Заключение - Московский государственный университет путей

На правах рукописи
НОВИКОВ ВЯЧЕСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ
КООРДИНАТНАЯ СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С РАСШИРЕННЫМИ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
ЛОКОМОТИВНОГО УСТРОЙСТВА
Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2011
2
Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Научно исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС»).
Научный руководитель - доктор технических наук Розенберг Ефим Наумович.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Шаманов Виктор Иннокентьевич
кандидат технических наук
Романчиков Андрей Михайлович
Ведущая организация:
Уральский государственный университет
путей сообщения (УрГУПС)
Защита состоится 6 апреля 2011 г. в 13.15 часов на заседании диссертационного
совета Д 218.005.07 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 9 стр. 9, ауд. 1504.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа.
Автореферат разослан 1 марта 2011 г.
Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя учёного секретаря совета.
Учёный секретарь
диссертационного совета Д 218.005.07,
доктор технических наук, профессор
В.И. Шелухин
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы.
Процесс перевозок на железнодорожном транспорте требует постоянного
повышения показателей его качества (сохранности и своевременной доставки
грузов, комфортности для пассажиров и т.д.), а также повышения надёжности
технических средств, улучшения показателей пропускной способности линий железных дорог и безопасности движения. Для решения данных задач наиболее эффективными мерами являются:
1. Совершенствование алгоритмов работы стационарных и локомотивных
систем обеспечения безопасности, повышение их надежности.
2. Интеграция систем интервального регулирования и безопасности движения с автоматизированными системами управления на железнодорожном
транспорте.
3. Улучшение содержания технических средств за счет применения систем контроля и диагностики, использования дублирующих каналов передачи
информации и современных методов безопасной обработки информации.
4. Исключение влияния «человеческого фактора» на безопасность движения за счет автоматизации процессов управления и введения дополнительного
логического контроля действий персонала.
Значительный вклад в развитие теории систем интервального регулирования движения поездов внесли известные ученые Абрамов В.М., Баранов Л.А.,
Бестемьянов П.Ф., Брылеев A.M., Гавзов Д.В., Дмитренко И.Е., Дмитриев В.С.,
Ерофеев Е.В., Кравцов Ю.А., Лисенков В.М., Никифоров Б.Д., Переборов А.С.,
Розенберг Е.Н., Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Шаманов В.И., Шалягин
Д.В., Шелухин В.И. и другие.
Технической основой процессов управления поездной работой и обеспечения безопасности движения поездов являются системы интервального регулирования движения поездов (СИР ДП).
4
Согласно теории автоматических систем интервального регулирования,
разработанной В.М. Лисенковым, существенным отличием координатных систем интервального регулирования движения поездов (КСИР) является то, что
регулирование движения (скорости) поезда осуществляется не на границу блокучастка, а на координату «хвоста» идущего впереди поезда, с минимально допустимым межпоездным интервалом, который рассчитывается с учетом реальных
тормозных характеристик обоих поездов.
Появление спутниковых навигационных систем, цифрового радиоканала
передачи данных и высокоточных микропроцессорных вычислительных комплексов, позволяет реализовать КСИР на более высоком техническом уровне.
Исследование методов расширения функциональных возможностей бортовых и стационарных устройств обеспечения безопасности движения, использующих спутниковые навигационные системы и цифровой радиоканал передачи
данных, является актуальной задачей, что подтверждается положением о важнейших направлениях научно-технического развития «Белой книги» ОАО
«РЖД» на период с 2012 по 2015 год в области систем управления и обеспечения
безопасности движения поездов.
Развитие в Европе КСИР предопределило то, что система ERTMS уровня 2
с фиксированными блок-участками внедряется и функционирует на линиях европейских железных дорог. Система ERTMS уровня 3 с подвижными блокучастками еще не реализована и находится на стадии теоретических исследований, в том числе из-за того, что методы совершенствования и расширения функциональных возможностей локомотивных устройств не достаточно глубоко исследованы применительно к их реализации на базе конкретных программноаппаратных средств, не достаточно проработаны вопросы контроля длины состава.
Переход к КСИР с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства позволяет при минимальных затратах на оборудование же-
5
лезнодорожных линий устройствами КСИР улучшить показатели пропускной
способности за счёт сокращения межпоездного интервала, сократить количество
напольного оборудования за счёт расширения функциональных возможностей
стационарного и бортового оборудования и демонтажа устаревшего оборудования, выполняющего дублирующие функции, повысить показатели безопасности
движения за счет применения безопасных аппаратно-программных комплексов.
В настоящее время отсутствует общая методология построения в КСИР локомотивных устройств с расширенными функциональными возможностями. Поэтому особую актуальность приобретают задачи, адаптации имеющихся теоретических и методических результатов исследования КСИР, разработки нового
методического, информационного и алгоритмического обеспечения, развитие
формализованных процедур моделирования КСИР, построенной на базе локомотивных устройств с расширенными функциональными возможностями. Это
подтверждает актуальность и практическую пользу диссертационной работы.
Цель диссертационной работы состоит в разработке методического и алгоритмического обеспечения координатной системы интервального регулирования движения поездов с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства для повышения пропускной способности линий железных дорог.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие научные задачи:
 разработка принципов и архитектуры КСИР с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства, а также алгоритмов, подтверждающих работоспособность и безопасность системы;
 построение математической модели КСИР с расширенными функциональными
возможностями локомотивного устройства для расчета пропускной способности участка железной дороги, оборудованной системой;
6
 разработка методики определения длины поезда средствами стационарной аппаратуры, оборудованной радиоканалом, с целью повышения точности определения координаты «хвоста» поезда;
 разработка методики определения линейной координаты локомотива с целью
повышения точности позиционирования поезда;
 рассчет показателей технико-экономической эффективности КСИР, построенной на базе локомотивных устройств с расширенными функциональными
возможностями локомотивного устройства.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на
основе использования методов теории вероятностей и математической статистики, элементов векторной алгебры, методов теории дифференциальных уравнений, а также с использованием численных методов решения дифференциальных
уравнений, теории информации, методов имитационного моделирования, методов технико–экономического анализа.
Достоверность научных результатов подтверждена корректностью использованных математических положений, обоснованностью принятых допущений, подтверждена расчетами и моделированием на ЭВМ, а также результатами
практического внедрения систем.
Научная новизна и теоретическая значимость диссертации заключается
в следующем:
– предложены принципы и архитектура КСИР с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства;
 разработана математическая модель системы с целью расчета значения
межпоездного интервала на железнодорожной линии, оборудованной координатной системой интервального регулирования;
 разработана методика определения длины поезда средствами стационарной
аппаратуры, оборудованной радиоканалом, учитывающая скорость про-
7
следования поездом места установки точечного датчика, определена погрешность методики;
 разработана методика определения линейной координаты подвижной единицы, учитывающая радиус кривизны железнодорожного пути, определена
погрешность методики.
Практическая значимость результатов диссертации состоит в использовании результатов научных исследований в конкретных инженерно-технических
решениях систем интервального регулирования и обеспечения безопасности
движения поездов. Применение полученных результатов позволит сократить
межпоездной интервал на линях железных дорог, оборудованных системой.
Реализация результатов работы.
Научные
результаты
диссертационной
работы
использованы
ОАО
«НИИАС» при разработке многоуровневой системы управления и обеспечения
безопасности движения для средних и малых станций на станции Баженово
Свердловской железной дороги; при разработке системы интервального регулирования движения поездов на основе спутниковых навигационных средств и
цифрового радиоканала передачи данных на станции Решетниково Октябрьской
железной дороги; системы информирования работающих на перегонах бригад с
использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS; при
выполнении работ в рамках молодежного Гранта, предоставленного ОАО
«РЖД» на тему: «Разработка алгоритмического обеспечения координатной системы интервального регулирования движения поездов с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства».
Положения, выносимые на защиту:
– методическое и алгоритмическое обеспечение координатной системы интервального регулирования движения поездов с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства;
8
– математическая модель, рассчитывающая значение межпоездного интервала на
железнодорожной линии, оборудованной КСИР с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства;
– методика определения длины поезда средствами стационарной аппаратуры,
оборудованной радиоканалом, учитывающая вариацию скорости проследования поездом места установки точечного датчика;
– методика определения линейной координаты подвижной единицы, учитывающая радиус кривизны железнодорожного пути.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и
обсуждались на НТС отделения А и АЛС ОАО «НИИАС»; ежегодной конференции молодых учёных и аспирантов «Вопросы развития железнодорожного
транспорта в условиях рыночной экономики» (г. Щербинка 2007г.); ежегодной
конференции молодых учёных и аспирантов «Железнодорожный транспорт на
современном этапе» (г. Щербинка 2008г.); на девятой и десятой научнопрактических конференциях «Безопасность движения поездов» (г. Москва, 20082009 г.); научно-технической конференции молодых работников ОАО «НИИАС»
«Наука и инновации – железнодорожному транспорту» (г. Москва, 2009 г.);
научно-практической конференции «Наука и инновации на транспорте» (г.
Москва, 2009 г.); 10-й всероссийской выставке научно-технического творчества
молодежи «НТТМ-2010».
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание работы, изложены в 11 печатных работах. Четыре их них опубликованы в рецензируемых
научных журналах, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение, 2 патента на полезную модель и 3 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения. Она содержит 190 страниц основного текста, 50 иллюстраций
и 14 таблиц. Список литературы включает 111 наименований.
9
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы,
определяются основные направления исследований, их научная новизна, формируется цель и задачи диссертации.
В первой главе проведен анализ научных направлений и технических решений, реализация которых позволила создать системы, отвечающие необходимым требованиям по надёжности, безопасности и пропускной способности. Показано, что координатная система интервального регулирования движения поездов может быть построена на базе локомотивного устройства безопасности
КЛУБ-У с расширенными функциональными возможностями. Создание такой
системы требует разработки соответствующего алгоритмического и методического обеспечения.
Во второй главе разработана трехуровневая структура КСИР (рис. 1). При
её разработке были применены известные элементы теории и принципы технической реализации многоуровневой системы управления и обеспечения безопасности движения поездов, которые были детализированы с учетом конкретных
вариантов применения технических средств.
Для осуществления координатного интервального регулирования существующие бортовые и стационарные устройства управления и обеспечения безопасности движения поездов дополняются унифицированным вычислительным
комплексом системы интервального регулирования (УВК СИР) с блоком контроля и регистрации параметров (БКРП), устройством определения длины поезда (УОДП), а также сервером пакетной связи (СПС), блоком пакетной связи
(БПС) и мобильным устройством оповещения (МОУ) для оповещения работающих на путях (рис. 1).
Первый уровень системы включает в себя унифицированное комплексное
локомотивное устройство безопасности (КЛУБ-У) с расширенными функциональными возможностями, которое взаимодействует по цифровому радиоканалу
10
с УВК СИР и устройствами автоматической переездной сигнализации с радиоканалом (АПС РК). КЛУБ-У, также посредством БПС осуществляет обмен данными с СПС.
Локомотивное устройство включает в себя также устройство контроля
полносоставности состава (УКП). УКП может отсутствовать в составе локомотивного оборудования, но тогда интервальное регулирование осуществляется не
на «хвост» идущего впереди поезда, а на ближайший по ходу движения поезда
светофора с запрещающим сигналом.
Второй уровень включает в себя УВК СИР, который взаимодействует по
цифровому радиоканалу с КЛУБ-У, а также по межмодульным интерфейсам с
УОДП, с системой электрической централизации через БРКП и АРМ ДНЦ через
систему передачи данных (СПД). Устройства автоблокировки используются для
интервального регулирования на перегоне при неисправности КСИР или при отсутствии связи между попутно движущимися локомотивами.
Третий уровень системы располагается в диспетчерском центре управления движением поездов (ДЦ-УДП) и состоит из: автоматизированного рабочего
места поездного диспетчера (АРМ ДНЦ), которое подключено к системе передачи данных (СПД). СПС принимает информацию от БПС локомотивного устройства безопасности, через GSM сервер, а также информацию от мобильного
устройства оповещения (МОУ).
Разработана имитационная модель системы для определения межпоездного интервала, обеспечиваемого системой. Для расчета значения межпоездного
интервала рассмотрены два характерных случая.
Радиомодем
МОСТ
(160 МГц)
Система передачи данных (СПД)
Локомотив 1
GPRS
модем
БПС
КЛУБ-У
УКП
Приемник
СНС
Перегонные
РЦ
Сигналы СНС
Перегонные
светофоры
Приемник
сигналов АЛС
Перегонные
переездные
устройства
Радиомодем
МОСТ (160 МГц)
Станционные
стрелки, светофоры
АРМ ДСП АБ
Рис. 1. Структурная схема координатной системы интервального регулирования движения поездов
Станционные
РЦ
ЭЦ
Станционная
аппаратура
системы АБ
Станционные и перегонные устройства контроля и управления (СПУКУ)
АРМ ДНЦ
МУО – мобильное устройство оповещения; БПС – блок пакетной связи; УОДП – устройство определения длины поезда;
БКРП - блок контроля и регистрации параметров; УВК СИР – унифицированный вычислительный комплекс системы интервального регулирования; ЭЦ – система электрической
централизации; СНС – спутниковая навигационная система.
Уровень 1
УВК
СИР
БКРП
Уровень 3
Сервер пакетной
связи
Локомотив 2
Уровень 2
УОДП
МУО
GPRS
модем
Сервер
GSM
Диспетчерский центр управления движением поездов (ДЦ-УДП)
11
12
В первом случае движение поездов на перегоне осуществляется с постоянной скоростью.
Расчет межпоездного интервала при применении четырехзначной системы
автоблокировки и КСИР ведется по следующим формулам.
I
АБ4
МП
 Фм ин 
КООРД
I МП
АБ4
АБ 4
4  l БУ
 l загр
 lП
V
.
(1)
АБ
АБ

lБУ
 l загр
 lП
V

 p  0, Фм ин 
2  aЭ
V


,
вирт
l загр
 lП  lП  2  lСП
V

 tз
 p  1, Фм ин  2  a 
V
Э

(2)
АБ4
где I МП - межпоездной интервал для линий, оборудованных системой
трёхзначной автоблокировки, с;
КООРД
I МП
- межпоездной интервал для линий, оборудованных КСИР, с;
АБ
l БУ
- средняя длина блок-участка в действующей на линии системе авто-
блокировки, м;
АБ
- средняя длина заградительного блок-участка в действующей на линии
l загр
системе автоблокировки, м;
l з - пути, проходимым поездом за время задержки при передаче и обработке данных, м;
lП - погрешности при определении длины поезда, м;
lСП - погрешности системы позиционирования, определяющей координату головы поезда, м;
aЭ
- замедление поезда при экстренном торможении, м
с2
;
lП - длина поезда, м;
Фм ин - минимальное дополнительное время реакции машиниста, с;
t з - время задержки при передаче и обработке данных, с;
13
p - признак наличия бортового устройства контроля полносоставности на
впередиидущем поезде (р=1 – есть, р=0 – нет).
Во втором случае движение поездов рассматривается с учетом остановок.
Формулы для расчета межпоездного интервала при применении четырехзначной системы автоблокировки и КСИР для этого случая имеют вид:
I
АБ4
МП
 Фмин 
АБ4
АБ 4
4  l БУ
 l загр
 lП
V
 1
1
 V  

 2  a Р 2  aСЛ

  TСТ .

АБ
АБ

l БУ
 l загр
 lП
 1
1
1 
  TСТ
p

0
,
Ф

 V  



м ин
V
2

a
2

a
2

a
Р
СЛ
Э



КООРД
I МП

вирт
l загр  l П  l П  2  l СП
 1
1
1

 V  


 p  1, Ф м ин  TСТ 
V
 2  a Р 2  a СЛ 2  a Э

где aСЛ - замедление при служебном торможении, м 2 ;
с
aР - ускорение при разгоне поезда,
м
с2
(3)

  t з

, (4)
;
TСТ - время стоянки поезда.
Выполненные расчеты с использованием формул (3) и (4) на примере
участка Решетниково - Завидово Октябрьской железной дороги, которые показали, что КСИР позволяет уменьшить межпоездной интервал по сравнению с действующей системы четырехзначной автоблокировки АБТЦ на 33 – 50 % при
движении поездов без остановок и на 19 – 47 % при движении поездов с остановками.
В работе приведена оценка показателей безопасности, которая показала,
что при переходе от информационных систем к комплексным системам обеспечения безопасности, вероятность опасного отказа снижается за счет применения
спутниковой навигационной системы и цифрового радиоканала передачи данных в сочетании с действующей системой автоблокировки.
В третьей главе диссертационной работы разработаны алгоритмы и методики определения основных параметров движения, которые, позволяют улучшить эксплуатационные характеристики посредством применения КСИР.
14
Разработан алгоритм работы стационарного устройства, реализуемый в
устройстве УВК СИР, обеспечивающий возможность организации координатного интервального регулирования на участках железных дорог, даже если в
этих зонах присутствуют поезда, не оборудованные КЛУБ-У с функцией КСИР.
Разработан алгоритм расчета допустимой скорости, обеспечивающий
уменьшение межпоездного интервала, применение которого позволит повысить
пропускную способность линии железной дороги в условиях проведения ремонтных работ или при сильной загруженности линии.
Для определения координаты «хвоста» поезда на локомотивном устройстве КСИР при известной координате головы поезда необходимо определить
длину поезда, поэтому разработана методика определения длины поезда средствами стационарной аппаратуры, оснащённой радиоканалом, для определения
координаты «хвоста» поезда. Принцип работы устройства определения длины
поезда, реализующий методику, заключается в том, что момент времени пересечения места установки точечного датчика автосцепкой головы поезда ( t 0 ) и момент пересечения места установки точечного датчика автосцепкой замыкающего вагона ( t n ) фиксируется точечным датчиком и определяется УВК СИР. Далее
эта информация посредством радиосвязи передается на борт локомотива. А на
локомотивном устройстве производится расчет длины поезда, с использованием
промежуточных значений фактической скорости, измеренной между моментами
времени t 0 и t n (рис. 2).
Длина поезда в данном случае вычисляется по формуле:
tn
V (t i )  V (ti 1 )
V (t )  V (t1 )
V (t )  V (t n )
 t i  0
 ti  n1
 ti  ПА , (5)
2
2
2
i 1
n 1
L   V (t )dt  
t0
где ПА - поправки при расчете длины поезда, которая рассчитывается по
формуле:
    
ПА  t   V t n  V t 0 .
(6)
15
V t , м

.
...... ....
c
V t
L0
t0фактич t0
L1
...
t0  t 
L ,М
t n  t 
t, с
t0
ti
t n 1
t nфактичt n
Рис. 2 График функции V t  при проезде поездом контрольной точки
L – рассчитанная длина поезда (площадь геометрической фигуры, ограниченной прямыми t 0 , t n , осью t и кривой V t  ); L0 , L1 - погрешности из-за задержки срабатывания путевого приёмника (площади геометрических фигур, ограниченных прямыми t 0фактич , t 0 , осью t,
кривой V t  и t nфактич , t n , осью t , кривой V t  соответственно); t 0 , t n , t  - времена срабатывания точечного датчика; t i - период получения данных о значении текущей скорости локомотивов и времени её измерения; t 0фактич - фактическое время проезда точечного датчика
автосцепкой локомотива; t nфактич - фактическое время проезда точечного датчика автосцепкой
последнего вагона.
Суммарная теоретическая оценка погрешности вычисления длины поезда
(в метрах) с учетом радиуса кривизны и уклона равна:
  0,13  0,005  L ,
(7)
Расчеты показали, что предложенная методика расчета длины поезда
позволит уменьшить погрешность расчета L
с 18-100 м до 4 - 14 м, то есть в 5-
8 раз относительно метода, использующего приемник СНС. Расчеты проводились для поездов длиной до 2500м.
Разработана методика определения линейной координаты локомотива на
участке с равномерным уклоном и кривой равномерного радиуса. На рис. 3
представлена схема определения линейной координаты.
ЛД
G
ЛШ
,G

16
Л
G

1Д
,G
1Ш

l2
LЛ (lЛ )
с
a
, G 2Д
G
1
G
G 2 G
b
2Ш
l1


l1  l2

G0 G0 Ш , G 0Д 
Рис. 3 Схема определения линейной координаты на участке с равномерным уклоном и кривой равномерного радиуса
l1 - линейная координата первой привязанной точки; l 2 - линейная координата второй привязанной точки; G1 G1Ш , G1Д  - географические координаты первой привязанной точки; G2 G2 Ш , G 2Д  - географические
координаты второй привязанной точки; G Л
G
ЛШ
, G ЛД  -
географические координаты локомотива.
Для нахождения линейной координаты сначала находится радиус кривой
(R) по известной из геометрии формуле:
R
a bc
4  p   p  a    p  b   p  с
,
где a, b, c - длины сторон треугольника G1G л G2 , а p - его полупериметр.
(8)
17
Длина дуги G1GЛ определяется рекуррентным соотношением:
a
G1GЛ  2  R  21  2 2  ...  2t  4   
R
2
t
,
(9)
где t - показывает на какое число равных отрезков делится исходная дуга
G1GЛ . (Например, при t =3 , число отрезков равно 23=8, при t=5, число отрезков
равно 25 = 32 и т.д.)
Линейная координата локомотива определяется по формуле:
lЛ  l1  G1LЛ .
(10)
Итоговое значение погрешности методики рассчитывается по формуле:
a
G
 t
 Л  R  arctg  ЛД
 2  R  21  2 2  ...  2t  4   

G ЛШ 

R
2
.
(11)
Расчеты показали, что разработанная методика позволяет определить линейную координату локомотива, находящегося на участке равномерного радиуса
с равномерным уклоном значительно (более чем на порядок) точнее методики,
используемой в КЛУБ-У, при нулевом отклонении географической координаты
локомотива ( GЛ ) в сторону, перпендикулярную рельсу в горизонтальной плоскости. Погрешность методики составит не более 0,1 м. В случае отклонения на 15
м точки GЛ от кривой в сторону, перпендикулярную рельсу в горизонтальной
плоскости, при значении радиуса кривой не более 1500 м представленная методика позволяет определить линейную координату точнее в 1,2-2,5 раза. При значении радиуса кривой более 1500 м представленная методика уступает по точности определения линейной координаты не более чем на 1,75 м.
Разработан алгоритм организации обмена данными по радиоканалу между
УВК СИР, КЛУБ-У и устройствами АПС. При разработке протокола и алгорит-
18
ма использовались рекомендации европейского стандарта EN 50159 в части кодирования сообщений циклическим избыточным кодом CRC.
Проведенные исследования показали, что применение разработанного в
диссертационной работе алгоритма для автоматической переездной сигнализации позволит улучшить пропускную способность переезда для автотранспорта за
счет уменьшения в среднем на 15% времени извещения о приближении поезда.
Разработан алгоритм оповещения работающих на путях. Отличие и преимущество разработанного алгоритма по сравнению с действующими заключается в том, что при реализации алгоритма производится, оповещение машиниста
поезда, приближающегося к месту работ, информацией о не восприятии работающей бригадой сигнала оповещения о приближении поезда. Эта информация является требованием для машиниста предпринять действия (снижение скорости,
дополнительная подача звукового сигнала, остановка поезда перед местом проведения работ) для предотвращения наезда на людей. Проведенный статистический анализ показал, что перечисленные мероприятия позволят уменьшить количество несчастных
случаев
при проведении
работ на пути в среднем на
19 %.
В четвёртой главе выполнены расчеты технико-экономической эффективности КСИР, которые показали, что инвестиционные затраты на улучшение
показателей пропускной способности за счет её внедрения меньше в 2,5-8 раз по
сравнению со строительством дополнительного пути.
Сокращение межпоездного интервала при применении КСИР позволяет
уменьшить время задержки поездов при предоставлении плановых «окон» для
ремонтно-путевых работ и
внеплановых перерывах в движении поездов
на 25-66 %, тем самым уменьшить расходы, связанные с задержкой поездов.
Приведены результаты внедрения диссертационной работы в рамках систем, введенных в эксплуатацию на полигонах Свердловской и Октябрьской железных дорогах.
19
В приложениях диссертации приведены акты, протоколы и справки внедрения результатов диссертационной работы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Обоснована актуальность разработки КСИР, построенной на базе локомотивных
устройств КЛУБ-У с расширенными функциональными возможностями. Создание такой системы требует разработки методического и алгоритмического обеспечения для реализации дополнительных функциональных возможностей.
2. Разработаны принципы реализации и архитектура координатной системы интервального регулирования движения поездов с расширенными функциональными
возможностями локомотивного устройства, на базе унифицированного вычислительного комплекса системы интервального регулирования.
3. Разработана математическая модель системы для расчета значения межпоездного интервала на железнодорожных линиях, оборудованных КСИР с расширенными функциональными возможностями локомотивного устройства. Выполненные расчеты на примере участка Решетниково - Завидово Октябрьской железной дороги показали, что КСИР позволит уменьшить межпоездной интервал по
сравнению с действующей системой четырехзначной автоблокировки АБТЦ на
33 – 50 % при движении поездов без остановок на станциях и на 19 – 47 % при
движении поездов с остановками.
4. Разработана методика расчета длины поезда, обеспечивающая уменьшение
погрешности расчета по сравнению с методикой, использующей приемник СНС,
с 18 - 100 м до 4 - 14 м. Расчеты проводились для поездов длиной до 2500 м.
5. Разработана методика определения линейной координаты. Выполненные расчеты
показали, что данная методика позволяет определить линейную координату локомотива, находящегося на участке равномерного радиуса с равномерным уклоном значительно (более чем на порядок) точнее
методики, используемой в
КЛУБ-У. В случае отклонения на 15 м в сторону, перпендикулярную рельсу в
горизонтальной плоскости, при значении радиуса кривой не более 1500 м пред-
20
ставленная методика позволяет определить линейную координату точнее в 1,22,5 раза. При значении радиуса кривой более 1500 м представленная методика
уступает по точности определения линейной координаты не более, чем на 1,75м.
6. Разработан алгоритм обмена данными по радиоканалу для децентрализованных
систем, применение которого позволит организовать обмен данными между
компонентами системы без устройства, осуществляющего арбитраж сообщений.
7. Разработан алгоритм управления автоматической переездной сигнализацией,
который обеспечивает возможность улучшения пропускной способности переезда для автотранспорта за счет уменьшения времени извещения о приближении
поезда на 15%.
8. Разработан алгоритм управления устройствами оповещения, который позволит
уменьшить количество несчастных случаев при проведении
работ на пути не
менее, чем на 19 % за счет анализа на бортовом устройстве информации, полученной от работающей бригады.
9.
Выполненные расчеты технико-экономической эффективности КСИР показали, что инвестиционные затраты на улучшение показателей пропускной способности за счет её внедрения меньше в 2,5-8 раз по сравнению со строительством дополнительного пути. Сокращение межпоездного интервала при применении КСИР позволяет уменьшить время задержки поездов при предоставлении
плановых «окон» для ремонтно-путевых работ на 25-66 %, тем самым уменьшить расходы, связанные с задержкой поездов.
10.Результаты диссертационной работы реализованы в конкретных аппаратнопрограммных средствах, входящих в состав систем информирования, систем
управления и обеспечения безопасности движения поездов, использующих
спутниковые навигационные системы и цифровой радиоканал передачи данных,
введенных в эксплуатацию на полигонах Свердловской и Октябрьской железных
дорогах.
21
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Зорин В.И. Применение измерителей расстояния в устройствах обеспечения
безопасности движения поездов. / Зорин В.И., Алабушев А.А., Новиков В.Г. //
Автоматика, связь, информатика. – 2007. - №10. – С. 25-26.
2. Розенберг Е.Н. Исключение проезда запрещающего сигнала. / Розенберг Е.Н.,
Зорин В.И., Алабушев И.И., Новиков В.Г. // Автоматика, связь, информатика. –
2008. - №2. – С. 10-11.
3. Новиков В.Г. Координатная система контроля и оповещения. / Новиков В.Г.,
Алабушев И.И. // Вестник ВНИИЖТ – 2008. – №1. – С. 45-48.
4. Алабушев И.И. Алгоритм дублирования сигналов АЛС. / Алабушев И.И., Новиков В.Г., Козлов М. В. // Автоматика, связь, информатика – 2008. - №8. – С. 1011.
Публикации в других изданиях
1. Новиков В.Г. Координатная система интервального регулирования движения
поездов с расширенными интеллектуальными функциями локомотивного
устройства. / Новиков В.Г., Астрахан В.И. // Вопросы развития железнодорожного транспорта /под ред. к.т.н. Черкашина Ю.М., д.т.н. Гогричиане Г.В., М.:
Интекст, 2007. - С. 216.
2. Новиков В.Г. Функции координатной системы интервального регулирования
движения поездов на базе локомотивного устройства с расширенными интеллектуальными возможностями. // Железнодорожный транспорт на современном
этапе. Задачи и пути их решения: Сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ» статей
ВНИИЖТ /под ред. д.т.н. члена-корреспондента РАН А.Е. Семечкина.
М.:Интекст, 2008. - С. 269.
3. Новиков В.Г.Определение длины поезда средствами стационарной аппаратуры
оснащённой
радиоканалом.
//
-
М.:
Труды
Российского
научно-
22
исследовательского и проектно-конструкторского института информатизации,
автоматизации и связи. Вып. 6. – М.: ЗАО «Бизнес-проект», 2007. – 82 с.
4. Новиков В.Г. Определение допустимой скорости движения поезда с использованием уравнения движения. // Железнодорожный транспорт на современном этапе. Задачи и пути их решения: Сб. науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ» статей ВНИИЖТ
/под ред. д.т.н. члена-корреспондента РАН А.Е. Семечкина. М.:Интекст, 2008. С. 283.
5. Новиков В.Г. Сравнительный анализ сетей цифровой радиосвязи GSM-R и TETRA. / Новиков В.Г., Алабушев И.И. // Вопросы развития железнодорожного
транспорта /под ред. к.т.н. Черкашина Ю.М., д.т.н. Гогричиане Г.В., М.: Интекст,
2007. - С. 209.
6. Кашин С.Ф. Повысить безопасность и эффективность работы путевой техники /
Кашин С.Ф., Новиков В.Г. // Евразия Вести, август, 2008, с. 32-33.
7. Астрахан В.И. Система интервального регулирования движения поездов с координатным методом контроля, использованием спутниковых навигационных
средств и радиоканала для передачи данных / Астрахан В.И., Новиков В.Г. //
Труды 10-й научно-практической конференции «Безопасность движения поездов».- М.: МИИТ, 2009.- 8-9 с.
8. Патент на полезную модель №93766 Российская федерация, МПК В61L25/04.
Система интервального регулирования движения поездов на основе спутниковых навигационных средств цифрового радиоканала с координатным методом
контроля./ Розенберг Е. Н., Зорин В. И., Шухина Е. Е., Алабушев И. И., Новиков
В. Г., Козлов М. А., Мартынов А.М., Низовский А.В.; заявитель и патентообладатель открытое акционерное общество «Российские железные дороги». №2009148612/22; заявл.28.12.2009; опубл. 10.05.2010, Бюл. № 13.
9. Патент на полезную модель №95306 Российская федерация, МПК В61L25/04
Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей
работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем
23
ГЛОНАСС\GPS / Розенберг Е. Н., Зорин В. И., Шухина Е. Е., Алабушев И. И.,
Новиков В. Г., Козлов М. А.; заявитель и патентообладатель открытое акционерное
общество
«Российские
железные
дороги».
-
№2010103718/22;
за-
явл.4.02.2010; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18.
10.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №
2010612108 Российская Федерация. КЛУБ-У. Программа модуля радиоканала. /
Розенберг И.Н., Алабушев И.И., Шухина Е. Е., Новиков В.Г.; Правообладатель
открытое акционерное общество «Российские железные дороги».
- №
2010610373; дата поступления 21.01.2010; дата регистрации 19.03.2010.
11.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. №
2010612707 Российская Федерация. Комплекс технических средств передачи
оперативных данных. Программа блока пакетной связи. / Розенберг И.Н., Новиков В.Г., Шухина Е. Е., Алабушев И.И. Правообладатель открытое акционерное
общество «Российские железные дороги». - № 2010611019; дата поступления
25.02.2010; дата регистрации 21.04.2010.
12.Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №
2010612743. Комплекс технических средств передачи оперативных данных. Программа сервера пакетной связи. / Розенберг И.Н., Новиков В.Г., Шухина Е. Е.,
Алабушев И.И.; Правообладатель открытое акционерное общество «Российские
железные дороги». - № 2010610914; дата поступления 25.02.2010; дата регистрации 22.04.2010.
13.Патент на изобретение
№2405702 Российская федерация, МПК В61L25/04,
В61L25/06, В61L23/34. Унифицированный вычислительный комплекс системы
интервального регулирования. / Розенберг Е. Н., Зорин В. И., Шухина Е. Е.,
Алабушев И. И., Новиков В. Г., Козлов М. А.; заявитель и патентообладатель открытое
акционерное
общество
«Российские
железные
№2009122566/11; заявл. 15.06.2009; опубл. 10.12.2010, Бюл. № 34.
дороги».
-
24
НОВИКОВ ВЯЧЕСЛАВ ГЕННАДЬЕВИЧ
КООРДИНАТНАЯ СИСТЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С РАСШИРЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ
ВОЗМОЖНОСТЯМИ ЛОКОМОТИВНОГО УСТРОЙСТВА
05.22.08 – Управление процессами перевозок.
Автореферат диссертации
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Подп. к печати _________2011.
Заказ , Тираж 80 экз.
Формат бумаги 60х84 1/16.
Объем п.л.
УПЦ ГИ МИИТа, 127994 Москва, ГСП-4, ул. Образцова, 9, стр., 9.