Радиосвязь локомотива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ) предназначено для повышения безопасности движения в поездной и маневровой работе за счет приёма сигналов от путевых устройств АЛСН и  
АЛСЕН и отображения их машинисту. Оно выполнено на микропроцессорной базе и имеет 100 %-ное активное резервирование функциональных модулей для повышения надежности.

В состав устройства входят блоки электроники БЭЛ2М2, индикации БИЛ2М, ввода и диагностики БВДМ, коммутации БК, а также датчик пути и скорости ДПС-САУТ-МП и комплект кабелей.

Аппаратура КЛУБ выполняет следующие функции: исключение несанкционированного движения локомотива; сравнение фактической скорости с допустимой (при превышении допустимой скорости происходит включение сигнала «Внимание» и снятие напряжения с электромагнита ЭПК); контроль торможения перед запрещающим сигналом светофора; формирование сигналов для системы автоматического управления тормозами САУТ; контроль бдительности машиниста; регистрацию параметров движения.

Питание КЛУБ обеспечивает бортовая сеть локомотива номинальным напряжением 50/75/110 В. Диапазон рабочих температур системы варьируется от –40 до +50 °С, средний срок службы составляет не менее 15 лет.

Локомотивное устройство (рис. 8.1) предназначено для работы на локомотивах и моторвагонном подвижном составе всех типов на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока с учетом требований, предъявляемых в техническом задании на КЛУБ-У. Локомотивные системы КЛУБ-У должны обеспечивать безопасность движения поездов путем предотвращения предаварийных и аварийных ситуаций за счет применения принудительного торможения или остановки поезда.

 

 

 

 

 

 

Рис. 8.1. Комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное КЛУБ - У

 

 

Функциями КЛУБ-У являются:

·       автоматическое включение экстренного торможения при возникновении опасных ситуаций;

·       обеспечение экстренного торможения по приказу дежурного по станции независимо от действий машиниста;

·       исключение прохождения участка с запрещающим сигналом светофора без передаваемого по радиоканалу разрешения дежурного по станции;

·       исключение самопроизвольного движения локомотива (скатывания);

·       исключение несанкционированного выключения ЭПК;

·       приём и дешифрация сигналов АЛСН, АЛС-ЕН;

·       непрерывный контроль состояния тормозной системы;

·       регулярный контроль бдительности машиниста;

·       контроль совместных действий машиниста и помощника машиниста при трогании поезда и движении к запрещающему сигналу светофора;

·       учёт категории поезда, типа тяги, длины блоков-участков;

·       регистрация параметров движения в электронной памяти кассеты регистрации.

·       формирование сигналов достижения фактической скорости: 2, 10, 20 и 60 км/ч;

·       информирование машиниста о показаниях светофоров, числе свободных блоков-участков, фактической скорости с точностью до 1 км/ч и допустимой на данном участке пути скорости движения, кривой торможения, а также о текущем времени с корректировкой по астрономическому времени, координатах местоположения локомотива с точностью до 30 м при помощи спутниковой навигации, соблюдении графика движения поезда, названиях станций, номерах стрелок, светофоров, перегонов и т. п., расстояниях до контрольных точек (станция, переезд, мост, тоннель, стрелка, светофор, токораздел, опасное место и др.), хранящихся в электронной карте блока электроники БЭЛ.

В состав аппаратуры КЛУБ-У (рис. 8.2) входят: блок электроники БЭЛ-У; блок индикации БИЛ-УВ, БИЛ-В (рис. 8.3), БИЛ-ПОМ; блок коммутации и регистрации БКР-У-1М (БКР-У-2М); антенна спутниковой навигации; приёмопередающее устройство цифровой радиосвязи; блок питания ИП-ЛЭ; блок ввода и диагностики БВД-У; датчики пути и скорости ДПС-У; блок согласования интерфейсов БСИ; комплект кабелей; стационарное устройство дешифрации регистрируемых параметров СУД  
(в депо с использованием компьютера).

 

 

 

 

Рис. 8.2. Структура системы КЛУБ-У: БВЛ-У – блок ввода локомотивный; БИЛ-У – блок индикации; БИЛ-УВ – блок ввода и индикации; БКР-У – блок контроля и регистрации; БЭЛ-У – блок электроники; ИП – источник питания; КОН – контроль несанкционированного отключения ЭПК; КПУ – приёмные катушки; КР – кассета регистрации; КРТ – преобразователь давления; Л 178/1 – датчик угла поворота; ПРМ РК/ ПРД – приёмопередатчик радиоканала; РБ, РБС – рукоятки бдительности (РБС – специальная); РК – радиоканал; СНС – спутниковая навигационная система; ЭПК – электропневматический клапан

 

 

КЛУБ-У имеет модульную структуру, в которой равноправные независимые модули взаимодействуют друг с другом посредством системной шины. Языком программирования для КЛУБ-У выбран язык Си. Программное обеспечение системы представляет собой совокупность независимых программных модулей, которые обмениваются информацией по последовательному интерфейсу типа CAN. По интеллектуальному интерфейсу КЛУБ-У взаимодействует с дополнительными устройствами безопасности САУТ и ТСКБМ, а также с системой автоматического ведения поезда и другими локомотивными устройствами. В состав КЛУБ-У входят устройства, обеспечивающие взаимодействие локомотивных устройств безопасности со станционными по цифровому радиоканалу.

 

 

8.2. Блок электроники  локомотивный БЭЛ-У

 

 

Блок предназначен для приёма сигналов от приемных катушек КПУ, антенн точечного канала связи, приёмопередатчика РК, антенны СНС, датчиков пути и скорости, датчиков давления, цепей локомотива, рукояток и кнопок БИЛ-У, системы ТСКБМ; обработки принимаемой информации; выдачи информации на БИЛ-УВ для индикации и регистрации, а также для управления клапаном ЭПК. БЭЛ-У имеет модульную структуру. Связь между модулями и с внешними блоками осуществляется по CAN-интерфейсу.

 

 

8.3. Блок ввода  и индикации БИЛ-УВ

 

 

Блок обеспечивает:

·       отображение сигналов АЛСН и АЛС-ЕН, параметров движения поезда (координат, скорости) по информации от блока БЭЛ-У, текущего времени, информации о значениях целевой и допустимой скорости движения;

·       световую сигнализацию «Внимание»;

·       звуковую сигнализацию при изменении информации на БИЛ-УВ (кроме координаты, времени и фактической скорости), давления в тормозной магистрали и тормозных цилиндрах, а также при нажатии на кнопки клавиатуры, нажатии и отпускании рукояток бдительности РБ и РБС;

·       ввод и отображение локомотивных и поездных характеристик;

·       индикацию режима работы, готовности кассеты регистрации, а также информации ввода и тестирования;

·       запись оперативной информации о движении поезда, локомотивных и поездных характеристик, полученных из блока БЭЛ-У на кассете регистрации КР.

В состав БИЛ-УВ входят блоки: индикации БИЛ-У (см. рис. 8.3) и ввода БВЛ-У, рукоятки бдительности РБ и РБС. С помощью блока БВЛ-У производятся ввод предрейсовой информации и управление режимом работы системы безопасности.

 

 

8.4. Блок коммутации  и регистрации БКР-У

 

 

Блок коммутации и регистрации БКР-У служит для обработки сигналов от датчиков давления и подключения к блоку БЭЛ-У периферийных устройств.

Источники питания ИП-ЛЭ обеспечивают электронную аппаратуру постоянным питающим напряжением 50±5 В с электрической изоляцией от первичных напряжений, которые могут составлять 50 или 110 В.  
ИП-ЛЭ предназначены для использования в составе локомотивной  
аппаратуры подвижного состава различных типов: локомотивов и электропоездов постоянного и переменного тока, тепловозов, автомотрис и дрезин.

Приёмопередающее устройство ППУ-РС (в КЛУБ-У применяется радиостанция 1Р25СВ-22 «Мост-М1») принимает и передаёт цифровые сообщения в радиоканале связи между базовым стационарным пунктом и локомотивом. ППУ-РС работает в частотном диапазоне 450–470 МГц, насчитывает 15 программируемых каналов. Скорость передачи данных составляет 9600 бит/с, задержка передачи в радиоканал – менее 22 мс, задержка приёма из радиоканала – менее 2,5 мс и задержка готовности радиостанции после передачи – менее 19 мс.

 

 

8.5. Назначение  антенны радиоканала РК

 

 

Канализация радиосигналов между локомотивной и стационарной радиостанциями системы соответствует диапазону частот  455–470 МГц. Для автоматической подвижной связи АПС на перегоне расстояние  
между базовыми станциями БС (зона БС) составляет 20 км, число поездов, участвующих в АПС в зоне,  12 и более, минимальный период связи БС с каждым поездом (при 12 в зоне) – 1 с, число случайных одиночных потерь связи в движении – максимум 5 %. Для АПС на станции максимальный размер станции, парка (зона БС) составляет 6 км, число локомотивов, связанных с постом станции, парка в зоне – от 2 до 20, минимальный период связи станции с каждым локомотивом в своей зоне – 1 с. Минимальное время доступа связи БС – локомотив в обоих случаях равно  
0,1 с, вероятность необнаруженной ошибки в расчете на одно сообщение – 10–14.

При разработке системы большое внимание уделялось повышению ее надежности. КЛУБ-У любого исполнения имеет следующие параметры надежности: средняя наработка на отказ не менее 27000 ч; среднее время восстановления работоспособного состояния не более 1 ч; полный средний срок службы не менее 15 лет. Вероятность опасного отказа КЛУБ-У не превышает 10–9. Система КЛУБ-У расчленяется на самостоятельные функционально законченные модули и узлы. Эти модули можно заменять без дополнительной настройки и подгонки при установке.

В системе КЛУБ-У реализованы конструктивные способы снижения опасных отказов: элементы каналов обработки информации и управления ЭПК в БЭЛ-У топологически разнесены для исключения взаимосвязи; схемотехническая реализация локальной микросети выполнена таким образом, чтобы отказ модулей не блокировал микросеть; входные и выходные цепи, высоковольтные и низковольтные, а также высокочастотные разнесены для исключения взаимовлияния.

В системе предусмотрена встроенная диагностика, выявляющая и индицирующая отказы основного и резервного комплекта. Предусмотрен также фоновый тест в каналах двухканальных узлов системы, который способствует обнаружению скрытых ошибок. Подготовительный тест перед поездкой уменьшает возможность наследования скрытых ошибок от поездки к поездке.

Для эффективного использования аппаратуры КЛУБ-У разработаны автоматическое устройство дешифрации регистрируемой информации и комплекс средств предрейсового контроля. Быстрая и объективная автоматическая дешифрация регистрируемой на съёмном носителе информации позволяет анализировать качество работы локомотивной бригады и исправность локомотивного оборудования.

Блок ввода данных предрейсового контроля БВД-У осуществляет проверку аппаратуры перед поездкой и предназначен для перепрограммирования электронной карты.

8.6. Аппаратура  КЛУБ-П и КЛУБ-УП

 

 

Для специального самоходного подвижного состава в 1999 г. на базе аппаратуры КЛУБ и КЛУБ-У разработаны специализированные устройства КЛУБ-П и КЛУБ-УП. Аппаратуру КЛУБ-П, предназначенную для специальных самоходных подвижных единиц второй категории, отличают уменьшенные размеры и масса, современная элементная база и повышенная надёжность. Набор функций КЛУБ-П следующий: исключение несанкционированного движения подвижной единицы; измерение скорости движения и автостопное торможение при превышении допустимой скорости движения по показаниям светофоров; приём информации из канала АЛСН, её дешифрация и индикация машинисту; контроль бдительности и бодрствования машиниста и формирование сигналов для внешнего устройства регистрации. Электропитание системы осуществляется из бортовой сети напряжением 24 В постоянного тока. В настоящее время аппаратурой КЛУБ-П оборудовано более 3600 единиц самоходного подвижного состава.

 

Рис. 8.4. Общий вид аппаратуры КЛУБ-УП

Для специальных самоходных подвижных единиц первой категории создано устройство КЛУБ-УП (рис. 8.4). В нём в отличие от аппаратуры КЛУБ-У отсутствует горячее резервирование основных узлов и возможность работы по точечному каналу связи с путевыми индукторами, упрощён блок индикации. Питание производится от бортовой сети напряжением 24 и 12 В постоянного тока. Система КЛУБ-УП исключает несанкционированное движение путевой машины и нарушение скоростного режима, контролирует торможение перед запрещающим сигналом светофора и состояние тормозной системы, следит за бдительностью машиниста, посредством устройств спутниковой навигации представляет точное время, координату и фактическую скорость, выдаёт график движения, отображает на основании данных электронной карты информацию о названии контрольных точек (станция, переезд, мост, опасный участок и т. п.) и расстоянии до них, записывает параметры движения в электронной памяти кассеты регистрации. В дальнейшем с помощью компьютера обеспечивается быстрая дешифрация информации о параметрах движения.

Изготовление перечисленных устройств налажено в ОАО «Ижевский радиозавод».

8.7. Спутниковая  навигация и цифровая радиосвязь

 

 

В настоящее время на Российских железных дорогах для определения местоположения локомотива все более широкое применение находят комбинированные приёмники, осуществляющие автоматический поиск, приём и обработку сигналов спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС (Россия) и GPS NAVSTAR (США). Приёмники позволяют непрерывно определять значения географических координат (широту  
и долготу) и пройденный путь транспортного средства независимо от других измерительных устройств, а также астрономическое время и скорость движения поезда. Протокол обмена с приёмником обеспечивает вывод параметров движения и времени, контроль за достоверностью  
и точностью измеренных координат, текущим положением всех спутников, состоянием приёма сигналов спутников в каналах приёмника, исправностью приёмника и другие возможности, которые используются при разработке новых функций навигации КЛУБ-У (например, точное определение положения мобильного объекта относительно стационарного объекта на железнодорожной станции). Навигационная аппаратура ведет одновременный приём по 12 каналам, точность автономного определения скорости (с вероятностью 95 %) составляет 0,1 м/с, точность метки единого времени относительно времени UTC – 1 мкс, среднеквадратическая горизонтальная ошибка автономного определения положения – 25 м, а среднеквадратическая горизонтальная ошибка определения положения на станции относительно опорного станционного приёмника – 2 м. Приёмники обеспечивают устойчивую работу как при запуске без известного альманаха CHC GPS и ГЛОНАСС («холодный старт»), так и при известной априорной информации («тёплый старт»).