18.4Технические средства обеспечения бд

Для контроля способности машиниста безопасно вести поезд используются различные средства и устройства контроля безопасности:

• система с автоматической локомотивной сигнализацией (АЛС) с подтверждением бдительности нажатием специальной рукоятки бдительности (РБ) при изменении показаний светофора на более запрещающее;

• система контроля бдительности периодического нажатия РБ (через 1 – 1,5 мин);

• система АЛС (контроля скорости) с абсолютно действующим автостопом;

• система контроля бдительности посредством измерения составляющих электрического сопротивления кожи человека и времени реакции на сигнал.

Перечисленные системы обладают недостаточной надежностью контроля бдительности. В первой и второй системах, как показал многолетний опыт эксплуатации, возникают случаи проездов запрещающих сигналов из-за рефлекторного нажатия рукоятки бдительности. Есть случаи, когда машинисты локомотива в полудремотном состоянии подтверждают свою бдительность, нажав на рукоятку не открывая глаз.

Телемеханическая система контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) постоянно отслеживает функциональное состояние машиниста в поездке с помощью регистрации его физиологического параметра с кисти руки (по параметрам электрического сопротивления кожи запястья машиниста). В том случае, если возникает тенденция к снижению работоспособности, ТСКБМ проводит проверку бдительности машиниста. Носимая часть ТСКБМ представляет собой телеметрический датчик и располагается на запястье машиниста. Сигнал об изменении электрического сопротивления кожи передается по радиоканалу в цифровом виде на приемник прибора.

Одним из факторов снижения влияния ошибочных действий локомотивной бригады на безопасность движения является передача части функций контроля от машиниста автоматическим устройствам, снижая тем самым влияние человеческого фактора.

Количество приборов безопасности, которыми оборудуют кабины локомотивов, неизменно растет. Значительно увеличивается и психологическая нагрузка на машинистов. Нужен единый компактный прибор, совмещающий в себе несколько систем и устройств безопасности.

Разработанный безопасный локомотивный объединенный комплекс БЛОК призван заменить ранее применявшиеся системы КЛУБ-Т, САУТ-ЦМ/485, ТСКБМ, который в настоящий момент обеспечивают безопасность движения.

Комплекс БЛОК представляет собой модульную структуру, элементы которой отвечают за реализацию функций комплекса, а также обеспечивают взаимодействие с системами управления локомотива в едином процессе ведения поезда.

Комплекс осуществляет контроль безопасности движения при ведении поезда, в том числе при обслуживании локомотива машинистом в одно лицо.

В комплексе БЛОК впервые конструктивно реализован принцип объединения функциональных элементов в общую систему с рациональным размещением интеллектуальных микропроцессорных компонентов в общем корпусе. Конструкция получилась достаточно компактной и удобной для обслуживания. Так, контроллер ТСКБМ-К, занимавший пространство в кабине машиниста, или аппаратура обработки информации САУТ, которая располагалась в виде отдельного блока в кузове локомотива, в комплексе БЛОК реализованы в виде ячеек системного шкафа.

Значительное внимание при создании комплекса БЛОК уделено совершенствованию алгоритмов работы при обеспечении безопасности ведения поезда. Исключены случаи неоправданного применение автостопного торможения, которое заменено служебным. Доработаны с учетом дополнительных параметров алгоритмы определения максимально допустимой скорости, анализ функционального состояния машиниста осуществляется с учетом его действий по управлению локомотивом. Ведется совершенствование единой базы данных путевых объектов для обеспечения оптимальной работы локомотивной электроники.

Следующим положительным моментом, который обеспечивает внедрения комплекса БЛОК, является организация регистрации всей необходимой информации по поездке на едином носителе. В ближайшей перспективе в качестве таких носителей будет применяться бесконтактный картридж КИО-САУТ [103].

Назначение основных составляющих комплекса БЛОК.

Программно-вычислительное ядро комплекса реализовано в виде ячеек, компактно размещенных в системном шкафу. Этот шкаф реализует функции обработки данных о значениях спутниковой навигационной системы, организации радиообмена информацией по каналам 160 МГц, «Tetra», GSM, GSM-R, параметров работоспособности машиниста, а также контроля и организации режима обмена данными с другими устройствами.

Аппаратура управления включаете себя:

• двухканальный модуль центральной обработки информации, который контролирует работоспособность на основании данных, полученных от других модулей по внутреннему и внешнему САN-интерфейсам, задает окончательные значения допустимой и целевой скоростей движения, необходимость проведения периодической или однократной проверки бдительности с учетом физиологического состояния машиниста, формирует данные для управления ЭПК и КОН, информацию универсальному комплексу тормозного оборудования локомотива для служебного торможения, микропроцессорной системе управления локомотива;

• модуль спутниковой навигационной систему и электронной карты, который принимает, и обрабатывает данные с использованием Глобальной навигационной спутниковой системы (ГЛОНАСС) совместно с уже применяемой «Global Positioning System» (GPS) от совмещенной антенны «Tetra»/GSM/GSM-R/CHC, определяет железнодорожную координату локомотива и другие параметры движения (допустимую и целевую скорости), тип название впереди лежащего по ходу движения поезда железнодорожного объекта, расстояние до него;

• модуль-шлюз CAN, который предназначен для согласования взаимодействия комплекса БЛОК с микропроцессорными системами управления локомотивом;

• модуль вычислителя системы автоматического управления локомотива ВС-САУТ, функции которого – расчет программных скоростей и прицельного торможения, выдачи команд на разбор тяги и торможение, контроль скорости с учетом текущих ограничений;

• модуль контроллера телемеханической системы контроля бодрствования машиниста ТСКБМ-К, осуществляющий обработку информации о физиологических параметрах машиниста, формирующий во внутренний CAN-интерфейс информацию о необходимости дополнительной проверки работоспособности машиниста путем нажатия на специальную рукоятку бдительности.

Кроме системного шкафа, установленного в кузове локомотива, остальная аппаратура комплекса размещается в кузове или в кабине машиниста. Располагаемый в кабине на пульте машиниста блок индикации, представляющий собой жидкокристаллический дисплей, предназначен для индикации поездной информации: отображения сигналов светофоров, текущего времени, времени движения по графику, фактической скорости, допустимой скорости, рекомендуемой скорости, целевой скорости, ускорения, режима работы (поездной, маневровый, двойной тягой), частоты канала АЛСН или работы канала АЛС-ЕН.

Кроме того, жидкокристаллический дисплей отображает железнодорожные координаты, названия впередилежащих объектов и расстояния до них, денные о давлениях, а также информирует о режиме записи на кассету регистрации, обеспечивает индикацию предварительной световой сигнализации и проверки бдительности.

Блок согласования сигналов датчика пути и скорости БС-ДПС обеспечивает прием данных от датчиков пути и скорости ДПС, контроль работоспособности датчиков, первоначальную обработку сигналов с гальванической развязкой от бортовой сети, вычисляет и формирует вектор фактической скорости, ускорения и фактической скорости движения поезда. Блок БС-ДПС также хранит данные о поездных характеристиках.

Блок универсального приемника АЛС-ТКС предназначен для приема непрерывных рельсовых каналов АЛСН, АЛСН-ЕН путевых генераторов САУТ. Данный блок формирует во внутренний CAN-интерфейс и дополнительный цифровой интерфейс RS-485 информацию от приемных катушек о текущем показании АЛСН и данных, полученных от напольных устройств САУТ.

Блок приемника подсистемы контроля бодрствования машиниста ТСКБМ-П осуществляет прием по радиоканалу от носимой части ТСКБМ данных о физиологических параметрах машиниста, на основании которых делает вывод о его бодрствовании.

Приемные катушки КПPC предназначены для работы в двух диапазонах частот. Первый диапазон частот (НЧ) – сигналы рельсовых цепей АЛСН, второй диапазон (ВЧ) – сигналы путевых устройств САУТ.

Для современных локомотивных устройств безопасности широко применяются системы спутниковой навигации и точечные датчики для точного определения местонахождения локомотивов и последующего расчета расстояния до ближайших мест снижения скорости. В качестве канала связи широко используется индуктивная связь по рельсам в диапазоне тональных частот и высокочастотная связь с путевыми бализами. Все шире для передачи команд управления начинает использоваться радиосвязь.

Анализ зарубежных разработок и опыт эксплуатации отечественных систем позволил разработчикам комплекса БЛОК создать систему, имеющую существенные преимущества по отношению к аналогичным устройствам.

Кроме того комплекс БЛОК имеет возможности интеграции с микропроцессорными системами управления и диагностики локомотивов, что позволит перейти от существующей системы планово-предупредительного ремонта к ремонту по техническому состоянию локомотива.

Стоит отметить, что на перспективных электропоездах «Desiro Rus», создаваемых в рамках совместного российско-немецкого проекта дня обслуживания Олимпиады – 2014, в качестве системы обеспечения безопасности будет применен комплекс БЛОК.

Для освобождения машиниста от излишнего напряжения и утомляемости внедряется система автоведения поезда (УСАВП), которую с достаточным основанием можно назвать системой «Автомашинист».

Технические решения таких систем базируются на современных микропроцессорных технологиях и реализуют алгоритмы безопасного и энергооптимального автоматизированного вождения поездов. Органичным дополнением УСАВП служат разработанные ОЦВ регистраторы параметров движения и автоведения (РПДА), применение которых обеспечивает точный учет расхода электроэнергии.

Эти системы создали основу для разработки и внедрения в кратчайшие сроки другой сложной и наукоемкой продукции – «интеллектуальной» системы автоматизированного вождения поездов повышенной массы и длины с распределенными по длине состава локомотивами (ИСАВП-РТ). Она предназначена для вождения поездов массой от 6 до 18 тыс. т и составом длиной от 71 до 213 условных вагонов на участках сложного плана и профиля пути, что становится актуальным в условиях роста объемов перевозок. Такая система позволяет управлять разгоном, поддержанием допустимой скорости движения поезда, рекуперативным и пневматическим торможением вплоть до полной остановки длинносоставного тяжеловесного состава с распределенными по длине локомотивами. Система широко внедряется на сети железных дорог России. Ее применение сокращает потребность в локомотивах, повышает их производительность, снимает ограничения по мощности при необходимости повышения массы поезда.

Применение систем автоведения поездов обеспечивает экономию электроэнергии на тягу каждым оборудованным локомотивом от 5% до 15%, в зависимости от условий эксплуатации.