Admin

Комплекс БЛОК - прорывные технологии в системах обеспечения безопасности движения

В соответствии с решением руководства ОАО «РЖД» создать в помощь машинисту комплексную систему обеспечения безопасности движения поездов усилиями специалистов ОАО «НИИАС», ООО «НПО САУТ» и ЗАО «НЕЙРОКОМ» был разработан безопасный локомотивный объединенный комплекс — БЛОК. Он призван заменить локомотивные системы КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ, которые в настоящее время обеспечивают безопасность движения.

В сентябре 2010 г. проведены приемочные испытания комплекса. Решением межведомственной комиссии БЛОК принят в постоянную эксплуатацию. Получены положительные отзывы со стороны машинистов, командно-инструкторского состава и ревизорского аппарата. В нынешнем году запланирована поставка 100 локомотивокомплектов, которыми будут оснащаться вновь создаваемые электровозы и тепловозы.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ

Безопасность движения — важный показатель устойчивой и успешной работы локомотивного хозяйства железных дорог. Поэтому руководство отрасли уделяет постоянное внимание совершенствованию приборов безопасности. При этом перед разработчиками устройств данного назначения ставится задача передать часть функций контроля безопасности движения от машиниста автоматике, снизив тем самым влияние человеческого фактора. За последние двадцать лет в этой области было предложено немало инновационных решений, благодаря которым были определены наиболее востребованные функции приборов, обеспечивающих безопасность движения.
Наибольшую эффективность показали: использование радиоканала для обмена информацией между локомотивом и напольной частью инфраструктуры, считывание информации с точечных напольных датчиков, широкое применение спутниковой навигации, непрерывный контроль работоспособности машиниста, взаимодействие с другими микропроцессорными системами на борту тяговой единицы. Внедрение таких систем, как КЛУБ-У, САУТ-ЦМ и ТСКБМ на определенном этапе оправдало себя. Это позволило улучшить ситуацию с предупреждением проездов запрещающих сигналов. Опыт эксплуатации показал, что каждая система имеет свои достоинства. Однако наиболее эффективно использование упомянутых приборов безопасности в комплексе, когда устройства функционально дополняют друг друга в едином процессе обеспечения безопасности движения поезда.


Специалистами ПКБ ЦТ были разработаны комплексные проекты модернизации, по которым локомотивы оснащаются приборами безопасности в ходе заводских ремонтов. Однако такое «механическое» объединение на одном локомотиве различных систем имеет не только положительные стороны, но и определенные недостатки. Когда бортовые системы устанавливаются совместно, то помимо нерациональности конструктива и неоправданного дублирования аппаратных составляющих, локомотивщики сталкиваются с проблемой конфликтной работы алгоритмов.

Кабина машиниста оказалась перегруженной дублирующими друг друга информационными блоками и устройствами. А машинист вместо контроля безопасности движения поезда вынужден в результате следить за работой самих приборов. В части регистрации и расшифровки поездных параметров сложилась ситуация, когда имеются два, а то и три источника данных. При этом считываемая с них информация может отличаться. Несмотря на компьютерную обработку, увеличились объемы операций, связанных с расшифровкой данных о поездке, потребовалась особая подготовка специалистов, обслуживающих системы дешифрации. Получается, что внедрение новых приборов безопасности не облегчило, а усложнило жизнь эксплуатационных депо. Попытки решить все перечисленные проблемы предпринимались, но дальше одиночных образцов дело не пошло, а высокая стоимость этих разработок практически исключала их массовое внедрение.

Таким образом, предпосылкой для создания комплекса БЛОК стала потребность в системе, которая реализовывала бы все функции обеспечения безопасности в едином оптимальном конструктиве. При этом ее стоимость должна быть дешевле комплекта КЛУБ-У, САУТ-ЦМ/485 и ТСКБМ. В этих условиях вопрос о создании принципиально нового технического средства безопасности движения был поставлен в распоряжении президента Компании В.И. Якунина от 19.11.2007 № 2187р «О реализации организационно-технических мероприятий по предотвращению случая несанкционированного проезда светофора».

Исполняя поручение ОАО «РЖД», совместными усилиями специалистов ОАО «НИИАС», ООО «НПО САУТ» и ЗАО «НЕЙРОКОМ» в короткие сроки был создан объединенный комплекс БЛОК. Опытный образец, установленный на электровозе 2ЭС6, успешно прошел эксплуатационные испытания на Свердловской дороге. Старший вице-президент, главный инженер ОАО «РЖД» В.А. Гапанович одобрил новую разработку. Результаты приемочной комиссии стали основанием для принятия решения оснащать комплексом БЛОК новые электровозы серий 2ЭС6, 2ЭС10 и ЭП20, а также тепловозы серии 2ТЭ25А.

СТРУКТУРА, ПРИНЦИП РАБОТЫ КОМПЛЕКСА

Комплекс БЛОК представляет собой модульную структуру, элементы которой отвечают за реализацию функций комплекса, а также обеспечивают взаимодействие с системами управления локомотива и в едином процессе ведения поезда. Функциональные элементы комплекса соединены между собой внутренним CAN-интерфейсом. Комплекс осуществляет контроль безопасности движения при ведении поезда, в том числе при обслуживании локомотива машинистом в одно лицо.

Составляющие элементы комплекса БЛОК. Еще на этапе разработки комплекса были заложены возможности интеграции его с микропроцессорными системами управления и диагностики локомотива. При этом для реализации функций на локомотиве используются как новые, так и ранее разработанные технические решения, хорошо зарекомендовавшие себя в эксплуатации. Основные составляющие бортового оборудования комплекса БЛОК:

> системный шкаф СШ;

> локомотивный блок индикации и блок индикации помощника машиниста;

> блок регистрации БР и кассета регистрации КР;

> универсальный блок приема сигналов АЛС-ТКС;

> речевой информатор;

> блок связи с датчиками скорости БС-ДПС;

> приемная катушка сигналов из рельсовой цепи КПРС;

> приемник сигнала ТСКБМ.

К оборудованию, используемому в работе комплекса БЛОК, относятся электропневматический клапан ЭПК, блок контроля несанкционированного отключения ЭПК ключом КОН, датчики пути и скорости ДПС, антенное оборудование локомотива.

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 устройства-
ми с помощью внутреннего CAN и дополнительного цифрового интерфейса RS-485.

В системном шкафу размещаются высокочастотное оборудование, аппаратура управления и модули электропитания. Высокочастотное оборудование состоит из модулей «Tetra» и GSM/GSM-R, радиомодема 160 МГц, которые обеспечивают двухсторонний обмен информацией и командами между стационарным (диспетчерским) пунктом и подвижным составом по цифровому радиоканалу на частотах 160 МГц «Tetra», GSM. При этом для подключения поездной радиостанции в системном шкафу предусмотрен дуплексный фильтр.


Аппаратура управления включает в себя:

Ф двухканальный модуль центральной обработки информации, который контролирует работоспособность на основании данных, полученных от других модулей по внутреннему и внешнему CAN-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, а также данные для их сравнения модулем схемы безопасности, выполняет аппаратное сравнение сообщений по двум каналам;

- модуль спутниковой навигационной системы 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 и 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;

- фильтры внешних цепей, которые выполняют функцию фильтрации входных сигналов.

Блок источника электропитания, также располагаемый в системном шкафу, предназначен для преобразования неста-билизированного напряжения первичной (бортовой) сети электропитания постоянного тока с номинальными значениями 35 — 150 В (в зависимости от типа локомотива) в стабилизированное напряжение постоянного тока с номинальным значением 50 В.

Кроме системного шкафа, установленного в кузове локомотива, остальная аппаратура комплекса размещается также 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, данные о давлениях, а также информирует о режиме записи на кассету регистрации, обеспечивает индикацию предварительной световой сигнализации и проверки бдительности.

Блок регистрации БР осуществляет прием сообщений с внутреннего CAN-интерфейса и их записи на кассету регистрации. Локомотивный блок индикации помощника БИЛ-ПОМ отображает сигналы светофоров.

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 в энергонезависимой памяти.

Блок универсального приемника АЛС-ТКС предназначен для приема непрерывных рельсовых каналов АЛСН, АЛС-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 и передает их по CAN-интерфейсу. Носимая часть ТСКБМ-Н передает по радиоканалу данные о физиологических параметрах машиниста, на основании которых делается вывод о его бодрствовании.

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

Совмещенная антенна радиоканала «Tetra»/GSM/GSM-R/ СНС предназначена для работы с локомотивными радиостанциями, а также в составе систем определения местоположения подвижного состава на базе стандартов GPS/ГЛОНАСС. Антенна радиоканала 160 МГц предназначена для работы на подвижных объектах железнодорожного транспорта в диапазоне частот 160 МГц. Пульт речевой информации ПРИС используется для воспроизведения речевых сообщений.

ОПЫТ ЗАРУБЕЖНЫХ РАЗРАБОТЧИКОВ

Поскольку различные средства и системы безопасности решают близкие задачи, то в их устройстве есть много общего, в том числе, если сравнивать отечественные разработки с зарубежными аналогами. Все они имеют интеллектуальный дисплей, который сообщает машинисту необходимый объем оперативной информации. Обязательным является наличие информации о допустимой и фактической скоростях движения. На высокоскоростных линиях машинист дополнительно предупреждается о возможном снижении скорости на впе-редилежащем блок-участке. Например, в бортовом устройстве французской системы TVM-430 значение допустимой скорости представляется немигающими или мигающими цифрами. Это сигнал для машиниста о возможном снижении допустимой скорости на следующем участке.

На пульт машиниста выводится информация о расстоянии до мест остановки или кратковременного снижения скорости. В ряде систем эта информация обеспечивается наличием спутниковой навигационной системы и электронной карты маршрута, в других — поступает на борт непосредственно от напольных устройств. В бортовой аппаратуре обязательно предусмотрены световая и звуковая сигнализации, предупреждающие машиниста о превышении фактической скорости движения над допустимой. Если машинист не начинает снижать скорость, то бортовое устройство само воздействует на тормозную систему поезда. Это может быть как экстренное, так и служебное торможение.

Вид приемных бортовых устройств зависит от того, откуда на поезд приходит информация. Большинство германских систем, а также общеевропейская ETCS ориентированы на работу с точечными датчиками — бализами. В этом случае на борту находится приемно-передающая антенна. При проходе поезда над бализой эта антенна своим сигналом активизирует напольное устройство, а затем начинает принимать от него информацию. В Испании, на линии Мадрид —Севилья, бортовые устройства обмениваются информацией с путевыми шлейфами. В ряде бортовых систем предусмотрена также радиосвязь для обмена информацией со стационарными устройствами.

Все блоки бортовых устройств связываются между собой стандартными интерфейсами, позволяющими оперативно обмениваться большим объемом информации. Опыт эксплуатации подтвердил рациональность выбора CAN-интерфейса.

Поскольку решения, принимаемые в вычислительном блоке, непосредственно связаны с безопасностью движения, то эти блоки обычно выполнены по двухканальной схеме с безопасным сравнением результатов в обоих каналах. Так, в германском бортовом устройстве ZUB-200 ядро каждого вычислительного канала представляет собой специализированный безопасный вычислительный блок SIMIS-3116 с процессором 80486.

В ряде систем (например, в системе JZG-700, работающей на Шведских железных дорогах) бортовой микроконтроллер работает по двум независимым параллельным программам. Обе программы передают через каждые 100 мс в систему данные для сравнения. Если несколько последовательных сравнений выявят рассогласование, то система выдает команду на экстренное торможение.

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 и радиосвязь.

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

ДОСТОИНСТВА КОМПЛЕКСА БЛОК

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.

Предусмотрены широкие возможности реконфигурации и взаимозаменяемости отдельных элементов. Например, при выходе из строя блока индикации системы управления блок БИЛ отображает информацию как комплекса БЛОК, так и системы управления локомотива.

Значительное внимание при создании комплекса БЛОК было уделено совершенствованию алгоритмов работы при обеспечении безопасности ведения поезда. Исключены случаи неоправданного применения 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 обеспечивается внедрением комплекса БЛОК, является организация регистрации всей необходимой информации по поездке на едином носителе. В ближайшей перспективе в качестве такого носителя будет применяться бесконтактный картридж комплекса КИО-САУТ, разработанный специалистами ООО «НПО САУТ» в 2010 г.
Стоит отметить, что на перспективных электропоездах «Desiro Rus», создаваемых в рамках совместного российско-немецкого проекта для обслуживания 0лимпиады-2014, в качестве системы обеспечения безопасности будет применен комплекс БЛОК.

В современных условиях одним из определяющих факторов является вопрос стоимости. Несмотря на инновационную составляющую, значительное расширение функциональных возможностей и существенный задел на перспективу развития, разработчиками комплекса БЛОК были выполнены жесткие условия, поставленные руководством ОАО «РЖД» в части стоимости новой системы.

Цена локомотивокомплекта в настоящий момент не превышает суммарной стоимости оборудования КЛУБ-У, САУТ-ЦМ и ТСКБМ. При этом продолжается работа, направленная на снижение стоимости путем оптимизации элементной базы, дальнейшего рационального улучшения конструктива, поиска новых решений. В этих условиях БЛОК и его модификации имеют все шансы стать в ближайшее время базовым комплексом для оснащения всех видов тягового подвижного состава.

В.И. ГОЛОВИН,
директор ООО «НПО САУТ», г. Екатеринбург,
Е.Е. ШУХИНА, заместитель руководителя НТК, начальник отделения ОАО «НИИАС», г. Москва,
В.В. ВИСКОВ, начальник отдела,
А.С. АРХИПОВ, начальник сектора

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

belsar

Всё же, в чём принципиальное отличие систем КЛУБ-У и БЛОК.
Насколько я понимаю, то КЛУБ-У при желании тоже можно совместить и с ТСКБМ и с САУТ...
Или я не прав?

cheh7

Можно, тогда получится ЕКС или ЕКС-2

Скиталец

Открывать окно и моргать буферными фонарями теперь не будут???

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin