1. Устройство контроля за управлением локомотивом, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком датчиков пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом, блок кодирования/декодирования сообщений и блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, причем блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, и блок поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоящий из подключенных к внутреннему интерфейсу связи двух блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом и модуля памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора обработки паттернов сигналов, отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора обработки паттернов сигналов, отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, подключен к внутреннему интерфейсу связи, который соединен с межмодульным интерфейсом устройства, отличающееся тем, что в него введены и подключены к межмодульному интерфейсу блок подсистемы управления маневровым режимом, блок контроля подсистемы технического зрения, блок расширенного логического контроля блока подсистемы управления маневровым режимом и блок дополнительного прибора безопасности маневрового режима.

Images