(презентации, фото, чертежи, др.) (ПояснЗаписка2)

Пояснительная записка к изобретению «способ ведения
текущей дислокации ходовых колес подвижного состава на
рельсовом транспорте» и о некоторых его приложениях.
Состав записки:
1. Введение.
2. Перечень признаков способа.
3. Иллюстрации.
3.1. Деление полигона на элементы.
3.2. Отслеживание перемещений колеса.
3.3. Расчет максимально допустимой скорости движения.
3.4. Определение скорости и ускорения в системе по изобретению.
3.5. Структура системы.
3.6. Расчет необходимой оперативной памяти.
3.7. Сравнение интервала попутного следования при автоблокировке и в
системе по изобретению.
4. Агрегация с известными продуктами подобного назначения.
5. О некоторых приложениях.
6. Детализированное описание способа и соображения по его реализации.
7. Определения использованных терминов.
1.Введение.
Основой изобретения являются новации: ведение текущей дислокации
контролируемых ходовых колес подвижного состава как таковое;
представление полигона (любого) в виде определенного связного множества
элементов, на каждом из которых возможно только однорядное размещение и
движение ходовых колес; идентификация ходовых колес (идентификатор на
колесо не наносится). Это позволяет, определив исходное размещение колес,
отслеживать его изменения простыми датчиками с двумя или более зонами
чувствительности на наличие/отсутствие колеса, установленными на
межэлементных границах (если датчик перешел в состояние «занят», то в
занятую зону перемещается первое с ее стороны колесо с прилегающего к
ней элемента; если датчик перешел в состояние «свободен», то колесо
перемещается на первое со стороны зоны его последнего нахождения место
на прилегающем к ней элементе); (подробнее – см. разд. 2, 3, 6, 7).
Современный технический уровень позволяет создать на основе этого
изобретения систему ведения дислокации ходовых колес с точностью - от 5
мм, обновляемостью – от 50 мксек, без ограничения скорости. Обеспечивается
возможность определять текущие скорость и ускорение движения колеса с
2
погрешностью менее 5 % и диаметр колеса (данные фирмы Фраушер).
Упраздняется нынешнее «разнообразие» средств определения дислокации,
скорости, ускорения подвижного состава (рельсовые цепи, GPS,
доплеровские, счета осей, оптические, гироскопические, измерительные
участки, «магнитные педали» и т.д.) - их заменяют простые датчики с
эффективной системой опроса. Упраздняется «обилие» средств организации
движения (жезловка, п/автоблокировка, автоблокировка, многочисленные
ДЦ) – основой организации движения будет единая система ведения
дислокации по изобретению, а различия – только в способах доведения
информации до локомотивной бригады или управляющего поездом автомата.
Создается единая информационная основа для всех основных приложений –
от учета и статистики, отображения текущей дислокации и перемещений
подвижного состава до автоматического управления движением поездов,
маневровой работой, горочным процессом.
Изобретение позволяет решить впервые или более оптимально существенные
проблемы рельсового транспорта:
- ведение дислокации всего подвижного состава (т.к. разовым
установлением соответствия определенной единицы подвижного состава
идентификаторам ее ходовых колес - через САИПС и т.п. и/или «вручную» дислокация колес переводится в дислокацию единиц подвижного состава;
при этом, детальность дислокации «до колеса» сохраняется);
- определение текущих направления, скорости и ускорения движения
колес в технологически значимых створах установкой датчика (возможна,
практически, в любом месте, а так-же и «всплошную»): по данным опроса
датчика (время входа колеса, прохода середины, выхода и т.д.), длине зоны
действия датчика, расстояниям между датчиками, паспортным межосевым
расстояниям (возможен и контроль последних);
- определение и отслеживание объектов: колесо, ось, тележка, единица
подвижного состава, группа единиц подвижного состава (отцеп, маневровый
состав, поезд, соединенный поезд), в т.ч. параметр – постоянная или/и
ситуативная «роль» объекта («ось с импульсным датчиком», «секция ..»,
«кабина», «контейнер №», «отцеп …», «сцеп», «поезд №» и т.п.);
- определение ряда нормальных, предаварийных, аварийных
состояний объекта (расцепка, сцепка, «потеря части», самопроизвольный
уход, «въезды» всех видов и др.);
- информационное обеспечение глубокой автоматизации управления
перевозочным процессом;
3
- создает основу более совершенной функционально и более простой
по элементному составу СЦБ (подвижный блок-участок, упразднение
рельсовой цепи, микропроцессорное управление и др).
Современный технический уровень позволяет создать на основе этого
изобретения систему автоматического ведения дислокации
подвижного состава на рельсовом транспорте с параметрами выше,
чем у подобных продуктов сегодняшнего мирового уровня:
- расчетная окупаемость – менее 7 лет (только по фактору улучшения
использования подвижного состава – не единственный положительный!);
- контролируется весь подвижной состав без его целевого дооборудования;
- детальность дислокации – до ходового колеса;
- точность определения (на датчике) положения колеса - от 5 мм (достигнуто
в системах контроля нагрева букс); скорости и ускорения его движения – с
отклонением не более 5% (напр. датчики фирмы Фраушер);
- обновление данных о дислокации – от 50 мксек при 1000 датчиков на
опрашивающий процессор;
- без ограничения скорости движения;
- напольный элемент – простейший датчик ценой $40-60;
- экологическая чистота, независимая информационная сеть, любой полигон;
- обеспечивает информацией, стимулирует и адаптирует прогрессивные
технические, управляющие (до автоматического управления движением
поездов и маневрами) и административные решения и алгоритмы.
Способ гармонично сочетается с любой организацией перевозок, в т.ч. по
принципу «инфраструктура в одних руках, подвижной состав - во многих».
Область применения: железные дороги, метрополитен, трамвай,
монорельсовый транспорт.
2. Перечень признаков способа:
2.1. Логическое деление полигона на элементы, на которых колеса могут
размещаться и перемещаться только в одну линию не изменяя порядок
размещения и следования;
2.2. Установка на межэлементных и внешних границах полигона датчиков с
зoной дeйcтвия, в которой не может быть более oднoго кoлecа, с двумя или
более зонами чувствительности на наличие/отсутствие колеса;
2.3. Установление исходного наличия колес на элементах и в зонах действия
датчиков;
4
2.4. Идентификация каждого наличного и вновь вошедшего на полигон
колеса (нанесение идентификаторов на колеса не требуется);
2.5. Оформление исходной дислокации колес на полигоне как
соответствующее оформление их идентификаторов:
- по элементам – линейная последовательность известной ориентированности
(относительно датчика, конца элемента), адекватная действительному
порядку колес на элементе;
- по зонам действия датчиков - как находящихся в определенных зонах
чувствительности определенных датчиков;
2.6. Непрерывный опрос датчиков для выявления наличия/отсутствия колес в
зонах чувствительности; выявление переходов колес элемент-датчик и
датчик-элемент по каждому датчику (сравнением предшествующего
состояния датчика с текущим: «не было» – «есть» = вход 1-го колеса с
прилегающего к зоне элемента, «было» – «нет» = переход на 1-е место на
прилегающий к зоне элемент);
2.7. Изменение предшествующей дислокации ходовых колес на
элементах по выявленным переходам (какой элемент прилегает к каждой из
2 сторон датчика известно), что в сочетании с данными последнего
опроса по занятым датчикам и есть текущая дислокация.
3. Иллюстрации.
3.1. Деление полигона на элементы.
Показано, что элемент по изобретению можно оформить не только на колее
без устройств изменения пути следования (что уже известно и реализовано в
системах определения свободности/занятости путей «счетом осей»), но и при
всех известных таких устройствах, т.е., что изобретение применимо на любом
полигоне.
Рассмотрен вариант контроля «любое одно колесо на оси»; элементы
показаны в 2 видах: в 2 «нитки» и в осях путей (в осях – так, как они вошли
в «коллекцию» элементов – рзд. 3.1.8.); концы элементов показаны
стрелками или поперечными рисками соответственно; вид «сверху».
Обозначения: Эл-Х – элемент Nп/п=Х на данной схеме; Д – датчик с 2
зонами чувствительности на наличие/отсутствие колеса (место установки –
одно из логически допустимых).
3.1.1. При отсутствии устройств изменения пути следования
подвижного состава (в принятой терминологии – «путь»).
Элемент образуется в любом месте установкой 2-х датчиков в его концевых
поперечных сечениях на любой нитке на любом расстоянии между ними, т.к.
5
всегда взаимообгон невозможен, вход на элемент (здесь - Эл-2) возможен
только на первое со стороны входного датчика место, выход с элемента на
датчик– только первого со стороны датчика колеса, т.е. имеет все признаки
элемента по изобретению.
1 2
Эл-1
Эл-2
Д1
Д-2
1 2
Эл-3
В коллекции - «путь»
3.1.2. Одиночный стрелочный перевод.
Образует элемент с 2 входами/выходами на его «стрелочном» конце (Эл-2). С
другой стороны к нему может примыкать одним входом/выходом элемент
любого иного вида. При показанном на чертеже размещении датчиков Д1 и
Д2 из-за «зацепления осями» или «наезда колесами» невозможен
взаимообгон находящихся на элементе колес (показаны сплошными
линиями), а вход колеса с Эл-1 и с Эл-3 возможен только на первое со
стороны входного датчика место, выход с элемента на любой датчик– только
первого с этой стороны элемента колеса, т.е. имеет все признаки элемента по
изобретению. Требуется 2 датчика на «стрелочном» конце элемента (здесь
Эл-2). Створ установки датчиков может смещаться внутрь элемента вплоть до
начала остряка (искл.), а в направлении Эл-1 (Эл-3) - до сохранения условия
«невозможности разъезда осями/кузовами вагонов».
Эл-1
Д1
Д2
-3
Эл
Эл-2
«Стрелка» - один из концов
некоторых элементов коллекции
3.1.3. Двойной стрелочный перевод.
Образует элемент с 2-мя двухвходовыми концами и 4-мя датчиками (Эл-2 на
схеме). При показанной на схеме расстановке датчиков, в границах элемента
взаимообгон колес невозможен, вход колес на элемент с любого входа
возможен только на первое место со стороны входного датчика, выход с
элемента на любой датчик – только первого со стороны датчика колеса, т.е.
имеет все признаки элемента по изобретению.
6
Эл-1
Д1
Эл-3
Д2
Эл-2
Эл-5
Д3
Д4
Эл-4
В коллекции - двойная
«стрелка»
Э
л5
Д
Эл-4
Эл
-3
Эл-1
Эл-1
3.1.4. Поворотный круг.
Включает элементы уже
рассмотренного типа «без
устройств перевода» Эл-1, Эл-2, Эл-3, Эл-4, Эл5, т.е. состоит из
элементов по
изобретению;
оформляется 2 датчиками
(при условии, что
положение поворотного
элемента (Эл-1) на момент
входа колеса на
поворотный элемент или
выхода с него
определяется средствами
В коллекции -
Д
«поворотный круг»
Эл-2
вне изобретения).
3.1.5. «Тупик».
Элемент с одной стороны имеет упор («глухой» конец), а с другой может быть
одиночный стрелочный перевод (двухвходовый конец), либо примыкать
одним входом/выходом элемент любого иного вида (одновходовый конец).
Имеет все признаки элемента по изобретению. Особенность элемента –
возможность начинать ведение дислокации колес до ввода исходного их
наличия на таких элементах (с оговоркой – «только для вновь вошедших на
элемент колес»).
«Глухой» конец «тупиковых» элементов в коллекции
Упор
Эл-1
7
3.1.6. Паром и внешний элемент.
Внешний элемент и его разновидность - путь закатки и выкатки вагонов на
паром и с парома (паромная часть) – не входят в полигон, но примыкают к
однопутному входу/выходу одного из элементов полигона (если паром не
влючен в систему по изобретению). По внешнему элементу и такому парому
дислокация не ведется; по выходу на них колесо исключается из наличия на
полигоне, а по входу с них получает новый идентификатор и включается в
Эл-1
Д-1
Паром
систему слежения.
Эл-1
Д-1
Внешний
элемент
3.1.7. Перекрестный стрелочный съезд.
Включает 4 конца элементов уже рассмотренного типа «одиночный стрелочный
перевод» – Эл-1, Эл-3, Эл-6, Эл-8 и элементы рассмотренного типа «без
устройств перевода» - Эл-2, Эл-4, Эл-5, Эл-7, т.е. состоит из элементов по
изобретению; оформляется 8 датчиками.
Эл-1
д
Эл-2
д
д
Эл-3
д
Эл-4 Эл-5
д
д
Эл-6
д
Эл-7
В коллекции – «съезд»
д
Эл-8
8
3.1.8. «Коллекция» элементов в «осях» путей.
Фиг. 1. «Путь»
Фиг.2. «Стрелка»
Фиг. 4. «Тупик-путь»
Фиг.3. «2 стрелки»
Фиг. 5. «Двойная стрелка»
Фиг. 6. «Тупик-стрелка»
Фиг. 7. «Поворотный круг»
Фиг. 8. «Съезд»
3.2. Отслеживание перемещений колеса.
Показано, как выявляя место нахождения колеса на датчике в текущем
опросе и сопоставляя его с предыдущим определяются переходы колеса
датчик-элемент, элемент-датчик по обеим сторонам каждого датчика, что и
обеспечивает ведение текущей дислокации колес на полигоне.
3.2.1. Исходные посылки:
3.2.1.1. Идентификатор колеса ассоциирован с единицей подвижного состава
(прямо включает ее №), что оптимально для перевода дислокации колес в
дислокацию единиц подвижного состава;
3.2.1.2. Идентификатор колеса (оси)=№ваг&№оси, напр. 6465584401; в
примере колеса прономерованы «слева направо»; т.к. в современной
практике ведения дислокации идентификатор колеса (ось) не используется,
то их можно прономеровать и иначе, напр. «справа налево»; до выхода
колеса с полигона его идентификатор остается неизменным.
3.2.1.3. Колесо проходит датчик в одном направлении - с Эл-2 на Эл-1; если
бы оно вышло вовне из зоны Д12 сразу после входа или после перемещений
по зоне действия датчика, изменение его дислокации было бы определено
правильно (как выход из зоны Д12 на прилегающий к ней элемент, т.е.
возврат на Эл-2); в принятой терминологии датчик «пассивный», а система
«реверсивная» (инновация допускает и «активный» датчик);
3.2.1.4. Правило определения перемещений колеса по парам состояний
датчика «предшествующее – в текущем опросе»: «нет» – «есть» = вход 1-го
колеса с прилегающего к зоне входа элемента, «есть» – «нет» = переход на
1-е место на прилегающий к зоне выхода элемент;
9
3.2.1.5. В примере все опросы «результативные» (состояние датчика от
опроса к опросу меняется); в реальной системе большая часть опросов будет
«пустой» (состояние датчика не меняется); для возможности «откатов назад»
в ведении дислокации, «визуализации» дислокации и движения подвижного
состава на полигоне в любой предыдущий период времени и т.п., подлежат
хранению только данные «результативных» опросов датчиков; в текущей
модели по каждому датчику необходимо иметь данные о предшествующем
опросу состоянии (исходное, предыдущего опроса, и т.п.) и данные текущего
опроса (для реализации правила определения отслеживаемых перемещений
колес по парам состояний «предшествующее – текущее», указанного в п.
3.2.1.3).
3.2.2. Исходное положение на фрагменте полигона: Д1 пуст, на Эл-1
колесо 6465584401; на Эл-2 колеса: 6465584402, 6465584403, 6465584404
64655844 01
64655844 03
64655844 02
1 2
Д1
Эл-1
64655844 04
Эл-2
Вагон №64655844
3.2.3. Опрос-1: есть колесо в зоне Д12 датчика Д1.
6465584401
6465584402
1 2
Д1
Эл-1
6465584403
6465584404
Эл-2
3.2.4. Опрос-2: есть колесо в зоне Д11 датчика Д1.
6465584401
6465584402
6465584403
6465584404
1 2
Эл-1
Д1
Эл-2
3.2.5. Опрос-3: датчик Д1 пуст.
6465584401
6465584402
6465584403
6465584404
1 2
Эл-1
Д1
Эл-2
3.2.6. Таблица операций и дислокации в среде изобретения.
10
Этап
формирования
дислокации
Итоги опроса
Состояние датчика Д1 (в
целом и по
зонам чувствительности)
Д1
Д
Д
11
12
исходн
опрос-1
опрос-2
опрос-3
+
+
-
+
-
+
-
Перемещение колеса
(определено
по правилам
изобретения
- см. рзд.
3.2.1.3)
Эл-2-->Д12
Д12-->Д11
Д11-->Эл-1
Дислокация колес на полигоне
На датчике
На элеНа элементе
Д1
менте
Эл-2
Эл-1
(начало
ЗоЗо(начало
списка
на
на
списка
идентиД11
Д12
идент-в
фикаторов
колес
колес
- от Д1)
- от Д1)
…01
…02,…03,…04
…02
…01
…03,…04
…02
…01
…03,…04
…02, …01 …03,…04
Условные обозначения: Д11, Д12 - зоны чувствительности датчика Д1;
Эл-2-->Д12, Д12-->Д11, Д12-->Эл-1 – переход колеса в направлении -->;
«+», «-» - есть или нет колесо на датчике или в зоне чувствительности
датчика (красный цвет – измененное состояние датчика);
…01 … …04 – идентификатор колеса, где … - вместо №ваг=64655844.
3.3. Расчет максимально допустимой скорости движения (Vмакс - см.
фиг.1)
Показано, что в системе по изобретению нет ограничений как по
максимальной так и по минимальной скорости движения подвижного состава.
3.3.1. Исходные посылки:
3.3.1.1. Ограничивающий фактор – процедура опроса
3.3.1.2. Датчик из 2 опрашиваемых элементов (зон чувствительности)
3.3.1.3. Длина зоны действия датчика – Lз.д.=0,4 м
3.3.1.4. Отслеживается 1 параметр по каждой зоне чувствительности
3.3.1.5. Отслеживающая процедура – преобразование аналог-цифра (АЦП) –
(самый «жесткий» вариант, т.к. достаточно и 2 сравнений параметра с
эталонным при пустом датчике и 3 сравнений – при занятом)
3.3.1.6. Время АЦП – Tацп=20*10-9 сек/1 преобразование
3.3.1.7. Опрос циклический – (самый «жесткий» вариант; уместен и опрос с
«динамическим» приоритетом)
3.3.1.8. Фиксация колеса не далее середины 1-й по ходу зоны – Lзхв=0,1 м;
во время предшествующего опроса колесо находится на границе зоны (вне)
3.3.1.9. Количество датчиков на опрашивающий процессор – 1000 шт.
Тогда Vмакс=Lзхв/Iопроса, где Iопроса – интервал опроса датчика;
Iопр=Кол-во_дтч*2*Тацп=1000*2*20*10-9=40*10-6 сек, где * - знак
умножения;
Тогда Vмакс=0,1/40*10-6=2500 м/сек или 9000 км/час - без ограничения.
11
Проблема минимально допустимой скорости при современных
(не индуктивных) датчиках успешно решена (Vмин=0).
Фиг. 1.
Направление движения
Головка рельса
Колесо на середине Колесо на
1-й зоны
границе зоны
чувствительностидействия датчика
датчика
(искл)
Датчик
Lзхв=0,1м
Lз.д.=0,4 м
3.4. Определение скорости и ускорения в системе по изобретению.
Как видно на фиг.1 (см. ниже), для 4-хосной единицы подвижного состава
есть возможность 3 раза за время прохода ею датчика определить ее
скорость: по проходу 2-й, 3-й и 4-й оси соответственно, используя
паспортные межосевые расстояния и временные промежутки из системы
опроса. Кроме того, как видно на фиг.2, есть возможность, как минимум, 3
раза за время прохода колесом датчика определить его скорость: по проходу
колесом середины датчика (V1) и по его выходу из зоны действия датчика
(V2, V3), используя данные о зоне действия датчика и время прохода из
системы опроса. Соответственно, по изменению скоростей при известном из
системы опроса времени можно определить и ускорение движения единицы
подвижного состава. Эти скорость и ускорение «приложимы» и к сцепленной
конгломерации единиц подвижного состава; при ее нахождении в зонах
действия нескольких датчиков можно отслеживать «внутриконгломератную»
динамику скоростей и ускорений. При скорости 36 км/час («горочная») для
условий как в рзд. 3.3 погрешность определения скорости из-за возможной
ошибки определения времени (-2*Iопр) составляет +0,4 %. Влияние
возможного непостоянства зоны действия датчика можно нейтрализовать,
выявив его закономерность; напр., фирма Фраушер по своим датчикам
«дает» 3%-ую суммарную по всем факторам погрешность определения
скорости.
При «реверсивном движении» колеса на датчике есть возможность выявить
«реверсивность» и определить ее скоростные параметры.
Кроме того, например по данным фирмы Фраушер, на ее датчиках можно
определять и диаметр колеса.
12
Фиг. 1.
L4
L5
D5
L1
D1
L2
L3
D2
D3
1 2
Эл1
D4
Эл2
Д1
Фиг. 2.
Выход из
зоны
действия
датчика
Направление движения
колеса
Проход
середины
датчика
V2=Lз.д./2(t3 - t2);
V3=Lз.д./(t3 - t1)
V1=Lз.д./2(t2 - t1)
t3
Вход в зону
действия
датчика
t1
t2
Lз.д./2
Lз.д.
Lз.д./2
3.5. Структура системы.
Рассмотрен вариант модульной структуры системы, основанной на
изобретении: «вертикаль» из 3 типов модулей, реализующих
собственно изобретение (специализированных каждый на «своих»
функциях с необходимым их числом на «своих» уровнях - «горизонталь»),
обеспечивающих информацией большой массив приложений (весь
«движенческий» комплекс от автоматического управления движением до
учета и статистики и связанных с ним приложений - см. схему и раздел 3.5
далее).
Возможно и иное распределение функций по модулям, а так-же иное
количество модулей по «вертикали» (например, могут быть объединены 1 и 2
уровни «вертикали», некоторые функции модуля 3 «вертикали» могут быть
вынесены в приложения, информация модуля 2 может быть передана
одновременно в модуль 3 и в некоторые приложения).
Примечание: обеспечивается возможность работ (вплоть до пусконаладочных) по любому уровню независимо от стадии работ по другим.
Схема иерархии модулей и передачи переменной информации (знак «V»).
1)
V
Модуль опроса датчиков
1000 – 2000 мод/РЖД
Топроса, Ид_дтч, Ид_места_на_дтч (по очередному датчику)
2) Модуль выявления изменения дислокации колес на
13
датчиках (вкл. вход и выход)
V
500 – 1000 мод/РЖД
Топроса, Ид_дтч, Ид_места_на_дтч (при изменении места)
3) Модуль выявления переходов элемент-датчик, датчик-элемент, ведения массива текущей дислокации колес на
элементах, ведения массива дислокации колес на занятых
датчиках, идентификации подвижного состава (установление
соответствия идентификаторам колес)
V
100 – 300 мод/РЖД
Информация по специализации приложения.
4) Массив приложений
более 10 000 прил/РЖД
Выполняемые функции и структура информации в модулях системы.
3.5.1. Модуль опроса датчиков.
В непрерывном цикле последовательно* от первого до последнего датчика
выполняет: снятие, очистку, оцифровку** сигнала по каждой из 2 зон;
определяет отсутствие или место нахождения колеса на датчике; передает на
следующий уровень (Топроса, Ид_дтч, Ид_места_на_дтч).
Отслеживает работоспособность датчиков и опросного интерфейса.
Может вести массив записей цифровых значений параметров (этап «отладки»
и т.п.): {Топроса, Ид_дтч, Ц1, Ц2 по каждому датчику};
*) возможен опрос с «динамическим» приоритетом;
**) оцифровка может быть заменена сравнением праметра по 1-й и 2-й зоне с
эталонным при «пустом» датчике и дополнительно между собой при занятом
датчике.
3.5.2. Модуль выявления смены дислокации колеса на датчике (вкл.
вход и выход).
Ведет массивы текущего и предыдущего состояния датчиков следующей
структуры: {Топроса, Ид_дтч, Ид_места_на_дтч по каждому датчику}; после
отработки очередного датчика при выявлении изменений* (в т.ч. и при
переходе в сост. «нет») на следующий уровень передает (Топроса, Ид_дтч,
Ид_места_на_дтч); перед очередным циклом опроса датчиков бывший
предыдущий массив аннулируется, а бывший текущий становится
предыдущим.
Примечание: *) этим следующие уровни системы освобождаются от обработки
«пустых» опросов (не выявивших отслеживаемых изменений положения
колес на датчиках).
3.5.3. Модуль выявления переходов элемент-датчик, датчик-элемент,
ведения массива текущей дислокации колес на элементах, ведения
14
массива дислокации колес на занятых датчиках, идентификации
подвижного состава (установление соответствия идентификаторам колес).
Анализом параметра Ид_места_на_дтч из очередной полученной информации
(Топроса, Ид_дтч, Ид_места_на_дтч) определяет изменение положения колес
в зоне действия датчика и на прилегающих к нему элементах (вход
определяется по 1-му месту регистрации, выход – по предпоследнему): при
входе колеса на датчик определяет элемент-отправитель, Ид_клс, удаляет
Ид_клс из последовательности на элементе-отправителе, изменяет Топроса в
записи по элементу; создает запись в массиве дислокации колес на занятых
датчиках; при выходе колеса с датчика определяет элемент-получатель,
добавляет в соответствующий конец его последовательности Ид_клс,
изменяет Топроса, «закрывает» запись в массиве дислокации колес на
занятых датчиках. Обменивается с «соседями» данными о переходах по
«пограничным» датчикам. Обрабатывает выявленные отклонения. Раздает
информацию приложениям и следующему уровню; идентифицирует
подвижной состав (если идентификатор колеса не включает идентификатор
единицы подвижного состава).
Ведет массивы: текущего наличия колес на элементах со структурой записи
по элементу: {Топроса, Ид_элм, Ид_ориент, {Ид_клс_1, }}; массив
дислокации колес на занятых датчиках со структурой записи по датчику:
{Топроса_последн, Ид_дтч, Ид_клс, Призн_закр,{Топроса_1, Ид_места_1, ….
Топроса_тек, Ид_места_тек}}; эти массивы «начинаются» с состояния на
момент начала промышленного опроса.
При очередном заполнения оперативной памяти копирует в «жесткую»
память массив текущего наличия колес на элементах, туда же для
освобождения оперативной памяти выгружает «отработанную» часть массива
дислокации колес на занятых датчиках.
3.5.4. Массив приложений, базирующихся на изобретении
(«списочно»).
«Просматриваются» (по «минимуму») следующие приложения различной
«глубины проникновения в процесс», зависящей от наличия КТС, алгоритмов
и стадии их реализации:
- управление (до автоматического) движением и маневрами на полигоне
внедрения (поездо-участки, сортировочные, участковые и промежуточные
станции, грузовые фронты, объекты локомотивного, вагонного, путевого и
других железнодорожных хозяйств, подъездные пути, переезды, АСДК и им
подобные, автоматической идентификации подвижного состава и т.д.);
15
основные преимущества: уменьшение интервала попутного следования; без
напольных сигналов и рельсовых цепей; «подвижный» блок-участок; без
ограничения скорости по СЦБ; энергооптимальность движения и маневров;
- уравление (до автоматического) движением и маневрами, в т.ч. ГАЦ, на
крупных станциях;
- информационное обеспечение персонала управления и надзора всех
уровней и целевых назначений, в 1-ю очередь «движенцев»;
- СЦБ без «рельсовой» цепи;
- ведение «движенческих» учета, статистики и отчетности;
- моделирование «движенческих» производственных процессов;
- управление работой переездов;
- управление опросом в системе автоматической идентификации подвижного
состава;
- управление в системах автоматического обнаружения перегрева буксовых
узлов и других отслеживаемых отклонений;
- управление автоматической расцепкой вагонов;
- энергосбережение в поездном и маневровом движении, в т.ч. управление
лубрикацией;
- расчеты (и взаиморасчеты) с пользователями по «движенческим» услугам и
использованию железнодорожной инфраструктуры и подвижного состава.
3.6. Расчет необходимой оперативной памяти.
3.6.1. Общие сведения; оценка результатов.
Расчет произведен для полигона уровня ОАО «РЖД» (итог - см. табл. 1).
Целью системы является ведение текущей дислокации ходовых колес на
элементах полигона, в зонах действия датчиков и определение
отслеживаемых параметров (скорость, ускорение и др.) с достаточной
оперативностью и точностью.
Наиболее эффективным способом достижения оперативности решения задач
является постоянное наличие в оперативной памяти вычислителя (ЭВМ и т.п.)
всех необходимых данных и программ.
Относительно переменных данных в системе по изобретению цель
достигается постоянным наличием в оперативной памяти информации:
- отображающей текущую дислокацию ходовых колес на элементах
(последовательность на каждом элементе) и в зонах действия датчиков (в
расчете принято 3 дифференцируемых места в зоне действия датчика: 2
крайних и середина датчика – как показано в рзд. 3.4);
- для «пользовательских» и других «откатов» «глубиной» не менее 3 часов.
16
Расчет оперативной памяти предполагает выполнение следующих операций:
- опрос датчиков и определение места нахождения колеса в зоне действия
каждого датчика; выявление переходов элемент-датчик, датчик-элемент и
соответствующее изменение наличия колес на элементах (что и есть
формирование текущего наличия на элементах); хранение информации о
перемещениях колес в зонах действия датчиков (по каждому проходу
датчика каждым колесом - от входа вкл. до выхода вкл. – для определения
«динамических» параметров и ведения дислокации колес на датчиках);
прогон на 3 часа «назад и обратно» дислокации колес на полигоне.
На этой информации представляется возможным решение широкого круга
прикладных задач вплоть до автоматического управления движением
поездов и маневровыми передвижениями.
Таблица 1. Расчетный объем необходимой оперативной памяти
№
п/п
1
2
3
4
5
Название массива
Цифровых значений
параметров датчиков
Состояния датчиков в
предыдущем опросе
Состояния датчиков в
текущем опросе
Текущего наличия колес
на элементах полигона
Дислокации колес в
зонах действия
датчиков
Раз
мер
10 мгб
7 мгб
7 мгб
19 мгб
29 гб
Назначение
Для определения места нахожд-я
или отсут-я колеса на датчике
Выявление перемещений колес
на датчиках от входа до выхода
То же, что в №п/п 2 (анализ
данных №п/п 2 и 3.)
Отображение текущей дислокации
колес на элементах полигона
Отображение текущей дислокации
колес на датчиках; определение
«динамических» параметров; для
3-часовых «откатов»
Если предположить, что рассчитанный объем оперативной памяти в
реализации будет превышен в 1,5 раза, то и тогда он не является
«критическим» даже для среднего «домашнего» компьютера:
1) объем, по п. 1 (15 мгб) используется в системе опроса; распределяется
на 1000 … 2000 модулей, т.е. прибл. 1 кб/модуль;
2) объем по пп. 2 и 3 (21 мгб) используется в системе выявления
перемещений колес на датчиках от входа до выхода вкл; распределяется на
500 … 1000 модулей, т.е. прибл. 2 кб/модуль;
3) объем по пп. 4 и 5 (45 гб) используется в системе ведения текущей
дислокации колес на элементах и датчиках полигона и 3-часовых «откатов»;
распределяется на 100 … 300 модулей, т.е. прибл. 0,5 гб/модуль; в
промышленной реализации вполне достижимо хранение в оперативной
17
памяти информации за железнодорожную смену – 12 часов - (6 гб/модуль
и даже за сутки – 24 часа - (12 гб/модуль).
3.6.2. Исходные данные, принятые в расчете (ориентировочно – для сети
ОАО «РЖД»).
3.6.2.1. Парк подвижного состава – 1*106 единиц в 4-хосном эквиваленте;
3.6.2.2. Контролируемое колесо – «любое одно на оси», т.е. – «ось»;
3.6.2.3. Парк контролируемых колес – Кколес= 4*106 единиц;
3.6.2.4. «Откатный» период – Тоткат=3 часа;
3.6.2.5. Частота прохождения датчиков каждой осью/час – Част_прох=100
раз/час; примеч.- принято с большим «запасом»;
3.6.2.6. Количество датчиков на полигоне – Кдтч=1*106 шт;
3.6.2.7. Количество элементов в полигоне – Кэлем=1*106 шт;
3.6.2.8. Сохраняются данные об отслеживаемых дислокациях оси на датчике
за время его прохода – Котслеж_дисл_на_дтч/проход=4 дисл/проход;
3.6.2.9. Память на идентификатор колеса (оси) – Пиднт_оси=3 байта;
3.6.2.10. Память на идентификатор датчика – Пиднт_дтч=2,5 байта;
3.6.2.11. Память на идентификатор элемента – Пиднт_элмн=2,5 байта;
3.6.2.12. Память на запись времени (ч_м_сек_мсек) – Пврм=3,5 байта; здесь:
ч – час, м - минута, с – секунда, мсек – порядковый номер миллисекунды –
максимальное 16-ричное значение «5265С0016»; остальное – год, месяц, день
– в «заголовок» массива записи;
3.6.2.13. Проход осью датчика изменяет последовательности на 2 элементах
– Кэлемент_с_измен_налич=2/проход;
3.6.2.14. Память на состояние датчика (принято: «пуст»=0 и 3
диагностируемых места нахождения колеса 1, 2, 3) – Псост_дтч=0,5 байта;
3.6.2.15. Величина массива наличия осей на элементах для полигона остается
постоянной, т.к. новые данные замещают предшествующие такого же
размера; неравномерность загрузки полигонных модулей вплоть до «сгона»
всего подвижного состава на 1 элемент, «не проблема», т.к. и в этом случае
объем незначителен (для РЖД 19 мгб – см. таблицу 1);
примеч: представляется целесообразным «прием» «перемещения датчиков по списку
колес на текущее место»;
3.6.2.16. Память на запись оцифрованного значения параметра по одной зоне
чувствительности датчика - Пцифр_сост_зоны_чувствит_датч=2 байта.
3.6.2.17. Память на метку «закрыт» (колесо ушло с датчика), «не закрыт»
(колесо на датчике) в записи по проходу датчика Пзакр/откр=1 бит.
18
3.6.3. Расчет оперативной памяти для массивов:
3.6.3.1. Память на запись цифровых значений отслеживаемых
параметров по зонам чувствительности датчиков в процессе опроса –
Sцифр_сост_дтчк_в_процессе_опроса=Кдтч*(Пврм+Пиднт_дтч+2*Пцифр_сос
т_зоны_чувствит_датч)=1*106*(3,5+2,5+2*2)=10*106 байтов (10 мгб);
3.6.3.2. Память на запись состояния датчиков до и после опроса –
Sсост_дтчк_до_опроса=Sсост_дтчк_после_опроса=
=Кдтч*(Пврм+Пиднт_дтч+Псост_дтч)=1*10 6*(3,5+2,5+0,25)=6,25*106
байтов (7 мгб);
3.6.3.3. Память на текущее наличие колес на элементах Sтек_налич_на_элементах=Кэлем*(Пврм_последн+Пиднт_элмн+Пид_ориент)
+Кколес*Пиднт_клс=1*106*(3,5+2,5+0,125)+4*106*3=1*106*(6,125+12)=
18,125*1*106 байтов (19 мгб);
3.6.3.4. Память на хранение дислокации колес на занятых датчиках за 3
часа –
Sдисл_осей_на_зан_дтч=Кколес*Кпроходов/час*Кчасов_хран*((Пврм+
+Пид_дтч+Пид_клс+Пзакр/откр)+Крегистр_мест/проход*(Пврм+Пместо))=
=4*106*100*3*((3,5+2,5+3+0,125)+4*(3,5+0,25))=4*106*100*3*(9,125+15)
=28,95*109 байтов (29 гб); (примеч: подчеркнуто Кпроходов/3 часа).
3.6.3.5. Память на хранение дислокации колес (осей) на «неактивных»
датчиках (по которым не было проходов колес в теч. 3 часов) – принято
Sдисл_осей_на_неактивн_дтч=Кдтч*(Пврм+Пиднт_дтч)=1*10 6*(3,5+2,5)=
=6*106 байтов (6 мгб);
3.6.3.6. Память на хранение дислокации колес (осей) на всех датчиках
за 3 часа –
Sдисл_осей_на_дтч=Sдисл_осей_на_зан_дтч+Sдисл_осей_на_неактивн_дтч=
=28,95*109+6*106=28,956*109 байтов (29 гб).
3.7. Сравнение интервала попутного следования при автоблокировке
и в системе по изобретению.
Несмотря на определенную упрощенность расчетов, показано, что
изобретение позволяет прибл. на 1/3 уменьшить интервал попутного
следования поездов. Принято:
- расстояние между светофорами равно тормозному пути (Lтрмз);
- в системе по изобретению поезд постоянно находится в зоне действия, как
минимум, одного датчика (на схеме и в расчетах принято, что датчики
установлены через каждые Lтрмз/2);
19
- в системе по изобретению реализован «подвижный» блок-участок без
светофоров;
- контроль целостности поезда обеспечивается системой по изобретению (по
нормативности прохода каждого датчика каждой осью поезда: по сравнению
скорости оси на данном датчике со скоростью других осей поезда на другом
датчике; по сравнению рассчитанных межосевых расстояний с паспортными;
по проследованию каждого датчика всеми осями поезда и т.д.);
N3
Д9
“Потерянный”
хвост N1
N2
Д8
Д7
Д6
Д5
Lт
Д4
Д3
Lт/2
N1
Д2
Д1
Как позано на схеме, расстояние от головы поезда до хвоста «переднего»
(Lгол_хвост) при автоблокировке по условию «следования на зеленый»
составляет 3 блок-участка (принято 3*Lтрмз) - поезда N1, N3, а в системе по
изобретению по условию «невъезда в потерянный хвост» - 1,5*Lтрмз (поезда
N1, N2, «потеряный хвост» «сразу» за границей зоны действия датчика Д3,
«потеря» обнаружена по проходу поездом N1 датчика Д2 в неполном
составе). Интервал попутного следования составит
Iабл=(3*Lтрмз+Lпоезда)/Vпоезда, Iизобр=(1,5*Lтрмз+Lпоезда)/Vпоезда.
Приняв Lпоезда=0,5*Lтрмз, получим Iабл=3,5*Lтрмз/Vпоезда,
Iизобр=2*Lтрмз/Vпоезда, соотношение Iизобр/Iабл=2/3=0,67, т.е. интервал
попутного следования в системе по изобретению прибл. на 33% меньше,
чем при автоблокировке. Кроме того, повышается «интеллектуальность»
реагирования на отклонения: реализация алгоритмов реагирования,
немедленное автоматическое информирование причастных, выдача
детализированных информции, рекомендаций и/или приказов машинистам
поездов N1, N2, встречных и других поездов и т.д.
Если контроль целостности состава обеспечивается не средствами по
изобретению, «форс-мажорный» объект находится во впереди идущем
поезде, то расстояние от головы поезда до хвоста «переднего»
Lгол_хвост=Lтрмз_N1 – Lтрмз_N2 + Vпоезда*Tреакции_на_форс_мажор. При
Lтрмз_N1=Lтрмз_N2, Vпоезда=30 м/сек (108 км/час),
Tреакции_на_форс_мажор=180 сек Lгол_хвст=180*30=5400 м; при
Lпоезда=1000м Iизобр=(5400+1000)/30=214 сек (3,6 мин).
4. Агрегация с известными продуктами подобного назначения:
- с САИПС – «берет на себя» управление опросом бортовых датчиков и
ставит считанный САИПС номер единицы подвижного состава в соответствие
набору идентификаторов ее ходовых колес в данной системе, т. е.
20
автоматически переводит дислокацию ходовых колес в дислокацию единиц
подвижного состава; «спасает» уже произведенные железными дорогами
СНГ вложения в САИПС; оптимизирует количество, расстановку, позволяет
не «сплошное», а целевое включение считки; можно: использовать САИПС
для контроля ведения дислокации, идентификации; выявлять ошибки
картотеки подвижного состава относительно КБД, неработоспособность
САИПС;
- с нынешней АСОУП(АСКВП) и т.п. - упраздняет ручной ввод всех
«движенческих» сообщений и заменяет всю ее «движенческую» часть (ГИД,
ПМД, ЛМД, ВМД) как действительная автоматическая система реального
времени на порядки более глубокого и детального мониторинга;
«коммерческая» часть (ЭДВ, памятки и др.) будет «капитально» проверена по
информации данной системы о действительных перемещениях и дислокациях
каждой единицы подвижного состава;
- с GPS-системами – объединение GPS-технологии и технологии по
изобретению позволяет создать оптимальную систему информационного
обеспечения ИСУ ЖТ: обеспечивается мониторинг всего подвижного состава,
в т.ч. не оборудованного GPS-средствами; в объединенной системе путь
дислокации определяется средствами технологии по изобретению, (без
применения для этой цели инерциальных датчиков); в технологически
значимых поперечных сечениях путей технология по изобретению
обеспечивает необходимые для любых приложений параметры
мониторинга (точность дислокации – от 5 мм; периодичность – от 50 мксек;
скорость и ускорение с погрешностью не более 5%; детальность – до
колеса); обеспечивается мониторинг в зонах GPS-недоступности;
увеличивается возможность нейтрализации отказов;
- с дистанционным «интерактивным» управлением локомотивом –
создает завершенную систему автоматического управления движением
поездов и маневровой работой;
- с системами измерения параметров движения на базе осевых
импульсных датчиков – любой путевой датчик данной системы может быть
репером, в т.ч. для «сброса» погрешностей определения дислокации «оси с
датчиком» в «импульсной» системе (из-за боксования, юза и др.);
- с другими наработками транспортной науки и практики - адаптирует
фонд алгоритмов, программ, информации (тяговые расчеты, план и профиль
полигона, картотеки подвижного состава, коммерческая информация,
визуализация, отчетность и т.д.); обеспечивает реализацию
оптимизационных алгоритмов, «отложенных» до появления интерактивной
21
информации о текущей дислокации, скорости и ускорении движения
подвижного подвижного состава.
5. О некоторых приложениях.
Указанные далее приложения (лишь некоторая часть из возможных) могут
быть реализованы в любой последовательности – от только мониторинга и
визуализации текущей дислокации и передвижений подвижного состава на
полигоне до реализации всех указанных и других приложений.
5.1. Информационное обеспечение управления всех уровней (по
оценкам «времен СССР» обеспечивает сокращение потребного парка
локомотивов и вагонов на 8 -10%);
5.2. Информационное обеспечение автоматизированного и
автоматического управления перевозками вплоть до полной
автоматизации поездной, сортировочной и маневровой работы на
полигоне применения системы;
5.3. Более оптимальное выполнение поездной и маневровой работы
(уменьшение интервала попутного следования поездов как «на зеленый» на
1/3 (см. рзд. 3.3), более быстрое разблокирование использованных
элементов; оптимизация скорости и длины маневровых рейсов строго «по
потребности»; ситуативно целесообразное ведение поезда с меньшей
скоростью для экономии энергоресурсов; действительно автоматическое
управление роспуском на сорт. горках; ожидается: ускорение маневровой
работы - прибл. на 20%; снижение энергозатрат при маневрах и в поездном
движении - прибл. на 10%; повышение интенсивности использования
ограничивающих элементов станций – прибл. на 10%; перегонов – прибл. на
30%; сокращение персонала управления маневрами - прибл. на 40%);
5.4. В горочном процессе - без «доплеровских», «фото», «мерных
участков», «счета осей» компонент - обеспечивается детальнейший
мониторинг каждого ходового колеса (дислокация, скорость, ускорение,
место «под» конкретной единицей подвижного состава и др.) на всех стадиях
и на его основе эффективное автоматическое управление роспуском;
автоматическая регистрация процесса; создание фонда моделирования
роспуска по накопленной статистике с учетом большого набора факторов;
интерактивная корректировки моделей. Обеспечиваются информацией:
автоматическое управление роспуском; «захват» отцепа на замедлителях с
точностью до оси; блокировка перевода стрелок под вагоном, отцепом без
ограничений длиннобазностью и т.п.; автоматическая регистрация роспуска;
автоматическая расцепка; регулирование скорости воздействием не только
на ходовые колеса, но и на автосцепку, на ось; работа давно «назревших»
22
устройств аккумуляции энергии торможения для ее последующего
использования; контроль заполнения путей; интерактивное определение
«беговых» качеств отцепа и параметров тормозных устройств;
контролируемый нормативный выпуск отцепа с тормозной позиции;
неограниченное количество тормозных позиций; оптимальность и
безопасность процесса роспуска на основе автоматизации, моделирования,
высокой оперативности контроля выполнения, высокой
«интеллектуальности» реагирования на «отклонения», автоматической
расцепки и т.д.
5.5. Упразднение рельсовой цепи как базового элемента СЦБ, что
позволяет сделать СЦБ более отказоустойчивой и более оптимальной по
функциям, капитальным и эксплуатационным расходам; напольная часть
такой СЦБ значительно упрощается: датчики (минимально обслуживаемые,
$40-60/датчик, 2-4 шт/стрелка); опросный интерфейс (достижимо - с самоили центральным энергообеспечением); стрелочный привод. Представляется
оптимальным вынос с датчика «в центр» всего «железа» и всей «логики»
опроса, что позволит применить их наиболее совершенные виды, «хорошо
прорезервировать», легко заменять и обслуживать.
Основные компоненты такой СЦБ – нетрудоемкие в сопровождении и
корректировке формализованное описание полигона (т.н. НСИ) и
использующие его выполняемые центральными процессорами алгоритмы, что
делает ее легко адаптируемой к изменениям полигона и совершенствованию
алгоритмов; решается проблема блок-участка для скоростного
движения: его можно формировать как цепочку элементов вплоть до
сквозного маршрута от начала до конца полигона с любыми возможными
внутриполигонными вариантами с обеспечением всех необходимых условий:
установка и непрерывный контроль целостности маршрута, прекращение
маневров, задействование охранных элементов, необходимое текущее и
форсмажорное информирование причастных, сигнализация и т.д.; решается
проблема организации движения с координатным разграничением
поездов и подвижным блок-участком.
5.6. Повышение безопасности движения поездов и маневровой
работы за счет упреждающей информации о ряде предаварийных ситуаций:
«потеря» поездом вагонов; угроза лобового, хвостового и бокового въезда,
соударения с превышением скорости, перевода стрелки под вагоном,
отцепом, составом; о самопроизвольном уходе подвижного состава
(направление, время, состав группы, скорость и т.д.); увеличение
23
«интеллектуальности» реагирования в аварийных ситуациях (ситуативно
оптимизированное привлечение тяговых и других средств и т.д.).
5.7. Точная установка подвижного состава в заданном месте
(грузовые, ремонтные фронты и т.п.);
5.8. Оптимизация работы переездов - более быстрое разрешение
движения автотранспорта без снижения уровня безопасности; замена
нынешней перестраховочно-строгой для автодороги системы, по сути,
провоцирующей ее массовые, на 9/10 безнаказанные нарушения, на более
информативную, адекватную действительной ситуации с учетом
предоставляемых предлагаемой системой местоположения, скорости и
направления движения объектов на железной дороге и т.д.;
5.9. Автоматизация регистрации движенческого процесса; сокращение
персонала учета и регистрации прибл. на 60% (уровень станции);
5.10. «Раскрытие черного ящика» - станции – (в части достоверной
визуализации текущих дислокации, передвижений подвижного состава,
использования путевого фонда) и станционной части «истории»
подвижного состава, что в т.ч., позволит оптимизировать «философию» его
ремонта (например, с учетом «приложенной» к конкретной единице энергии
при торможениях, соударениях и т.д.);
5.11. Предоставление в реальном времени подробной и неоспоримой
информации для анализа использования ресурсов на полигоне
(пропускных, маневровых, подвижного состава, грузовых и ремонтных
фронтов и т.д.), в т.ч. для расследований;
5.12. Создание единой детальной и достоверной информационной
базы для управления, сигнализации, моделирования, учета,
отчетности, статистического анализа и т.д. («движенческая» часть), что,
в т.ч., уменьшит долю неопределенных факторов при моделировании,
упростит оптимизирующие алгоритмы и повысит оптимальность и
достоверность моделей;
5.13. Автоматизация работы и ведения дислокации контейнеров на
контейнерных пунктах (используя данные системы о дислокации вагонов и
контейнеров на них, добавив автоматический контроль положения крюка,
выхода троса и нагрузки на нем для определения времени и координат
«взятия/отцепки» контейнера; «попутно» автоматизируется выявление,
регистрирация «отклонений» и извещение о них причастных).
5.14. Широкие возможности визуализации конфигурации полигона,
текущих дислокации и перемещений подвижного состава,
использования технологических ресурсов полигона (простой алгоритм
24
отображения полигона, основанный на его описании как определенной
конфигурации элементов 5…9 видов; достаточная информация о текущей
дислокации подвижного состава на элементах, а при нахождении на датчике
хотя бы одного ходового колеса неделимого объекта – скорость, ускорение и
направление движения всего объекта; масштабирование; видеотерминалы).
6. Детализированное описание способа и соображения по его
реализации.
6.1. Оформление дислокации колес:
- по элементу – адекватная натурной последовательности колес линейная
последовательность их идентификаторов, ориентированная относительно
концов (конца) элемента, сформированная на начало промышленного опроса
датчиков и изменяемая в дальнейшем по зафиксированным в его процессе
переходам датчик-элемент и элемент-датчик, относящимся к данному
элементу (в порядке возрастания времени фиксирования переходов);
- по датчикам – указание определенной зоны чувствительности конкретного
датчика, в которой выявлено данное колесо при последнем опросе (при
датчике типа используемых в системе контроля нагрева букс возможна
детализация дислокации от 5 мм);
- расчетное отставание по опросу – от 40 мксек (условия: 2 отслеживаемых
«оцифруемых» параметра, 20 нанасек на 1 «оцифровку», 1000 датчиков на
опрашивающий процессор; циклический опрос; без времени работы программ
обработки данных опроса).
6.2. Логическое деление полигона на элементы.
Требования к делению полигона на элементы:
- на любом элементе колеса могут размещаться и перемещаться только в одну
линию (невозможен обгон);
- колеса на элемент не подставляются и с элемента не изымаются, а только
входят на элемент или выходят с элемента по рельсам через входы/выходы с
одного или двух концов элемента. Ведение дислокации при несоблюдении
данного условия требует ввода информации об изъятиях, подстановках,
перестановках;
- учитываются ограничения на выбор мест установки датчиков, определяемые
конструктивами применяемого датчика и пути, а так же требованиями к
характеристикам движения в выбираемом сечении;
25
- любая часть полигона входит в один и только в один элемент;
- нет элемента, в который не входит ни одна часть полигона.
Такое деление полигона позволяет применить правило «вoшлo нa элeмeнт cтaлo пepвым нa элeмeнтe co cтopoны вxoдa, вышлo c элeмeнтa – былo
пepвым нa элeмeнтe co cтopoны выxoдa» для ведения дислокации колес по
элементам, а в сочетании с информацией о дислокации колес в зонах
действия датчиков – по полигону в целом.
В разд. 3.1. («Деление полигона …) показана минимально необходимая
расстановка датчиков для ведения дислокации при известных видах
путевого развития. Начала/концы элементов (места установки датчиков)
выбираются из условия обеспечения безобгонности следования ходовых
колес к данному концу. Особенность поворотного круга – необходимость
знать положение поворотной части на момент выхода колеса с поворотного
элемента или входа колеса на поворотный элемент.
6.3. Установка на межэлементных и внешних границах (входах/выходах)
полигона путевых датчиков наличия/отсутствия колес с двумя или более
зонами чувствительности. Требования к датчику (любой физической основы –
электрическая, пьезоэлектрическая, оптическая, тензометрическая, и т.д.) и
его установке:
- в зoнe eгo дeйcтвия мoжeт быть тoлькo oднo контролируемое кoлeco;
- зона действия не имеет областей, нечувствительных на наличие/отсутствие
колеса;
- зона действия имеет не менее двух зон чувствительности на наличие и
отсутствие колеса, расположенных в известной последовательности в
направлении движения ходовых колес;
- принятой системой опроса в любoй мoмeнт дocтoвepнo oпpeдeляeтcя, как
минимум, однo из слeдующих cocтoяний зоны его действия: «нет ходового
колеса» при отсутствии ходового колеса в зоне действия данного датчика,
«есть ходовое колесо в известной из зон чувствительности» при наличии
ходового колеса в зоне действия данного датчика;
- датчик установлен так, что все продольные передвижения колес в створе
его установки происходят в зоне его действия;
- возможный прототип датчика (упрощенный до вида «2 катушки+1…3
провода») - в АСДК, «Сетуни».
6.4. Идентификация колес.
26
Идентификатор однозначно отображает данное колесо во все время его
нахождения на полигоне. Идентификатор присваивается по принятым
правилам каждому колесу, бывшему на полигоне на начало промышленного
опроса, а также каждому колесу при его появлении на полигоне. На колесо
идентификатор не наносится, т.к. он нужен во «внутренней кухне» системы,
а для иных целей трансформируется в нужную форму. Идентификатор может
включать или не включать данные, ассоциированные с идентификатором
единицы подвижного состава.
6.5. Оформление идентификаторов наличных колес на элементах в
ориентированные линейные последовательности, а идентификаторов
наличных колес в зонах действия датчиков как находящихся в определенных
зонах чувствительности датчиков (исходная дислокация колес на полигоне);
При идентификаторе колеса, не содержащем используемых данных,
ассоциированных с идентификатором единицы подвижного состава, любому
наличному колесу может быть присвоен любой уникальный идентификатор.
Если идентификатор колеса, содержит используемые данные,
ассоциированные с идентификатором единицы подвижного состава, то
соответствующие идентификатор, последовательность на определенном
элементе, место в последовательности или зона чувствительности датчика,
должны соответствовать натурным данным; при этом, если натурная
внутриединичная последовательность колес не установлена, она может быть
любой (см. рзд. 3.2.1).
Число идентификаторов в их последовательности на элементе должно быть
равно установленному числу колес на данном элементе, по каждой занятой
зоне чувствительности должен быть указан один идентификатор наличного
колеса, а общее число идентификаторов на полигоне должно быть равно
установленному числу колес на полигоне.
6.6. Установление исходного наличия колес на элементах и в зонах действия
датчиков.
Устанавливается на начало промышленного опроса датчиков. Наличие
колес в зонах действия датчиков может устанавливаться автоматически при
первом промышленном опросе. До установления наличия колес в зонах
действия датчиков и на всех элементах с двумя концами промышленное
ведение текущей дислокации не начинается; установление по элементам
с одним концом может быть отсрочено на неопределенное время, в течение
которого дислокация по таким элементам будет вестись только для колес,
27
вновь вошедших на элемент или вновь вышедших с элемента. Наличие колес
на элементах может представляться как на начало промышленного
опроса, так и на любое фиксированное последующее время; в
последнем случае начальное наличие определяется как представленное
минус «прибыло» плюс «убыло» колес по всем входам/выходам элемента за
время с начала промышленного опроса до времени, на которое представлено
наличие.
6.7. Опрос датчиков, выявление и фиксирование переходов колес элементдатчик и датчик-элемент (см. рзд. 3.2.).
6.7.1. С мoмeнта нaчaлa промышленного опроса датчиков:
6.7.1.1. Пpoизвoдят oпpoc дaтчикoв c чacтoтoй, пoзвoляющeй дocтoвepнo
тpaктoвaть следующие изменения состояний любого датчика полигона за
время от предшествующего его опроса до данного как следующие
соответствующие натурные перемещения контролируемых ходовых колес:
-от «нет колеса» к «есть колесо в известной из двух крайних зон
чувствительности датчика» кaк нaтуpный вxoд нa мoмeнт дaннoгo oпpoca в
зону действия данного датчика кoлeca, бывшeгo нa мoмeнт пpeдшecтвующeгo
oпpоса пepвым co cтopoны этoгo дaтчикa нa элeмeнтe, пpилeгaющeм к этой
зоне чувствительности датчика;
-от «есть колесо в известной из двух крайних зон чувствительности датчика»
к «нет колеса» как eгo нaтуpный выxoд нa мoмeнт дaннoгo oпpoca из зоны
действия данного датчика нa пepвoe co стopoны дaннoгo дaтчикa мecтo нa
элeмeнтe, пpилeгaющeм к этой зоне чувствительности датчика;
6.7.1.2. Фикcиpуют cocтoяниe кaждoгo oпpoшeннoгo дaтчикa в oпpeдeлeнияx:
«нeт кoлeca в зoнe дeйcтвия дaтчикa», «ecть кoлeco в oпpeдeлeннoй зоне
чувствительности датчика»; coxpaняют инфopмaцию o пpeдшecтвующeм
cocтoянии дaтчикa, отличающемся от текущего, кaк минимум, до первого
использования в определении перехода колеса с одной единицы ведения
дислокации на другую; кроме того, информацию о состояниях датчиков при
первом опросе сохраняют, как минимум, до первого использования в
процедуре промышленного ведения дислокации;
6.7.1.3. Знaют, кaкoй извecтный элeмeнт пoлигoнa или внeшний пpилeгaeт к
кaждoй из двуx крайних зон чувствительности датчика нa мoмeнт входа
колеса в любую из них из-вне или выхода колеса из любой из них во-вне.
6.7.1.4. Сpaвнeниeм тeкущeгo и пpeдшecтвующeгo cocтoяний дaтчикa
oпpeдeляют (см. рзд. 3.2.):
28
-вxoд кoлeca в oпpeдeлeнную крайнюю зону чувствительности датчика c
пpилeгaющeгo к этoй cтopoнe дaтчикa элeмeнтa, ecли тeкущee cocтoяниe
датчика «ecть кoлeco в дaннoй крайней зоне чувствительности датчика», a
пpeдшecтвующee - «нeт кoлeca в зоне действия датчика»;
-выxoд кoлeca из oпpeдeлeннoй крайней зоны чувствительности датчика нa
пpилeгaющий к этoй cтopoнe дaтчикa элeмeнт, ecли тeкущee cocтoяниe
датчика «нeт колесa», a пpeдшecтвующee - «ecть кoлeco в дaннoй крайней
зоне чувствительности дaтчикa»;
6.7.1.5. Сoxpaняют инфopмaцию o кaждoм входе ходового колеса в зону
действия каждого дaтчикa и о каждом выходе ходового колеса из зоны
действия каждого датчика, как минимум, до ее первого использования в
процедуре промышленного ведения дислокации ходовых колес подвижного
состава на данном полигоне;
6.8. Изменение дислокации колес по зафиксированным переходам и
информации о конфигурации полигона на момент опроса (текущая
дислокация) (см. рзд. 3.2.).
6.8.1. В процессе промышленного ведения дислокации контролируемых
ходовых колес на полигоне пo кaждoму зaфикcиpoвaннoму вxoду xoдoвoгo
кoлeca в зoну дeйcтвия дaтчикa и пo кaждoму зaфикcиpoвaннoму выxoду
xoдoвoгo кoлeca из зoны дeйcтвия дaтчикa в пopядкe вoзpacтaния вpeмeни
фикcиpoвaния, a пpи oдинaкoвoм вpeмeни – в любoм пopядкe внутpи тaкoй
пocлeдoвaтeльнocти - oднoкpaтнo выпoлняют:
6.8.1.1. Пo вxoду xoдoвoгo кoлeca с внeшнего элемента или
нeидeнтифициpoвaннoгo кoлeca c внутреннего элeмeнтa пoлигoнa, имeющeгo
вxoды/выxoды c oднoгo кoнцa, coздaют нoвый идeнтификaтop xoдoвoгo
кoлeca и oфopмляют eгo как идентификатор колеса, нaxoдящегоcя в данной
зоне чувствительности данногo дaтчикa;
6.8.1.2. Пo вxoду кoлeca c внутреннего элeмeнтa пoлигoнa иcключaют
идeнтификaтop пepвoгo кoлeca co cтopoны дaннoгo дaтчикa в
пocлeдoвaтeльнocти идeнтификaтopoв кoлec нa элeмeнтe, с кoтopого кoлeco
вoшлo, и oфopмляют eгo как идентификатор колеса, находящегося в данной
зоне чувствительности данного датчика;
6.8.1.3. Пo выxoду кoлeca нa внутренний элeмeнт пoлигoнa пepeмeщaют
идeнтификaтop кoлeca, нaxoдящегоcя в данной зоне чувствительности
данногo дaтчикa, нa пepвoe co cтopoны данного датчика мecтo в
пocлeдoвaтeльнocти идeнтификaтopoв кoлec нa элeмeнтe, прилегающем к
данной зоне чувствительности датчика;
29
6.8.1.6. Пo выxoду кoлeca на внешний элемент иcключaют его
идeнтификaтop.
6.9. Выявление отклонений и предусмотренное реагирование.
В соответствующих регламентах предусматривают ввод в систему
информации по инициативе абонента или системы, а в системе реализуют
алгоритмы ее обработки и реагирования по следующим ситуациям:
- сообщения системы о сбоях в ведении дислокации колес (выход
неидентифицированного колеса с элемента; нарушение «осевой формулы»
ед. подв. состава и т.п.; выявление состояния элемента или датчика, не
соответствующего зафиксированному в системе; обнаружение колеса не в
крайней зоне чувствительности дaтчикa, свободного при предшествующем
опросе; обнаружение свободным датчика, если при предшествующем опросе
колесо находилось не в одной из его крайних зон чувствительности;
выявление нерегламентированного изменения последовательности колес на
любом элементе); невыполнении других контрольных соотношений и
условий;
- профилактические и ремонтные работы на компонентах системы;
- подстановка и удаление колес по элементам и датчикам полигона;
- изменение последовательности наличных колес на элементах;
- снятие наличных и установка новых датчиков;
- изменение конфигурации полигона;
- по диагностическим сообщениям системы о состоянии ее компонент;
- сообщения системы об ошибках в информации, характеризующей полигон и
его компоненты;
- иные, адекватные принятым средствам реализации.
7. Определения использованных терминов (упорядоченность по
кириллице).
7.1. Ведение текущей дислокации ходовых колес – определение
местонахождения любого контролируемого ходового колеса с
предусмотренными отклонениями от натурного на любой момент в виде
соответственно оформленного его уникального идентификатора:
на элементе - ориентированная линейные последовательность, на датчике как находящийся в определенной зоне чувствительности датчика.
30
7.2. Внешний элемент – элемент, не входящий в полигон, имеющий общий
вход/выход с одним из элементов полигона; по внешним элементам
дислокация не ведется.
Внешний вход/выход - вход/выход, которым заканчивается контролируемый
полигон по данной колее.
7.3. Вход/выход, межэлементная граница - условное поперечное сечение
рельсовой колеи, через которое обязательно проходят контролируемые
ходовые колеса подвижного состава, перемещаемого между данными
смежными элементами по данной рельсовой колее.
7.4. Зoна дeйcтвия датчика – путь следования колеса в месте установки
датчика, в любой точке которого принятой системой опроса данного датчика
определяется адекватное натурному наличие/отсутствие контролируемого
ходового колеса.
7.5. Зона чувствительности датчика – одна из двух (или более) известная
часть зoны дeйcтвия датчика, в которой в любой момент определяется
наличное контролируемое ходовое колесо.
7.6. Контролируемые ходовые колеса – ходовые колеса подвижного состава,
по которым принято вести текущую дислокацию на контролируемом
полигоне, наличие/отсутствие которых в зоне действия принятых датчиков
устойчиво фиксируется; в описании – «колесо» в контекстном согласовании.
Возможные варианты контролируемых колес для двухколесных осей:
отдельно левые, отдельно правые, любое одно (левое или правое, т.е. ось);
первые 2 варианта предполагают раздельное ведение дислокации для левых
и для правых колес, например, для реализации принципа «два независимых
источника информации»; в «пояснительной записке…» предполагается, в
основном, вариант «любое одно».
7.7. Контролируемый полигон – известная связная комбинации элементов,
взаиморасположение которых известно на момент возникновения
потребности в этом.
7.8. Опрос датчика – предусмотренный замер параметров датчика или
считывание данных датчика.
7.9. Промышленное ведение дислокации – ведение дислокации,
обеспечивающее предусмотренное отображение фактической дислокации
колес для предусмотренного промышленного использования.
31
7.10. Промышленный опрос датчиков – опрос для промышленного ведения
дислокации колес, обеспечивающий отслеживание переходов колес элементдатчик, датчик-элемент и в зоне действия датчиков адекватно каждому
натурному переходу на контролируемом полигоне.
7.11. Элемент – однозначно идентифицируемая часть полигона, по которой
ведется текущая дислокация колес в виде ориентированной однолинейной
последовательности идентификаторов колес. Основные свойства элемента:
однолинейное размещение; невозможность взаимообгона, подстановки,
перестановки и изъятия колес (либо обеспечивается информация о них).
Возможны элементы с одним или с двумя концами. Каждый конец может быть
с одним или двумя входами/выходами для известных автору устройств
изменения пути следования колес; (предположительно, возможны концы с
числом входов/выходов более 2).
28.01.2013 г.
А. Ермаков, инж
Тел: Украина, г. Одесса +38 (0482)-495431; интернет-адрес a_ermakov@ukr.net и
lubaermachok@mail.ru