способ диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку и система для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку, по которому информация о занятом блок-участке на пути следования поступает в центральный пост управления, который формирует и передает командные сообщения на локомотивные управляющие устройства поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, отличающийся тем, что рассчитывают и накапливают базу альтернативных графиков движения для различных условий начального положения, скоростей движения, длины, веса и приоритетности поездов, для различных комбинаций путевого развития и технологий на основании поступающих, и/или уже имеющихся детерминированных и/или вероятностных данных, связанных с появлением сигнала занятости блок-участка, пропуска поездов, задействованных в транспортном коридоре, формируют прогнозы времени задержки поезда при движении по альтернативным графикам, имитируя в ускоренном времени технологический процесс в условиях, максимально приближенных к реальным, в порядке приоритетов, задаваемых набором правил принятия решений, альтернативные маршруты и/или способы организации движения для данного поезда и для всех поездов, движение которых затрагивается, из-за изменения графика движения данного поезда, которые выбирают из подмножества всех, имеющихся впереди по ходу движения поезда маршрутов в обход занятого участка, используя непакетные, пакетные и частично-пакетные графики движения поездов по альтернативным вариантам условий пропуска поездов на основе вариантов базы альтернативных графиков движения, при занятости блок-участка по пути следования формируют запрос локомотива о прогнозируемом времени занятости блок-участка, и при превышении допустимого для данного поезда времени задержки выбирают варианты измененных графиков движения вместе с набором количественных и качественных показателей, выявляют операции, вызывающие наибольшие задержки, и принимают окончательный вариант откорректированного графика на основе комплексного учета факторов.

2. Система для управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку, содержащая расположенное на центральном посту и установленное на автоматизированном рабочем месте поездного диспетчера вычислительное устройство, которое через локальную сеть соединено с блоком вычисления графика движения поездов и с аппаратурой диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки, а через коммутатор радиосети и цифровую радиосеть передачи данных связано с бортовыми устройствами локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, отличающаяся тем, что в центральный пост введены накопитель базы альтернативных графиков движения, блок расчета ограничительных условий по объектам железнодорожной инфраструктуры, вычислитель прогнозирования времени занятости путевых участков и блок имитационного моделирования исполнения графиков движения, которые соединены двусторонней связью с блоком вычисления графика движения поездов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в автоматизированных цифровых системах диспетчерского управления железнодорожным транспортом.

Известна система управления движением поездов, реализующая способ диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку. Эта система управления движением поездов принята в качестве прототипа, она содержит расположенное на центральном посту автоматизированное рабочее место поездного диспетчера, соединенное через локальную сеть с сервером ведения графика движения поездов и с аппаратурой диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки, а через коммутатор радиосети и цифровую радиосеть передачи данных связанное с бортовыми устройствами локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление (RU , B61L 27/00 27.10.2009). Система, в случае если локомотивы оборудованы современными бортовыми устройствами управления, такими как АЛСЕ-САУТ (см. Кравцов Ю.А. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. М., Транспорт, 1996, с.255, рис.8.1, с.304, рис.8.25), или КЛУБ-У (RU 2248899) предотвращает проезд границы занятого блок-участка без остановки с отработкой оптимального режима торможения, что повышает пропускную способность при нормальном движении или при незначительных отклонениях от нормального графика движения. Кроме этого, система заранее (за 5 свободных блок-участков) информирует машиниста поезда о занятости впереди лежащего шестого блок-участка, а текущие координаты и параметры движения поездов передает от устройств управления локомотивами на центральный пост.

Однако известное техническое решение не обеспечивает возможность направления поезда по альтернативным маршрутам в обход участков пути, для которых своевременно можно спрогнозировать избыточно долгое сохранение состояния занятости в сложившейся оперативной обстановке, что позволило бы избежать потерь пропускной способности и перегрузки железнодорожной инфраструктуры из-за образования пробок перед длительно занятыми участками железнодорожного пути.

Технический результат изобретения заключается в повышении пропускной и провозной способности перегонов и станций, снижении расхода энергии на тягу и снижении психофизиологической нагрузки на машинистов и диспетчеров.

Технический результат в части способа достигается тем, что в способе диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку, по которому информация о занятом блок-участке на пути следования поступает в центральный пост управления, который формирует и передает командные сообщения на локомотивные управляющие устройства поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, согласно изобретению предварительно рассчитывают и накапливают базу альтернативных графиков движения для различных условий начального положения, скоростей движения, длины, веса и приоритетности поездов, для различных комбинаций путевого развития и технологий на основании поступающих, и/или уже имеющихся детерминированных и/или вероятностных данных, связанных с появлением сигнала занятости блок-участка, пропуска поездов, задействованных в транспортном коридоре, формируют прогнозы времени задержки поезда при движении по альтернативным графикам, имитируя в ускоренном времени технологический процесс в условиях, максимально приближенных к реальным, в порядке приоритетов, задаваемых набором правил принятия решений, альтернативные маршруты и/или способы организации движения для данного поезда и для всех поездов, движение которых затрагивается, из-за изменения графика движения данного поезда, которые выбирают из подмножества всех, имеющихся впереди по ходу движения поезда маршрутов в обход занятого участка, используя непакетные, пакетные (пачечные) и частично-пакетные (частично-пачечные) графики движения поездов по альтернативным вариантам условий пропуска поездов на основе вариантов базы альтернативных графиков движения, при занятости блок-участка по пути следования формируют запрос локомотива о прогнозируемом времени занятости блок-участка, и при превышении допустимого для данного поезда времени задержки выбирают варианты измененных графиков движения вместе с набором количественных и качественных показателей, выявляют операции, вызывающие наибольшие задержки, и принимают окончательный вариант откорректированного графика на основе комплексного учета факторов.

Технический результат в части устройства достигается тем, что в системе для управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку, содержащей расположенное на центральном посту и установленное на автоматизированном рабочем месте поездного диспетчера вычислительное устройство, которое через локальную сеть соединено с блоком вычисления графика движения поездов и с аппаратурой диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки, а через коммутатор радиосети и цифровую радиосеть передачи данных связано с бортовыми устройствами локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, согласно изобретению в центральный пост введены накопитель базы альтернативных графиков движения, блок расчета ограничительных условий по объектам железнодорожной инфраструктуры, вычислитель прогнозирования времени занятости путевых участков и блок имитационного моделирования исполнения графиков движения, которые соединены двусторонней связью с блоком вычисления графика движения поездов.

На чертеже приведена структурная схема системы для управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку, реализующая способ диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку.

Система для управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку содержит расположенные на центральном посту 1 и установленное на автоматизированном рабочем месте поездного диспетчера вычислительное устройство 2, которое через локальную сеть 3 соединено с блоком 4 вычисления графика движения поездов и с аппаратурой 5 диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки, а через коммутатор 6 радиосети и цифровую радиосеть 7 передачи данных связано с бортовыми устройствами 8 локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление. К блоку 4 вычисления графика движения поездов двусторонней связью подключены накопитель 9 базы альтернативных графиков движения, блок 10 расчета ограничительных условий по объектам железнодорожной инфраструктуры, вычислитель 11 прогнозирования времени занятости путевых участков и блок 12 имитационного моделирования исполнения графиков движения.

Способ диспетчерского управления движением поездов при приближении их к занятому путевому участку реализуется следующим образом.

При появлении сигнала о занятости блок-участка перед поездом, следующим по маршруту, бортовое устройство 8 управления локомотивом формирует запрос, передаваемый по цифровой радиосети 7 передачи данных в центральный пост 1 о прогнозируемом времени занятости данного блок-участка.

Причинами, вызывающими занятость участка, могут являться как нормальное движение по нему подвижного состава, так и неисправности подвижного состава, пути, электроснабжения, устройств железнодорожной автоматики телемеханики и связи.

Например, причинами отказов участка могут быть следующие события:

по подвижному составу - нерегламентированная продолжительная остановка поезда на промежуточных станциях участка или на перегонах из-за отказов элементов конструкции локомотива и вагонов;

по пути - предупреждения (вне графика) об ограничении скорости движения поездов, выполнение работ по замене дефектных элементов верхнего строения пути, искусственных сооружений, земляного полотна;

по устройствам электроснабжения - вынужденные остановки поездов на перегонах, опоздания поездов на перегонах из-за неисправности устройств электроснабжения или сверхнормативного падения напряжения;

по устройствам железнодорожной автоматики и телемеханики

- вынужденные остановки поездов на перегонах, опоздания поездов на перегонах, переход на другие виды сигнализации, вызвавшие увеличение расчетного интервала между поездами;

по устройствам связи - вынужденные остановки поездов на перегонах, опоздания поездов на перегонах, переход на другие виды связи, вызвавшие увеличение расчетного интервала между поездами.

Этот запрос через цифровую радиосеть 7 и коммутатор 6 радиосети поступает в блок 4 вычисления графика движения поездов и из него через локальную сеть 3 в вычислительное устройство 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера для индикации поездному диспетчеру.

После предварительного выяснения на автоматизированном рабочем месте поездного диспетчера причин занятости участка вычислительное устройство 2 запрашивает блок 4 вычисления графика движения поездов о прогнозе времени занятости участка.

Вычислитель 11 прогнозирования времени занятости путевых участков постоянно анализирует поступающие и/или уже в нем имеющиеся, детерминированные и/или вероятностные данные, связанные с появлением сигнала занятости блок-участка, и по команде вычислительного устройства 2 с автоматизированного рабочего места выдает прогноз времени задержки поезда. Если прогноз превышает допустимое для данного поезда время задержки, блок 4 вычисления графика движения поездов начинает вырабатывать и предлагать по локальной сети 3 в порядке приоритетов, задаваемых набором правил принятия решений, рекомендуемые для вычислительного устройства 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера альтернативные маршруты и/или способы организации движения для данного поезда и для всех поездов, движение которых затрагивается из-за изменения графика движения данного поезда. Альтернативные маршруты выбираются из подмножества всех, имеющихся впереди по ходу движения поезда, маршрутов в обход занятого участка. При этом используются непакетные, пакетные (пачечные) и частично-пакетные (частично-пачечные) графики движения поездов.

Графики движения всех видов разрабатываются для различных комбинаций путевого развития, для имеющихся на поездах и участках пути основных и резервных средств диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки для их использования в течение необходимых интервалов времени. Эти средства аппаратуры 5 диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки позволяют временно перейти на новые типы графиков движения и новые способы организации движения с уменьшенными интервалами попутного следования между соседними поездами и/или пакетами поездов. Например, при наличии цифровых радиоканалов связи и систем спутниковой навигации может оказаться возможным от способа интервального регулирования с фиксированными блок-участками временно перейти на координатное интервальное регулирование с подвижными блок-участками и сокращенным временным интервалом попутного следования в пакете (например, 2 минуты вместо обычных 5 минут). При вырабатывании альтернативных вариантов пропуска поездов блок 4 вычисления графика движения поездов с учетом информации, поступающей из накопителя 9 базы альтернативных графиков движения, блока 12 имитационного моделирования исполнения графиков движения и блока 10 расчета ограничительных условий по объектам железнодорожной инфраструктуры, учитывает все ограничения, накладываемые параметрами объектов железнодорожной инфраструктуры, например, чтобы избыточное количество поездов, сосредоточенное на участке при пакетном графике, не вызвало сверхнормативное падение напряжения в контактной сети.

Первичные предложения по альтернативным вариантам условий пропуска поездов блок 4 вычисления графика движения поездов выбирает на основе вариантов, выдаваемых накопителем 9 базы альтернативных графиков движения, по команде вычислительного устройства 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера для первичного выбора подходящих вариантов, что позволяет ускорить переход к уточнению нового графика. В базе накопителя 9 базы альтернативных графиков движения находятся все возможные рассчитанные заранее альтернативные варианты, для различных условий начального положения, скоростей движения, длины, веса и приоритетности поездов, для различных комбинаций путевого развития и технологий пропуска поездов, задействованных в транспортном коридоре.

Время поиска нужного варианта и количество требуемой памяти увеличиваются с уменьшением шага дискретизации переменных величин параметров в расчетных моделях. По мере увеличения производительности средств вычислительной техники этот шаг может быть уменьшен для повышения точности предварительной модели. Обычно текущие ограничения по вычислительным ресурсам для накопителя 9 базы альтернативных графиков движения и не полный учет в его алгоритмах информации реального времени не позволяют ему обеспечить достаточной точности.

После предварительного и быстрого выбора подходящих вариантов обхода анормально занятого участка для дальнейшего повышения точности вычислительное устройство 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера подключает блок 12 имитационного моделирования исполнения графиков движения, работающий в режиме, приближенном к реальному времени, и использующий оперативные данные от всех устройств системы.

Блок 12 имитационного моделирования исполнения графиков движения путем имитации технологического процесса в условиях, максимально приближенных к реальным, но в ускоренном времени, выдает варианты измененных графиков движения вместе с исчерпывающим набором количественных и качественных показателей типа прибыло, убыло, расформировано, выгружено, и отображением занятости путей, стрелок, локомотивов и др. Вычислительное устройство 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера выявляет устройства и операции, вызывающие наибольшие задержки, и принимает окончательный вариант откорректированного графика на основе комплексного учета максимального количества факторов.

После выдачи команды от вычислительного устройства 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера на исполнение выбранный вариант графика передается для исполнения в блок 4 вычисления графика движения поездов и далее, через коммутатор 6 радиосети и цифровую радиосеть 7 передачи данных, в бортовые устройства 8 локомотивов поездов, вовлеченных в диспетчерское управление, для автоматического управления движением этих поездов.

Вычислительное устройство 2 автоматизированного рабочего места поездного диспетчера может иметь в составе программного обеспечения набор дополнительных сервисных средств для контроля правильности исходной информации и позволяющих, в частности, дополнить имитационное моделирование аналитическими расчетами параметров, при наличии соответствующих опытных данных, полученных в реальном времени от аппаратуры 5 диспетчерской и электрической централизации и автоблокировки и других подсистем управления железной дорогой.

В предлагаемой системе вычислительное устройство 2 позволяет предусмотреть все возможные варианты развития событий и выбрать рациональные варианты графика движения поездов в реальных условиях.

Таким образом, за счет своевременного автоматизированного изменения порядка пропуска поездов при длительной занятости блок-участков предлагаемое изобретение позволяет повысить пропускную и провозную способности перегонов и станций, снизить расход энергии на тягу и снизить психофизиологические нагрузки на машинистов и диспетчеров.