бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда

Формула изобретения

1. Бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда, включающий в себя четыре информационно-управляющие системы, каждая из которых содержит антенну спутниковой навигационной системы, приемник спутниковой навигационной системы, бортовую цифровую вычислительную машину, первое долговременное запоминающее устройство, трехосный акселерометр, адаптер последовательных интерфейсов, адаптер магистральных каналов информационного обмена, блок ввода-вывода, системную интерфейсную магистраль, устройство контроля исправности системы, реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, при этом к входу приемника спутниковой навигационной системы подключена антенна спутниковой навигационной системы, интерфейсный вход-выход приемника спутниковой навигационной системы соединен с первым входом-выходом адаптера последовательных интерфейсов, второй вход-выход которого является входом-выходом первого последовательного интерфейса, третий вход-выход адаптера последовательных интерфейсов является входом-выходом второго последовательного интерфейса, четвертый вход-выход адаптера последовательных интерфейсов является входом-выходом третьего последовательного интерфейса, пятый вход-выход адаптера последовательных интерфейсов является входом-выходом четвертого последовательного интерфейса, бортовая цифровая вычислительная машина, первое долговременное запоминающее устройство, адаптер последовательных интерфейсов, адаптер магистральных каналов информационного обмена, блок ввода-вывода и устройство контроля исправности системы соединены посредством системной интерфейсной магистрали, магистральный канал информационного обмена от первого выхода адаптера магистральных каналов информационного обмена проходит через контакты реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением и образует вход-выход второго магистрального канала информационного обмена, второй вход-выход адаптера магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом третьего магистрального канала информационного обмена, третий вход-выход адаптера магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом первого магистрального канала информационного обмена, первый, второй и третий входы блока ввода-вывода являются соответственно первым, вторым и третьим входами сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, первый, второй и третий выходы трехосного акселерометра соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока ввода-вывода, седьмой и восьмой входы блока ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, девятый и десятый входы блока ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса, одиннадцатый вход блока ввода-вывода является входом исправности дублирующей системы, выход устройства контроля исправности системы соединен с управляющим входом реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, выход сигнала состояния которого является выходом сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, в головном и хвостовом вагонах установлены по две информационно-управляющие системы, в головном вагоне вход-выход второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы головного вагона соединен с входом-выходом второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы головного вагона, выход сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы головного вагона соединен с входом сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы головного вагона, выход сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы головного вагона соединен с входом сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы головного вагона, вход-выход третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы головного вагона соединен с входом-выходом третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы хвостового вагона, вход-выход третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы головного вагона соединен с входом-выходом третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы хвостового вагона, в хвостовом вагоне вход-выход второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы хвостового вагона соединен с входом-выходом второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы хвостового вагона, выход сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы хвостового вагона соединен с входом сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы хвостового вагона, выход сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы хвостового вагона соединен с входом сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы хвостового вагона.

2. Бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда по п.1, в котором в каждой информационно-управляющей системе блок ввода-вывода содержит первый ключ, второй ключ, третий ключ, четвертый ключ, пятый ключ, шестой ключ, инструментальный дифференциальный усилитель, первый фильтр нижних частот, второй фильтр нижних частот, повторитель, первый мультиплексор, первый аналого-цифровой преобразователь, второй мультиплексор, третий мультиплексор, четвертый мультиплексор, третий фильтр нижних частот, четвертый фильтр нижних частот, пятый фильтр нижних частот, первое устройство согласования, второе устройство согласования, третье устройство согласования, пятый мультиплексор, шестой мультиплексор, седьмой мультиплексор, восьмой мультиплексор, девятый мультиплексор, десятый мультиплексор, первый счетчик, второй счетчик, первое буферное запоминающее устройство, второй аналого-цифровой преобразователь, цифровой сигнальный процессор, цифроаналоговый преобразователь, регистр, устройство управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, оперативное запоминающее устройство, второе долговременное запоминающее устройство, внутреннюю интерфейсную магистраль, второе буферное запоминающее устройство, седьмой ключ, первое устройство определения направления вращения, второе устройство определения направления вращения, одиннадцатый мультиплексор, при этом первый и третий входы блока ввода-вывода образованы первыми выводами второго и пятого ключей, второй вход блока ввода-вывода образован соединенными между собой первыми выводами третьего и четвертого ключей, первый вывод первого ключа соединен с точкой с нулевым потенциалом, первый вывод шестого ключа соединен с вторыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров и с выходом цифроаналогового преобразователя, четвертый, пятый и шестой входы блока ввода-вывода образованы первыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров, вторые выводы первого, второго и третьего ключей соединены между собой и соединены с неинвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя, вторые выводы четвертого, пятого и шестого ключей соединены между собой и соединены с инвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя, выход инструментального дифференциального усилителя соединен с входом первого фильтра нижних частот, выход которого соединен с входом второго фильтра нижних частот и с первым входом пятого мультиплексора, выход второго фильтра нижних частот соединен с входом повторителя, выход которого соединен с первым входом первого мультиплексора, выход второго мультиплексора соединен с входом третьего фильтра нижних частот, выход которого соединен с вторым входом первого мультиплексора и входом первого устройства согласования, выход которого соединен с вторым входом пятого мультиплексора, выход третьего мультиплексора соединен с входом четвертого фильтра нижних частот, выход которого соединен с третьим входом первого мультиплексора и входом второго устройства согласования, выход которого соединен с третьим входом пятого мультиплексора, выход четвертого мультиплексора соединен с входом пятого фильтра нижних частот, выход которого соединен с четвертым входом первого мультиплексора и входом третьего устройства согласования, выход которого соединен с четвертым входом пятого мультиплексора, выход первого мультиплексора соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход пятого мультиплексора соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя, второй аналого-цифровой преобразователь, цифроаналоговый преобразователь и оперативное запоминающее устройство соединены своими входами-выходами с соответствующими входами-выходами цифрового сигнального процессора, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока ввода-вывода образованы первыми входами соответственно шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров, вторые входы которых соединены между собой и соединены с первым выводом седьмого ключа и через резистор - с источником сигнала логической единицы, второй вывод седьмого ключа соединен с источником сигнала логического нуля, выход шестого мультиплексора соединен с входом первого счетчика и первым входом первого устройства определения направления вращения, выход седьмого мультиплексора соединен с вторым входом первого устройства определения направления вращения, выход восьмого мультиплексора соединен с входом второго счетчика и первым входом второго устройства определения направления вращения, выход девятого мультиплексора соединен с вторым входом второго устройства определения направления вращения, выходы первого счетчика, второго счетчика, первого устройства определения направления вращения, второго устройства определения направления вращения и десятого мультиплексора соединены с соответствующими входами одиннадцатого мультиплексора, к одиннадцатому мультиплексору подключены также первое и второе буферные запоминающие устройства и внутренняя интерфейсная магистраль, с управляющим входом одиннадцатого мультиплексора соединен выход сигналов управления устройства управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, первый выход регистра соединен с управляющими входами шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров, второй выход регистра соединен с управляющими входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров, третий выход регистра соединен с управляющими входами первого и шестого ключей, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы регистра соединены с управляющими входами соответственно второго, третьего, четвертого и пятого ключей, восьмой выход регистра соединен с управляющим входом седьмого ключа, первый аналого-цифровой преобразователь, первое буферное запоминающее устройство, цифровой сигнальный процессор, регистр, устройство управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, второе долговременное запоминающее устройство соединены между собой посредством внутренней интерфейсной магистрали, вход-выход системной интерфейсной магистрали блока ввода-вывода образован соответствующим входом-выходом устройства управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, устройство контроля исправности системы содержит третье буферное запоминающее устройство, регистр сдвига, формирователь импульсов, усилитель, конденсатор, при этом третье буферное запоминающее устройство подключено к системной интерфейсной магистрали, выход третьего буферного запоминающего устройства соединен с входом регистра сдвига, выход которого соединен с выходом формирователя импульсов, выход которого соединен с входом усилителя, выход которого является выходом устройства контроля исправности системы, между выходом усилителя и точкой с нулевым потенциалом включен конденсатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области управляющих систем и может быть использовано для управления высокоскоростными поездами.

Наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа является железнодорожная система слежения и управления [1], содержащая антенну спутниковой навигационной системы, приемник спутниковой навигационной системы, вычислительное устройство (процессор), датчик скорости, долговременное запоминающее устройство (устройство хранения данных), устройство отображения информации (дисплей), устройство регистрации данных (регистратор), при этом антенна спутниковой навигационной системы соединена с приемником спутниковой навигационной системы, приемник спутниковой навигационной системы, датчик скорости, долговременное запоминающее устройство, устройство отображения информации, устройство регистрации данных связаны с вычислительным устройством, которое также связано с системой управления движением (образованной системой управления торможением и системой управления тягой), долговременное запоминающее устройство содержит карту маршрута поезда и данные о максимально допустимой скорости движения поезда на каждом участке пути.

Недостатками известной системы является недостаточная степень обеспечения безопасности движения поезда, недостаточная отказоустойчивость, недостаточная точность определения местоположения поезда, его скорости и ускорения в условиях неработоспособности спутниковой навигационной системы и невозможности определения погрешности датчика скорости.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности определения местоположения поезда, в том числе в условиях неработоспособности части источников навигационных данных (спутниковой навигационной системы, импульсных датчиков угловой скорости колеса, трехосного акселерометра, одной из приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации) и в условиях отсутствия источников данных о местонахождении поезда, расположенных на путях (напольных устройств), повышении степени безопасности движения поезда.

Сущность изобретения заключается в том, что бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда включает в себя четыре информационно-управляющие системы, каждая из которых содержит антенну 1 спутниковой навигационной системы, приемник 2 спутниковой навигационной системы, бортовую цифровую вычислительную машину 3, первое долговременное запоминающее устройство 4, трехосный акселерометр 7, адаптер 8 последовательных интерфейсов, адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена, блок 10 ввода-вывода, системную интерфейсную магистраль 11, устройство 12 контроля исправности системы, реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, при этом к входу приемника 2 спутниковой навигационной системы подключена антенна 1 спутниковой навигационной системы, интерфейсный вход-выход приемника 2 спутниковой навигационной системы соединен с первым входом-выходом адаптера 8 последовательных интерфейсов, второй вход-выход которого является входом-выходом 5 первого последовательного интерфейса, третий вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса, четвертый вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 26 третьего последовательного интерфейса, пятый вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 70 четвертого последовательного интерфейса, бортовая цифровая вычислительная машина 3, первое долговременное запоминающее устройство 4, адаптер 8 последовательных интерфейсов, адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена, блок 10 ввода-вывода и устройство 12 контроля исправности системы соединены между собой посредством системной интерфейсной магистрали 11, магистральный канал информационного обмена от первого выхода адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена проходит через контакты реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением и образует вход-выход 22 второго магистрального канала информационного обмена, второй вход-выход адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена, третий вход-выход адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом 6 первого магистрального канала информационного обмена, первый, второй и третий входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым, вторым и третьим входами 14, 15 и 16 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, первый, второй и третий выходы трехосного акселерометра 7 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока 10 ввода-вывода, седьмой и восьмой входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами 17 и 18 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, девятый и десятый входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами 19 и 20 сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса, одиннадцатый вход блока 10 ввода-вывода является входом 21 исправности дублирующей системы, выход устройства 12 контроля исправности системы соединен с управляющим (У) входом реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, выход сигнала состояния (С) которого является выходом 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, в головном и хвостовом вагонах установлены по две информационно-управляющие системы, в головном вагоне вход-выход 25 второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона, вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона, вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона соединен с входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона, в хвостовом вагоне вход-выход 25 второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона соединен с входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона.

Блок 10 ввода-вывода содержит, в частности, первый ключ 27, второй ключ 28, третий ключ 29, четвертый ключ 30, пятый ключ 31, шестой ключ 32, инструментальный дифференциальный усилитель 33, первый фильтр 34 нижних частот, второй фильтр 35 нижних частот, повторитель 36, первый мультиплексор 37, первый аналого-цифровой преобразователь 38, второй мультиплексор 39, третий мультиплексор 40, четвертый мультиплексор 41, третий фильтр 42 нижних частот, четвертый фильтр 43 нижних частот, пятый фильтр 44 нижних частот, первое устройство 45 согласования, второе устройство 46 согласования, третье устройство 47 согласования, пятый мультиплексор 48, шестой мультиплексор 49, седьмой мультиплексор 50, восьмой мультиплексор 51, девятый мультиплексор 52, десятый мультиплексор 53, первый счетчик 54, второй счетчик 55, первое буферное запоминающее устройство 56, второй аналого-цифровой преобразователь 57, цифровой сигнальный процессор 58, цифроаналоговый преобразователь 59, регистр 60, устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, оперативное запоминающее устройство 62, второе долговременное запоминающее устройство 63, внутреннюю интерфейсную магистраль 64, второе буферное запоминающее устройство 65, седьмой ключ 71, первое устройство 72 определения направления вращения, второе устройство 73 определения направления вращения, одиннадцатый мультиплексор 74, при этом первый и третий входы блока 10 ввода-вывода образованы первыми выводами второго и пятого ключей 28 и 31, второй вход блока 10 ввода-вывода образован соединенными вежду собой первыми выводами третьего и четвертого ключей 29 и 30, первый вывод первого ключа 27 соединен с точкой с нулевым потенциалом, первый вывод шестого ключа 32 соединен с вторыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41 и с выходом цифроаналогового преобразователя 59, четвертый, пятый и шестой входы блока 10 ввода-вывода образованы первыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41, вторые выводы первого, второго и третьего ключей 27, 28 и 29 соединены между собой и соединены с неинвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя 33, вторые выводы четвертого, пятого и шестого ключей 30, 31 и 32 соединены между собой и соединены с инвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя 33, выход инструментального дифференциального усилителя 33 соединен с входом первого фильтра 34 нижних частот, выход которого соединен с входом второго фильтра 35 нижних частот и с первым входом пятого мультиплексора 48, выход второго фильтра 35 нижних частот соединен с входом повторителя 36, выход которого соединен с первым входом первого мультиплексора 37, выход второго мультиплексора 39 соединен с входом третьего фильтра 42 нижних частот, выход которого соединен с вторым входом первого мультиплексора 37 и входом первого устройства 45 согласования, выход которого соединен с вторым входом пятого мультиплексора 48, выход третьего мультиплексора 40 соединен с входом четвертого фильтра 43 нижних частот, выход которого соединен с третьим входом первого мультиплексора 37 и входом второго устройства 46 согласования, выход которого соединен с третьим входом пятого мультиплексора 48, выход четвертого мультиплексора 41 соединен с входом пятого фильтра 44 нижних частот, выход которого соединен с четвертым входом первого мультиплексора 37 и входом третьего устройства 47 согласования, выход которого соединен с четвертым входом пятого мультиплексора 48, выход первого мультиплексора 37 соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 38, выход пятого мультиплексора 48 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 57, второй аналого-цифровой преобразователь 57, цифроаналоговый преобразователь 59 и оперативное запоминающее устройство 62 соединены своими входами-выходами с соответствующими входами-выходами цифрового сигнального процессора 58, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока 10 ввода-вывода образованы первыми входами соответственно шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров 49, 50, 51, 52 и 53, вторые входы которых соединены между собой и соединены с первым выводом седьмого ключа 71 и через резистор - с источником сигнала логической единицы, второй вывод седьмого ключа 71 соединен с источником сигнала логического нуля, выход шестого мультиплексора 49 соединен с входом первого счетчика 54 первым входом первого устройства 72 определения направления вращения, выход седьмого мультиплексора 50 соединен с вторым входом первого устройства 72 определения направления вращения, выход восьмого мультиплексора 51 соединен с входом второго счетчика 55 и первым входом второго устройства 73 определения направления вращения, выход девятого мультиплексора 52 соединен с вторым входом второго устройства 73 определения направления вращения, выходы первого счетчика 54, второго счетчика 55, первого устройства 72 определения направления вращения, второго устройства 73 определения направления вращения и десятого мультиплексора 53 соединены с соответствующими входами одиннадцатого мультиплексора 74, к одиннадцатому мультиплексору 74 подключены также первое и второе буферные запоминающие устройства 56 и 65, к одиннадцатому мультиплексору 74 подключена и внутренняя интерфейсная магистраль 64, с управляющим (У) входом одиннадцатого мультиплексора 74 соединен выход сигналов управления (У) устройства 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, первый выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров 49, 50, 51, 52 и 53, второй выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41, третий выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами первого и шестого ключей 27 и 32, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы регистра 60 соединены с управляющими (У) входами соответственно второго, третьего, четвертого и пятого ключей 28, 29, 30 и 31, восьмой выход регистра 60 соединен с управляющим (У) входом седьмого ключа 71, первый аналого-цифровой преобразователь 38, первое буферное запоминающее устройство 56, цифровой сигнальный процессор 58, регистр 60, устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, второе долговременное запоминающее устройство 63 соединены между собой посредством внутренней интерфейсной магистрали 64, вход-выход системной интерфейсной магистрали блока 10 ввода-вывода образован соответствующим входом-выходом устройства 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью.

Устройство 12 контроля исправности системы содержит, в частности, третье буферное запоминающее устройство 75, регистр 66 сдвига, формирователь 67 импульсов, усилитель 68, конденсатор 69, при этом третье буферное запоминающее устройство 75 подключено к системной интерфейсной магистрали, выход третьего буферного запоминающего устройства 75 соединен с входом регистра 66 сдвига, выход которого соединен с выходом формирователя 67 импульсов, выход которого соединен с входом усилителя 68, выход которого является выходом устройства 12 контроля исправности системы, между выходом усилителя 68 и точкой с нулевым потенциалом включен конденсатор 69.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - функциональная схема информационно-управляющей системы,

на фиг.2 - функциональная схема блока ввода-вывода,

на фиг.3 - функциональная схема устройства контроля исправности системы,

на фиг.4 - функциональная схема бортового информационно-управляющего комплекса.

На чертежах обозначены:

1 - антенна спутниковой навигационной системы;

2 - приемник спутниковой навигационной системы;

3 - бортовая цифровая вычислительная машина;

4 - первое долговременное запоминающее устройство;

5 - вход-выход первого последовательного интерфейса;

6 - вход-выход первого магистрального канала информационного обмена;

7 - трехосный акселерометр;

8 - адаптер последовательных интерфейсов;

9 - адаптер магистральных каналов информационного обмена;

10 - блок ввода-вывода;

11 - системная интерфейсная магистраль;

12 - устройство контроля исправности системы;

13 - реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением;

14 - первый вход сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации;

15 - второй вход сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации;

16 - третий вход сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации;

17 - первый вход сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса;

18 - второй вход сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса;

19 - первый вход сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса;

20 - второй вход сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса;

21 - вход сигнала исправности дублирующей системы;

22 - вход-выход второго магистрального канала информационного обмена;

23 - вход-выход третьего магистрального канала информационного обмена;

24 - выход сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением;

25 - вход-выход второго последовательного интерфейса;

26 - вход-выход третьего последовательного интерфейса;

27 - первый ключ;

28 - второй ключ;

29 - третий ключ;

30 - четвертый ключ;

31 - пятый ключ;

32 - шестой ключ;

33 - инструментальный дифференциальный усилитель;

34 - первый фильтр нижних частот;

35 - второй фильтр нижних частот;

36 - повторитель;

37 - первый мультиплексор;

38 - первый аналого-цифровой преобразователь;

39 - второй мультиплексор;

40 - третий мультиплексор;

41 - четвертый мультиплексор;

42 - третий фильтр нижних частот;

43 - четвертый фильтр нижних частот;

44 - пятый фильтр нижних частот;

45 - первое устройство согласования;

46 - второе устройство согласования;

47 - третье устройство согласования;

48 - пятый мультиплексор;

49 - шестой мультиплексор;

50 - седьмой мультиплексор;

51 - восьмой мультиплексор;

52 - девятый мультиплексор;

53 - десятый мультиплексор;

54 - первый счетчик;

55 - второй счетчик;

56 - первое буферное запоминающее устройство;

57 - второй аналого-цифровой преобразователь;

58 - цифровой сигнальный процессор;

59 - цифроаналоговый преобразователь;

60 - регистр;

61 - устройство управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью;

62 - оперативное запоминающее устройство;

63 - второе долговременное запоминающее устройство;

64 - внутренняя интерфейсная магистраль;

65 - второе буферное запоминающее устройство;

66 - регистр сдвига;

67 - формирователь импульсов;

68 - усилитель;

69 - конденсатор;

70 - вход-выход четвертого последовательного интерфейса;

71 - седьмой ключ;

72 - первое устройство определения направления вращения;

73 - второе устройство определения направления вращения;

74 - одиннадцатый мультиплексор;

75 - третье буферное запоминающее устройство;

76 - первая информационно-управляющая система головного вагона;

77 - вторая информационно-управляющая система головного вагона;

78 - панель управления и индикации головного вагона;

79 - устройство регистрации данных головного вагона;

80 - первая приемная катушка автоматической локомотивной сигнализации головного вагона;

81 - вторая приемная катушка автоматической локомотивной сигнализации головного вагона;

82 - первый импульсный датчик угловой скорости колеса головного вагона;

83 - второй импульсный датчик угловой скорости колеса головного вагона;

84 - технологический пульт;

85 - первая информационно-управляющая система хвостового вагона;

86 - вторая информационно-управляющая система хвостового вагона;

87 - панель управления и индикации хвостового вагона;

88 - устройство регистрации данных хвостового вагона;

89 - первая приемная катушка автоматической локомотивной сигнализации хвостового вагона;

90 - вторая приемная катушка автоматической локомотивной сигнализации хвостового вагона;

91 - первый импульсный датчик угловой скорости колеса хвостового вагона;

92 - второй импульсный датчик угловой скорости колеса хвостового вагона;

93 - система управления движением.

Бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда включает в себя четыре информационно-управляющие системы (см. фиг.4), каждая из которых содержит (см. фиг.1) антенну 1 спутниковой навигационной системы, приемник 2 спутниковой навигационной системы, бортовую цифровую вычислительную машину 3 (см., например, [2], [3]), первое долговременное запоминающее устройство 4 (см., например, [4]), трехосный акселерометр 7, адаптер 8 последовательных интерфейсов, адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена (см., например, [5]), блок 10 ввода-вывода, системную интерфейсную магистраль 11, устройство 12 контроля исправности системы, реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, при этом к входу приемника 2 спутниковой навигационной системы подключена антенна 1 спутниковой навигационной системы, интерфейсный вход-выход приемника 2 спутниковой навигационной системы соединен с первым входом-выходом адаптера 8 последовательных интерфейсов, второй вход-выход которого является входом-выходом 5 первого последовательного интерфейса, третий вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса, четвертый вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 26 третьего последовательного интерфейса, пятый вход-выход адаптера 8 последовательных интерфейсов является входом-выходом 70 четвертого последовательного интерфейса, бортовая цифровая вычислительная машина 3, первое долговременное запоминающее устройство 4, адаптер 8 последовательных интерфейсов, адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена, блок 10 ввода-вывода и устройство 12 контроля исправности системы соединены между собой посредством системной интерфейсной магистрали 11, магистральный канал информационного обмена от первого выхода адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена проходит через контакты реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением и образует вход-выход 22 второго магистрального канала информационного обмена, второй вход-выход адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена, третий вход-выход адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена является входом-выходом 6 первого магистрального канала информационного обмена, первый, второй и третий входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым, вторым и третьим входами 14, 15 и 16 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, первый, второй и третий выходы трехосного акселерометра 7 соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами блока 10 ввода-вывода, седьмой и восьмой входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами 17 и 18 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, девятый и десятый входы блока 10 ввода-вывода являются соответственно первым и вторым входами 19 и 20 сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса, одиннадцатый вход блока 10 ввода-вывода является входом 21 исправности дублирующей системы, выход устройства 12 контроля исправности системы соединен с управляющим (У) входом реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, выход сигнала состояния (С) которого является выходом 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением.

В головном и хвостовом вагонах установлены по две информационно-управляющие системы (см. фиг.4), в головном вагоне вход-выход 25 второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона, вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы 76 головного вагона соединен с входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона, вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы 77 головного вагона соединен с входом-выходом 23 третьего магистрального канала информационного обмена второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона.

В хвостовом вагоне вход-выход 25 второго последовательного интерфейса первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона соединен с входом-выходом 25 второго последовательного интерфейса второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона, выход 24 сигнала состояния реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением второй информационно-управляющей системы 86 хвостового вагона соединен с входом 21 сигнала исправности дублирующей системы первой информационно-управляющей системы 85 хвостового вагона. Вход-выход 5 первого последовательного интерфейса является входом-выходом последовательного интерфейса связи с панелью управления и индикации. Вход-выход 25 второго последовательно интерфейса является входом-выходом последовательного интерфейса связи с дублирующей системой. Вход-выход 26 третьего последовательного интерфейса является входом-выходом дополнительного последовательного интерфейса. Вход-выход 70 четвертого последовательного интерфейса является входом-выходом последовательного интерфейса связи с технологическим пультом. Вход-выход 6 первого магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена с устройством регистрации данных. Вход-выход 22 второго магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена с системой управления движением. В информационно-управляющих системах головного вагона вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена с информационно-управляющей системой хвостового вагона. В информационно-управляющих системах хвостового вагона вход-выход 23 третьего магистрального канала информационного обмена является входом-выходом магистрального канала информационного обмена с информационно-управляющей системой головного вагона. При этом вагон являются головным или хвостовым в зависимости от направления движения поезда.

В основном режиме работы бортового информационно-управляющего комплекса для управления движением поезда используются данные от трех информационно-управляющих систем (двух информационно-управляющих систем головного вагона и одной информационно-управляющей системы хвостового вагона). При этом используется мажоритарный режим: если данные (данные о местоположении поезда, его скорости и ускорении, а также данные о цвете огня светофора, полученного в результате декодирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации), полученные от двух информационно-управляющих систем из трех совпадают, то они считаются достоверными. Если данные, полученные от третьей информационно-управляющей системы отличаются на величину более установленного порога или не совпадает декодированный цвет огня светофора, то данные от этой информационно-управляющей системы на данном такте работы игнорируются, и информация об этом фиксируется (в первом долговременном запоминающем устройстве 4 формируется карточка сбоев): в первое долговременное запоминающее устройство 4 записывается информация о моменте сбоя, данные о местоположении поезда, его скорости и ускорении, данные о цвете огня светофора, полученного в результате декодирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации. В первое долговременное запоминающее устройство 4 может также записываться и другая диагностическая информация о работе информационно-управляющих систем и бортового информационно-управляющего комплекса в целом. Если количество сбоев, зафиксированных в карточке сбоев за определенное время, превышает установленной порог, то фиксируется признак отказа информационно-управляющей системы. В эту информационно-управляющую систему выдается соответствующее сообщение, и производится ее отключение и замещение на четвертую информационно-управляющую систему, находящуюся в горячем резерве.

При отказе двух информационно-управляющих систем дальнейшая работа производится в усеченном режиме. В этом случае из двух оставшихся работоспособными информационно-управляющих систем ведущей назначается та, у которой в карточке сбоев содержится меньшее значение количества зафиксированных сбоев.

Информационно-управляющие системы хвостового вагона используют информацию о сигналах приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, получаемую от информационно-управляющих систем головного вагона по магистральным каналам информационного обмена (через входы-выходы 23 третьего магистрального канала информационного обмена). Приемные катушки автоматической локомотивной сигнализации хвостового вагона не используются. При этом в системах хвостового вагона вычисление местоположения поезда производится с учетом длины поезда.

Приемник 2 спутниковой навигационной системы принимает сигналы искусственных спутников Земли глобальной навигационной системы, например ГЛОНАСС или NAVSTAR и определяет по этим данным географические координаты поезда, его скорость, а также время по Гринвичу, курсовой угол, признак достоверности данных и другие данные в соответствии с известными протоколами обмена с приемниками спутниковой навигационной системы (например, протоколами TSIP, TAIP, NMEA).

Бортовая цифровая вычислительная машина 3 содержит процессор, оперативное запоминающее устройство, долговременное запоминающее устройство, являющееся электроперепрограммируемым запоминающим устройством, контроллер прерываний, входы-выходы последовательных интерфейсов. Бортовая цифровая вычислительная машина 3 обеспечивает отработку информации, поступающей от приемника 2 спутниковой навигационной системы, от датчиков (приемных катушек) автоматической локомотивной сигнализации, трехосного акселерометра 7, импульсных датчиков угловой скорости колеса, а также информации, поступающей по каналам связи, обеспечивает комплексирование получаемых навигационных данных (комплексирование данных, получаемых от спутниковой навигационной системы, от трехосного акселерометра 7, импульсных датчиков угловой скорости колеса), в том числе с использованием данных из электронной карты пути и выдачу итоговой навигационной информации в систему управления движением (в систему управления двигателями поезда и управления всеми системами торможения), в устройство отображения информации панели управления и индикации и в устройство регистрации данных. Кроме этого бортовая цифровая вычислительная машина 3 осуществляет выработку команд управления для системы управления движением: команды включения торможения (заданной ступени торможения) при превышении заданных ограничений скорости или команд управления торможением и тягой в режиме автоведения поезда.

Первое долговременное запоминающее устройство 4 служит для хранения информации о маршруте поезда (электронную карту пути) и о рейсовом задании, которое включает в себя заданное расписание движение поезда и информацию об ограничениях скорости движения поезда на каждом участке пути.

Электронная карта пути содержит следующую информацию.

Информацию о станциях, которая включает в себя:

- местоположение оси станции (километр, пикет, смещение);

- имя станции.

Информацию о парках, которая включает в себя:

- номер парка;

- имя парка.

Информацию о путях, которая включает в себя:

- номер пути;

- номер парка;

- признак главный путь/не главный путь;

- признак присутствия контактной сети;

- признак нечетный/четный/смешанный;

- код типа пути;

- местоположение начала полезной длины пути (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- местоположение конца полезной длины пути (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о линиях электропередачи, которая включает в себя:

- местоположение (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о путепроводах, которая включает в себя:

- местоположение (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о тоннелях, которая включает в себя:

- местоположение начала зоны тоннеля (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- местоположение конца зоны тоннеля (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о нейтральных вставках контактной сети, которая включает в себя:

- местоположение начала зоны нейтральной вставки (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- местоположение конца зоны нейтральной вставки (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- мощность контактной сети после конца зоны нейтральной вставки;

- частота контактной сети после конца зоны нейтральной вставки;

- уровень помех контактной сети.

Информацию о переездах, которая включает в себя:

- код категории переезда;

- признак типа переезда (охраняемый/неохраняемый);

- местоположение оси переезда (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- признак наличия автоматической локомотивной сигнализации в нечетном направлении (есть/нет);

- местоположение изолированного стыка нечетного направления (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- признак наличия автоматической локомотивной сигнализации в четном направлении (есть/нет);

- местоположение изолированного стыка четного направления (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о светофорах, которая включает в себя:

- номер пути;

- имя светофора или номер парка;

- код литеры обозначения;

- номер в обозначении;

- код литеры примыкания;

- широта;

- долгота;

- курсовой угол;

- местоположение (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- код типа сигнала автоматической локомотивной сигнализации (непрерывная, частотная, единая непрерывная);

- код типа трансмиттера автоматической локомотивной сигнализации;

- код типа светофора;

- признак включен или нет в централизацию;

- признак поездной/маневровый;

- признак правильного/неправильного пути;

- признак нечетного/четного направления;

- признак групповой/не групповой;

- признак нормально горящий/нормально не горящий;

- признак имеет/не имеет маршрутный указатель;

- признак имеет/не имеет повторительную головку;

- признак имеет/не имеет пригласительный сигнал;

- признак имеет/не имеет зеленую светящуюся полосу.

Информацию о изолированных стыках, не имеющих светофоров, которая включает в себя:

- признак нечетного/четного направления;

- код типа трансмиттера автоматической локомотивной сигнализации;

- местоположение изолированного стыка (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о точках ограничения скорости (допустимые скорости движения), которая включает в себя:

- признак нечетного/четного направления;

- значение скорости;

- местоположение точки ограничения скорости (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о пикетах (не спрямленных), которая включает в себя:

- километр;

- пикет;

- длина пикета;

- уклон пикета;

- номер пути.

Информацию о кривых, которая включает в себя:

- номер пути;

- номер парка;

- радиус кривой;

- длина кривой;

- местоположение начала кривой (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о стрелочных переводах, которая включает в себя:

- номер стрелочного перевода;

- номер парка;

- номер пути, с которого переводит стрелочный перевод;

- номер пути, на который переводит стрелочный перевод;

- радиус стрелочного перевода;

- местоположение стрелочного переда (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- расстояние до предельного столбика;

- допустимая скорость движения по стрелочному переводу;

- код типа рельса;

- код марки крестовины стрелочного перевода;

- номер парного стрелочного перевода;

- признак стрелочного перевода с автовозвратом/без автовозврата;

- признак включен в централизацию/не включен;

- признак нечетного/четного направления;

- признак правый/левый;

- признак перекрестный/одиночный;

- признак нормально замкнутый/нормально разомкнутый;

- признак охранный/не охранный;

- охранное положение (замкнут/разомкнут).

Информацию о платформах, которая включает в себя:

- номер пути;

- номер парка;

- местоположение начала платформы (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции);

- местоположение конца платформы (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информацию о тупиках, которая включает в себя:

- местоположение тупика (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

Информация о границах станций, которая включает в себя:

местоположение (километр, пикет, смещение или координата относительно оси станции).

В качестве первого долговременного запоминающего устройства 4 используется электроперепрограммируемое запоминающее устройство (flash-накопитель). Информация электронной карты пути разделена на отдельные блоки подзагрузки (файлы), каждый из которых содержит информацию об отдельном участке пути. Информация из файлов загружается в оперативное запоминающее устройство бортовой цифровой вычислительной машины 3 по мере прохождения поездом этих участков пути. Загрузка данных из первого долговременного запоминающего устройства 4 в оперативное запоминающее устройство бортовой цифровой вычислительной машины 3 осуществляется блоками подзагрузки, каждый из которых содержит информацию об участке пути:

- на перегоне: данные об отрезке пути между двумя проходными светофорами (в четном и нечетном направлении), а при наличии путевого развития на данном отрезке пути - данные по всем боковым и параллельным путям;

- на станции: все данные о станции, которые включают все данные о всех путях станции и не принадлежащих путям межстрелочных участках, входящих в зону, ограниченную входными светофорами и границами станции с двух сторон.

Для определения местоположения объектов и поезда используются следующие системы координат:

- географическая (широта и долгота);

- железнодорожная (километр, пикет, смещение в пикете);

- счисляемая (расстояние в метрах от точки начала движения);

- станционная (расстояние в метрах от оси станции, положительное для объектов находящихся дальше оси станции в сторону увеличения километража на участке, отрицательное для объектов, находящихся ближе к началу участка, чем ось станции).

К входам-выходам 5 первого последовательного интерфейса первой и второй информационно-управляющей систем 76 и 77 головного вагона подключается панель 78 управления и индикации головного вагона. К входам-выходам 5 первого последовательного интерфейса первой и второй информационно-управляющей систем 85 и 86 хвостового вагона подключается панель 87 управления и индикации хвостового вагона.

Панели 78 и 87 управления и индикации головного и хвостового вагонов предназначены для отображения данных, необходимых машинисту для ведения поезда, которые включают в себя: данные о местоположении поезда (километр и пикет), данные о рекомендуемой скорости поезда, данные о фактической скорости поезда, данные о ближайших трех участка, на которых установлены ограничения скорости, данные о приближении к нейтральным вставкам контактной сети, текущее время, данные о рекомендуемой ступени торможения. Также панели 78 и 87 управления и индикации головного и хвостового вагонов используется для ввода машинистом команд и данных (рейсового задания, данных об ограничениях скорости, команд на переключение режимов работы комплекса). Панели 78 и 87 управления и индикации состоят из устройства отображения информации и специализированной клавиатуры, а также электронно-вычислительной машины с соответствующими адаптерами, которая обеспечивает связь панели управления и индикации с бортовым информационно-управляющим комплексом, а также осуществляет формирование графического изображения на экране устройства отображения информации и передачу введенных при помощи клавиатуры данных. Панели 78 и 87 управления и индикации устанавливается в кабине машиниста в головном и хвостовом вагонах.

Устройства 79 и 88 регистрации данных головного и хвостового вагонов предназначены для сохранения данных о движении поезда: навигационных данных (данных о местоположении поезда, его скорости и ускорении), данных о режимах торможения, тяге, цвете огней светофоров, данных о работе бортового информационно-управляющего комплекса (диагностическая, отладочная информация), а также данных, поступающих через вход-выход 26 третьего последовательного интерфейса. Сохраненные данные в дальнейшем используются для анализа работы всех систем и устройств поезда, а также для анализа возникших в процессе движения аварийных ситуаций. В качестве устройств 79 и 88 регистрации данных могут использоваться накопители на магнитной ленте, накопители на жестких магнитных дисках, долговременные запоминающие устройства на основе энергонезависимых электроперепрограммируемых запоминающих устройств (flash-накопители).

На головном (хвостовом) вагоне поезда устанавливаются две последовательно соединенные приемные катушки 80 (89) и 81 (90) автоматической локомотивной сигнализации. К первому входу 14 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации и соответственно к первому входу блока 10 ввода-вывода подсоединен первый вывод первой приемной катушки 80 (89) автоматической локомотивной сигнализации. К второму входу 15 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации и соответственно к второму входу блока 10 ввода-вывода подсоединены соединенные между собой второй вывод первой приемной катушки 80 (89) автоматической локомотивной сигнализации и первый вывод второй приемной катушки 81 (90) автоматической локомотивной сигнализации. К третьему входу 16 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации и соответственно к третьему входу блока 10 ввода-вывода подсоединен второй вывод второй приемной катушки 81 (90) автоматической локомотивной сигнализации. Инструментальный дифференциальный усилитель 33 в блоке 10 ввода-вывода имеет большое входное сопротивления, что позволяет обеспечить возможность подключения к приемным катушкам автоматической локомотивной сигнализации нескольких информационно-управляющих систем и других систем-потребителей информации автоматической локомотивной сигнализации. Инструментальный дифференциальный усилитель 33 также обеспечивает подавление синфазной помехи и предварительное усиление сигнала.

Трехосный акселерометр 7 измеряет проекции ускорения вагона поезда на три взаимно перпендикулярные оси. Бортовая вычислительная машина 3 осуществляет организацию хода вычислительного процесса и выполнение функциональных алгоритмов, в результате которых осуществляется:

- определение ускорения, скорости и пройденного поездом пути на основании комплексирования информации от трехосного акселерометра 7, приемника 2 спутниковой навигационной системы и двух импульсных датчиков угловой скорости колеса;

- определение по информации, полученной в результате предварительной обработки в блоке 10 ввода-вывода сигналов, полученных от приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, следующих параметров:

а) цвета огня светофора;

б) количества свободных впереди по направлению движения поезда блок-участков (по сигналам единой непрерывной автоматической локомотивной сигнализации - АЛС-ЕН);

в) момента прохождения изолированного стыка;

- периодическое вычисление тормозного пути поезда на основании постоянно уточняемой информации эффективности всех типов тормозов при ручном торможении машинистом (электродинамического торможения, электропневматических тормозов, магнитно-рельсовых тормозов) и о текущей скорости поезда;

- определение местоположения поезда в железнодорожной системе координат (километр, пикет, смещение в пикете);

- корректировка информации о местоположении поезда после обнаружения прохождения точек с известными из электронной карты пути координатами (реперных точек): мест изолированных стыков, криволинейных участков пути, стрелочных переводов и пр.;

- вычисление местоположения точки начала торможения с требуемой ступенью торможения для обеспечения выполнения всех ограничений скорости и вывод этой информации машинисту на экране панели управления и индикации;

- выдачу в систему управления движением с упреждением команд о начале торможения с заданной ступенью торможения в случае определения возможности превышения ограничений скорости или проезда запрещающего сигнала светофора (например, в результате неправильных действий машиниста);

- в случае обнаружения возможности проезда запрещающего сигнала светофора осуществляется полная остановка поезда на расстоянии до светофора с запрещающим сигналом, не меньшем заданного (150 метров);

- определение скатывания поезда при стоянке на наклонном участке пути; многократное вычисление диаметров (тарировка) колес, на которых установлены импульсные датчики угловой скорости колеса (в случае равномерного движения при прохождении участков маршрута между реперными точками).

При решении всех описанных задач бортовая цифровая вычислительная машина 3 использует информацию из электронной карты пути, записанной в первом долговременном запоминающем устройстве 4.

На первый и второй входы 17 и 18 сигналов первого импульсного датчика 82 (91) угловой скорости колеса головного (хвостового) вагонов и, следовательно, на седьмой и восьмой входы блока 10 ввода-вывода поступают две последовательности импульсов. Частота поступающих импульсов пропорциональна угловой скорости вращения колеса, на котором установлен датчик. Сдвиг фаз между этими двумя последовательностями определяется направлением вращения колеса: в зависимости от направления вращения колеса либо последовательность импульсов, поступающая на первый вход 17 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, опережает по фазе последовательность импульсов, поступающую на второй вход 18 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, либо наоборот последовательность импульсов, поступающая на второй вход 18 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса, опережает по фазе последовательность импульсов, поступающую на первый вход 17 сигналов первого импульсного датчика угловой скорости колеса. Аналогичные две последовательности от второго импульсного датчика 83 (92) угловой скорости колеса головного (хвостового) поступают на первый и второй входы 19 и 20 сигналов второго импульсного датчика угловой скорости колеса и, следовательно, на девятый и десятый входы блока 10 ввода-вывода.

Адаптер 8 последовательных интерфейсов обеспечивает обмен информацией по последовательным каналам RS-232, RS-485 и магистрали CAN-Bus. Первый, второй, третий и пятый входы-выходы адаптера 8 последовательных интерфейсов являются входами-выходами канала RS-232, а его четвертый вход-выход - входом-выходом магистрали CAN-Bus. Адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена обеспечивает обмен информацией по магистральным каналам в соответствии с ГОСТ 26765.52-87 (MIL-STD-1553В Notice I и II).

Блок 10 ввода-вывода предназначен для приема сигналов от приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации, трехосного акселерометра 7, импульсных датчиков угловой скорости колеса и сигнала исправности от дублирующей системы. Блок 10 ввода-вывода осуществляет преобразование в цифровую форму, фильтрацию и дешифрацию принятых сигналов автоматической локомотивной сигнализации. Блок 10 ввода-вывода осуществляет преобразование в цифровую форму сигналов трехосного акселерометра 7 и их предварительную обработку, которая включает в себя нормализацию и цифровую фильтрацию. Блок 10 ввода-вывода осуществляет подсчет импульсов, получаемых от импульсных датчиков угловой скорости колеса и определяет направление вращения колес.

Блок 10 ввода-вывода содержит (см. фиг.2), в частности, первый ключ 27, второй ключ 28, третий ключ 29, четвертый ключ 30, пятый ключ 31, шестой ключ 32, инструментальный дифференциальный усилитель 33, первый фильтр 34 нижних частот, второй фильтр 35 нижних частот, повторитель 36, первый мультиплексор 37, первый аналого-цифровой преобразователь 38, второй мультиплексор 39, третий мультиплексор 40, четвертый мультиплексор 41, третий фильтр 42 нижних частот, четвертый фильтр 43 нижних частот, пятый фильтр 44 нижних частот, первое устройство 45 согласования, второе устройство 46 согласования, третье устройство 47 согласования, пятый мультиплексор 48, шестой мультиплексор 49, седьмой мультиплексор 50, восьмой мультиплексор 51, девятый мультиплексор 52, десятый мультиплексор 53, первый счетчик 54, второй счетчик 55, первое буферное запоминающее устройство 56, второй аналого-цифровой преобразователь 57, цифровой сигнальный процессор 58, цифроаналоговый преобразователь 59, регистр 60, устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, оперативное запоминающее устройство 62, второе долговременное запоминающее устройство 63, внутреннюю интерфейсную магистраль 64, второе буферное запоминающее устройство 65, седьмой ключ 71, первое устройство 72 определения направления вращения, второе устройство 73 определения направления вращения, одиннадцатый мультиплексор 74, при этом первый и третий входы блока 10 ввода-вывода образованы первыми выводами второго и пятого ключей 28 и 31, второй вход блока 10 ввода-вывода образован соединенными вежду собой первыми выводами третьего и четвертого ключей 29 и 30, первый вывод первого ключа 27 соединен с точкой с нулевым потенциалом, первый вывод шестого ключа 32 соединен с вторыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41 и с выходом цифроаналогового преобразователя 59, четвертый, пятый и шестой входы блока 10 ввода-вывода образованы первыми входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41, вторые выводы первого, второго и третьего ключей 27, 28 и 29 соединены между собой и соединены с неинвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя 33, вторые выводы четвертого, пятого и шестого ключей 30, 31 и 32 соединены между собой и соединены с инвертирующим входом инструментального дифференциального усилителя 33, выход инструментального дифференциального усилителя 33 соединен с входом первого фильтра 34 нижних частот, выход которого соединен с входом второго фильтра 35 нижних частот и с первым входом пятого мультиплексора 48, выход второго фильтра 35 нижних частот соединен с входом повторителя 36, выход которого соединен с первым входом первого мультиплексора 37, выход второго мультиплексора 39 соединен с входом третьего фильтра 42 нижних частот, выход которого соединен с вторым входом первого мультиплексора 37 и входом первого устройства 45 согласования, выход которого соединен с вторым входом пятого мультиплексора 48, выход третьего мультиплексора 40 соединен с входом четвертого фильтра 43 нижних частот, выход которого соединен с третьим входом первого мультиплексора 37 и входом второго устройства 46 согласования, выход которого соединен с третьим входом пятого мультиплексора 48, выход четвертого мультиплексора 41 соединен с входом пятого фильтра 44 нижних частот, выход которого соединен с четвертым входом первого мультиплексора 37 и входом третьего устройства 47 согласования, выход которого соединен с четвертым входом пятого мультиплексора 48, выход первого мультиплексора 37 соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя 38, выход пятого мультиплексора 48 соединен с входом второго аналого-цифрового преобразователя 57, второй аналого-цифровой преобразователь 57, цифроаналоговый преобразователь 59 и оперативное запоминающее устройство 62 соединены своими входами-выходами с соответствующими входами-выходами цифрового сигнального процессора 58, седьмой, восьмой, девятый, десятый и одиннадцатый выходы блока 10 ввода-вывода образованы первыми входами соответственно шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров 49, 50, 51, 52 и 53, вторые входы которых соединены между собой и соединены с первым выводом седьмого ключа 71 и через резистор - с источником сигнала логической единицы, второй вывод седьмого ключа 71 соединен с источником сигнала логического нуля, выход шестого мультиплексора 49 соединен с входом первого счетчика 54 и первым входом первого устройства 72 определения направления вращения, выход седьмого мультиплексора 50 соединен с вторым входом первого устройства 72 определения направления вращения, выход восьмого мультиплексора 51 соединен с входом второго счетчика 55 и первым входом второго устройства 73 определения направления вращения, выход девятого мультиплексора 52 соединен с вторым входом второго устройства 73 определения направления вращения, выходы первого счетчика 54, второго счетчика 55, первого устройства 72 определения направления вращения, второго устройства 73 определения направления вращения и десятого мультиплексора 53 соединены с соответствующими входами одиннадцатого мультиплексора 74, к одиннадцатому мультиплексору 74 подключены также первое и второе буферные запоминающие устройства 56 и 65, к одиннадцатому мультиплексору 74 подключена и внутренняя интерфейсная магистраль 64, с управляющим (У) входом одиннадцатого мультиплексора 74 соединен выход сигналов управления (У) устройства 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, первый выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами шестого, седьмого, восьмого, девятого и десятого мультиплексоров 49, 50, 51, 52 и 53, второй выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами второго, третьего и четвертого мультиплексоров 39, 40 и 41, третий выход регистра 60 соединен с управляющими (У) входами первого и шестого ключей 27 и 32, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы регистра 60 соединены с управляющими (У) входами соответственно второго, третьего, четвертого и пятого ключей 28, 29, 30 и 31, восьмой выход регистра 60 соединен с управляющим (У) входом седьмого ключа 71, первый аналого-цифровой преобразователь 38, первое буферное запоминающее устройство 56, цифровой сигнальный процессор 58, регистр 60, устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью, второе долговременное запоминающее устройство 63 соединены между собой посредством внутренней интерфейсной магистрали 64, вход-выход системной интерфейсной магистрали блока 10 ввода-вывода образован соответствующим входом-выходом устройства 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью.

Повторитель 36 является повторителем напряжения и может быть выполнен на основе операционного усилителя с единичной обратной связью.

При исправности обеих приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации используются (подаются на входы инструментального дифференциального усилителя 33) сигналы, поступающие на первый и третий входы 14 и 16 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации (на первый и третий входы блока 10 ввода-вывода). В этом случае второй и пятый ключи 28 и 31 находятся в замкнутом состоянии, а первый, третий, четвертый и шестой ключи 27, 29, 30 и 32 - в разомкнутом.

При неисправности первой приемной катушки используются сигналы, поступающие на второй и третий входы 15 и 16 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации (на второй и третий входы блока 10 ввода-вывода). В этом случае третий и пятый ключи 29 и 31 находятся в замкнутом состоянии, а первый, второй, четвертый и шестой ключи 27, 28, 30 и 32 - в разомкнутом. Второй фильтр 35 нижних частот является фильтром четвертого порядка и может представлять собой два последовательно соединенных фильтров нижних частот второго порядка.

При неисправности второй приемной катушки используются сигналы, поступающие на первый и второй входы 14 и 15 сигналов приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации (на первый и второй входы блока 10 ввода-вывода). В этом случае второй и четвертый ключи 28 и 30 находятся в замкнутом состоянии, а первый, третий, пятый и шестой ключи 27, 29, 31 и 32 - в разомкнутом.

Кроме этого, если первый и шестой ключи 27 и 32 находятся в замкнутом состоянии, а второй, третий, четвертый и пятый 28, 29, 30 и 31 - в разомкнутом, то обеспечивается тестирование и калибровка устройств блока 10 ввода-вывода (инструментального дифференциального усилителя 33, первого и второго фильтров 34 и 35, повторителя 36, первого и пятого мультиплексоров 37 и 48, первого и второго аналого-цифровых преобразователей 38 и 57). В этом случае на вход инструментального дифференциального усилителя 33 подается сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 59.

Сигналы от приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации поступают на входы инструментального дифференциального усилителя 33 и затем проходят через первый фильтр 34 нижних частот. Далее они поступают через второй фильтр 35 нижних частот, повторитель 36 и первый мультиплексор 37 на вход первого аналого-цифрового преобразователя 38, данные которого доступны для чтения по системной интерфейсной магистрали 11 через устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью. При этом декодирование сигналов автоматической локомотивной сигнализации производится в бортовой цифровой вычислительной машине 3. Сигналы с выхода первого фильтра 34 нижних частот также поступают через пятый мультиплексор 48 на вход второго аналого-цифрового преобразователя, данные которого поступают в цифровой сигнальный процессор 58, который осуществляет цифровую фильтрацию полученных сигналов и их декодирование.

Сигналы автоматической локомотивной сигнализации могут представлять собой либо набор импульсов, количество которых, принятых в течение определенного времени (в течение 2 секунд), определяет передаваемый код цвета огня светофора (непрерывная автоматическая локомотивная сигнализация - АЛСН), либо могут представлять собой фазоманипулированные сигналы (единая непрерывная автоматическая локомотивная сигнализация - АЛС-ЕН), при помощи которых кроме кода цвета огня светофора, может предаваться дополнительная информация. Обработка сигналов, представленных последовательностью импульсов, может производиться как по данным от первого аналого-цифрового преобразователя 38 в бортовой цифровой вычислительной машине 3, так и по данным второго аналого-цифрового преобразователя 57 при помощи цифрового сигнального процессора 58. Обработка фазоманипулированных сигналов может производиться только по данным второго аналого-цифрового преобразователя 57 при помощи цифрового сигнального процессора 58.

Цифровой сигнальный процессор 58 осуществляет декодирование как сигналов непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), так и единой непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛС-ЕН). Приоритет единой непрерывной автоматической локомотивной сигнализации выше, чем у непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН) и при обнаружении блоков 10 ввода-вывода сигналов единой непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛС-ЕН) вся дальнейшая работа производится по этим сигналам. При исчезновении сигналов единой непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛС-ЕН) блок 10 ввода-вывода автоматически переключается на работы по сигналам непрерывной автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН). При этом сигналы непрерывной автоматической локомотивной сигнализации декодируются одновременно и цифровым сигнальным процессором 58, и бортовой цифровой вычислительной машиной 3. В случае несоответствия дешифрированного цвета огня светофора полученным цифровым сигнальным процессором 58 и бортовой цифровой вычислительной машиной 3, результирующий цвет огня светофора выбирается исходя из принципа обеспечения максимальной безопасности движения поезда.

Второе долговременное запоминающее устройство 63 предназначено для хранения данных и программ для цифрового сигнального процессора 58. В качестве второго долговременного запоминающего устройства 63 используется электроперепрограммируемое запоминающее устройство (flash-накопитель).

Сигналы трехосного акселерометра 7 через соответственно второй, третий, четвертый мультиплексоры 39, 40, 41 и через третий, четвертый, пятый фильтры 42, 43, 44 нижних частот подаются на второй, третий, четвертый входы первого мультиплексора 37 и через первый, второй, третий устройства 45, 46, 47 согласования на второй, третий, четвертый входы второго мультиплексора 48.

Первое, второе, третье устройства 45, 46, 47 согласования предназначены для преобразования входных сигналов в соответствии с диапазоном входных сигналов второго аналого-цифрового преобразователя 57. Первое, второе, третье устройства 45, 46, 47 согласования могут быть выполнены, в частности, в виде инвертирующего усилителя со смещением выходного уровня сигналов. В общем случае первое, второе, третье устройства 45, 46, 47 согласования могут быть выполнены по другим известным схемам.

Аналогично сигналам приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации сигналы трехосного акселерометра 7 поступают на вход первого аналого-цифрового преобразователя 38, данные которого доступны для чтения по системной интерфейсной магистрали 11, а также на вход второго аналого-цифрового преобразователя 57, данные которого поступают в цифровой сигнальный процессор 58.

Результаты обработки в цифровом сигнальном процессоре 58 и сигналов автоматической локомотивной сигнализации, и сигналов трехосного акселерометра 7 также доступны для чтения по системной интерфейсной магистрали 11.

Второй, третий и четвертый мультиплексоры 39, 40 и 41 позволяют также производить диагностику и калибровку устройств блока 10 ввода-вывода (третьего, четвертого, пятого фильтров 42, 43, 44 нижних частот, первого, второго, третьего устройств 45, 46, 47 согласования, первого и пятого мультиплексоров 37 и 48, первого и второго аналого-цифровых преобразователей 38 и 57). Для этого второй, третий и четвертый мультиплексоры 39, 40 и 41 переводятся в состояние, когда на их выходы передаются сигналы, поступающие на их вторые входы, что позволяет подать на входы третьего, четвертого, пятого фильтров 42, 43, 44 нижних частот сигнал от цифроаналогового преобразователя 59.

Использование двух аналого-цифровых преобразователей позволяет обеспечить совместимость с программно-математическим обеспечением, не поддерживающим работу с цифровым сигнальным процессором 58. В этом случае второй аналого-цифровой преобразователь 57 не используется, однако невозможно декодирование фазоманипулированных сигналов автоматической локомотивной сигнализации, а также снижается точность счисления навигационных параметров по данным трехосного акселерометра 7 и повышается вероятность ошибки (сбоя) при определении момента прохождения изолированного стыка.

Блок ввода-вывода может не содержать второй фильтр 35 нижних частот, повторитель 36, первый мультиплексор 37 и первый аналого-цифровой преобразователь 38. В этом случае обработка сигналов автоматической локомотивной сигнализации и сигналов трехосного акселерометра 7 производится только по данным второго аналого-цифрового преобразователя 57 в цифровом сигнальном процессоре 58.

Сигналы импульсных датчиков угловой скорости колеса поступают через шестой, седьмой, восьмой и девятый мультиплексоры 49, 50, 51 и 52 на первый и второй счетчики 54 и 55, которые осуществляют подсчет импульсов датчиков, а также на первое и второе устройства 72 и 73 определения направления вращения.

Данные от первого и второго счетчиков 54 и 55, от первого и второго устройств 72 и 73 определения направления вращения, а также сигнал, поступающий на одиннадцатый вход блока 10 ввода-вывода, поступают через одиннадцатый мультиплексор 74 на входы первого буферного запоминающего устройства 56. Поступившие данные периодически записываются в первое буферное запоминающее устройство 56. При этом возможен обмен данными по системной интерфейсной магистрали 11 с вторым буферным запоминающим устройством 65 (пересылка данных в бортовую цифровую вычислительную машину 3). При заполнении первого буферного запоминающего устройства 56 под управлением устройства 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью (по команде, полученной по системной интерфейсной магистрали 11) происходит переключение одиннадцатого мультиплексора 74, и данные от первого и второго счетчиков 54 и 55, от первого и второго устройства 72 и 73 определения направления вращения, а также сигнал, поступающий на одиннадцатый вход блока 10 ввода-вывода, начинают поступать на входы второго буферного запоминающего устройства 65. При этом обмен данными по системной интерфейсной магистрали 11 осуществляется с первым буферным запоминающим устройством 56.

Шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый мультиплексоры 49, 50, 51, 52 и 53, а также седьмой ключ 71 позволяют осуществлять диагностику устройств блока 10 ввода-вывода (первого и второго счетчиков 54 и 55, первого и второго устройств 72 и 73 определения направления вращения, первого и второго буферных запоминающих устройств 56 и 65, одиннадцатого мультиплексора 74). Для этого шестой, седьмой, восьмой, девятый и десятый мультиплексоры 49, 50, 51, 52 и 53 переводятся в состояние, когда на их выходы передаются сигналы, поступающие на их вторые входы, что позволяет подать на входы первого и второго счетчиков 54 и 55, первого и второго устройств 72 и 73 определения направления вращения, соответствующие входы первого и второго буферных запоминающих устройств 56 и 65 в зависимости от состояния седьмого ключа 71 либо сигнал логической единицы, либо сигнал логического нуля.

Для управления первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым ключами 27, 28, 29, 30, 31, 32 и 71, а также вторым, третьим, четвертым, шестым, седьмым, восьмым, девятым и десятым мультиплексорами 39, 40, 41, 49, 50, 51, 52, 53 используется регистр 60, соответствующие выходы которого соединены с управляющими (У) входами ключей и мультиплексоров.

Первый и второй счетчики 54 и 55, первое и второе устройства 72 и 73 определения направления вращения, одиннадцатый мультиплексор 74, первое и втрое буферные запоминающие устройства 56 и 65, регистр 60, устройство 61 управления и сопряжения с системной интерфейсной магистралью могут быть выполнены на основе микросхемы программируемой логики.

Системная интерфейсная магистраль 11 выполнена с соответствии со стандартом VMEbus ANSI/IEEE 1014-1987 (IEC 821 и 297). Системная интерфейсная магистраль 11 служит для обеспечения информационного обмена между бортовой цифровой вычислительной машиной 3, первым долговременным запоминающим устройством 4, адаптером 8 последовательных интерфейсов, адаптером 9 магистральных каналов информационного обмена, блоком 10 ввода-вывода, устройством 12 контроля исправности системы. Выполнение системной интерфейсной магистрали 11 в виде стандартной магистрали позволяет использовать стандартные устройства расширения (адаптеры, блоки ввода-вывода, запоминающие устройства и т.д.), что позволяет значительно упростить расширение возможностей системы.

Устройство 12 контроля исправности системы содержит, в частности, третье буферное запоминающее устройство 75, регистр 66 сдвига, формирователь 67 импульсов, усилитель 68, конденсатор 69, при этом третье буферное запоминающее устройство 75 подключено к системной интерфейсной магистрали, выход третьего буферного запоминающего устройства 75 соединен с входом регистра 66 сдвига, выход которого соединен с выходом формирователя 67 импульсов, выход которого соединен с входом усилителя 68, выход которого является выходом устройства 12 контроля исправности системы, между выходом усилителя 68 и точкой с нулевым потенциалом включен конденсатор 69.

В устройстве 12 контроля исправности системы в третье буферное запоминающее устройство 75 по системной интерфейсной магистрали 11 записываются данные, вырабатываемые бортовой цифровой вычислительной машиной 3. Эти данные из третьего буферного запоминающего устройства 75 последовательно переписываются в регистр 66 сдвига, из которого побитно выдаются в формирователь 67 импульсов. Формирователь 67 импульсов при изменении состояния сигнала на его входе формирует на своем выходе импульс определенной длительности. Поступающие с выхода формирователя 67 импульсы после усиления в усилителе 68 обеспечивают зарядку конденсатора 69, и на выходе устройства 12 контроля исправности системы формируется сигнал высокого уровня, который обеспечивает замкнутое состояние контактов реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением. В случае прекращения записи данных в третье буферное запоминающее устройство 75 по системной интерфейсной магистрали 11 прекращается их выдача в регистр 66 сдвига и побитная их выдача на вход формирователя 67 импульсов. Прекращается выдача импульсов на вход усилителя 68 и прекращается зарядка конденсатора 69, который разряжается, что приводит к установлению на выходе устройства 12 контроля исправности системы через некоторое время (в результате разряда конденсатора 69 через обмотку реле 13) сигнала низкого уровня, что, в свою очередь, приводит к размыканию контактов реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением. Реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением после размыкания его контактов не может автоматически перейти в замкнутое состояние при появлении на его управляющем (У) входе вновь сигнала высокого уровня. Для перевода контактов реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением в замкнутое состояние после отключения в конструкции устройства 12 контроля исправности системы предусмотрен орган ручного включения реле 13. Реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением также имеет выход сигнала состояния (С) своих контактов, что позволяет обеспечить выдачу сигнала исправности системы в дублирующую систему и в прочие устройства и системы поезда (устройства регистрации, устройства сигнализации и т.п.).

Бортовой информационно-управляющий комплекс работает следующим образом. После включения комплекса в его информационно-управляющих системах производится самотестирование бортовых цифровых вычислительных машин 3 и тестирование адаптеров 8 последовательных интерфейсов, тестирование адаптера 9 магистральных каналов информационного обмена, тестирование и калибровка устройств блоков 10 ввода-вывода, тестирование каналов связи между системами. Информация о всех выявленных неисправностях и сбоях передается в устройство регистрации данных, в первые долговременные запоминающие устройства 4, а также выводится на экране панели управления и индикации.

Перед началом движения производится ввод рейсового задания в оперативном запоминающем устройстве бортовой цифровой вычислительной машины 3. Рейсовое задание представляет собой набор данных о последовательности блоков подзагрузки (файлах) электронной карты пути, которые содержат информацию об участках пути, по которым пройдет поезд.

Рейсовое задание представляет собой набор следующих данных:

- данных о временных ограничениях скорости (абсолютном значении максимальной скорости и координатах начала и конца участка пути, на который распространяется данное ограничение);

- данные о номере маршрута и расписании движения по заданному маршруту (время отправления, время прибытия на промежуточные и конечные станции, время стоянки на промежуточных станциях и т.д.);

- дополнительная информация, необходимая для обеспечения безопасности движения поезда и определяемая службами пути, движения и т.д.

Ввод рейсового задания производится одним из трех способов:

- рейсовое задание заранее при помощи технологического пульта, подключаемого к входу-выходу 70 четвертого последовательного интерфейса, введен в первое долговременное запоминающее устройство 4 (например, при подготовке поезда в депо);

- рейсовое задание строится в результате диалога с машинистом при помощи панели управления и индикации;

- определяется начальное положение поезда по данным, получаемым от приемника 2 спутниковой навигационной системы и данным электронной карты пути, и в рейсовое задание включается информация о ближайших к местоположению поезда участках пути; после начала движения рейсовое задание корректируется с учетом информации о направлении движения поезда и с учетом информации об уточненном местоположении поезда по данным других источников навигационной информации.

В процессе движения поезда осуществляется загрузка в оперативное запоминающее устройство бортовой цифровой вычислительной машины 3 блоков подзагрузки (файлов) электронной карты пути в соответствии с построенным рейсовым заданием и текущим положением поезда. При прохождении поездом очередного участка пути формируется признак необходимости загрузки очередного блока подзагрузки (файла) электронной карты пути, при появлении которого осуществляется загрузка следующего блока подзагрузки. В каждый момент времени в оперативном запоминающем устройстве бортовой цифровой вычислительной машины 3 находятся данные n блоков подзагрузки, соответствующих участкам пути, расположенным впереди по маршруту движения поезда и m блоков подзагрузки, соответствующих участкам пути, уже пройденным поездом. Значения m и n выбираются динамически в зависимости от наличия свободной памяти в оперативном запоминающем устройстве бортовой цифровой вычислительной машины 3, скорости движения поезда. Значение m выбирается в диапазоне от 1 до 4. Значение n выбирается в диапазоне от 3 до 10. Информация электронной карты пути, находящаяся в оперативном запоминающем устройстве бортовой цифровой вычислительной машины 3, используется при решении задач обработки сигналов автоматической локомотивной сигнализации, выдачи команд на торможение поезда, определения параметров движения поезда, автоматического определения местоположения поезда при рестарте вычислительной системы в процессе движения на маршруте и др.

В процессе движения поезда осуществляется счисление пройденного пути, вычисление скорости и ускорения поезда по математически комплексированным данным импульсных датчиков, по данным трехосного акселерометра 7 и по данным от приемника 2 спутниковой навигационной системы. При прохождении поездом определенных объектов (изолированных стыков, стрелочных переводов, криволинейных участков пути), местоположение которых известно (информация о точном местоположении которых содержится в электронной карте пути), осуществляется уточнение местоположения поезда. Идентификация прохождения изолированных стыков осуществляется при обнаружении нарушения фазы сигналов АЛСН, нарушения временных параметров кодовой посылки, а также по информации АЛС-ЕН. Идентификация прохождения стрелочных переводов и криволинейных участков пути осуществляется по данным трехосного акселерометра 7 (по данных об ускорении вагона поезда в направлении оси, перпендикулярной направлению движения поезда).

При этом вычисляются погрешности счисления местоположения поезда по данным импульсных датчиков угловой скорости колеса и по данным трехосного акселерометра 7 и рассчитываются погрешности датчиков угловой скорости колеса (вычисляется радиус колеса) и трехосного акселерометра 7 (вычисляются смещение нуля и масштабные коэффициенты), которые используются в дальнейшем при осуществлении счисления местоположения поезда.

В процессе движения поезда осуществляется прием и дешифрация сигналов автоматической локомотивной сигнализации, по которым определяется цвет огня локомотивного светофора. Определение цвета огня локомотивного светофора по данным АЛСН производится одновременно тремя методами, реализуемыми тремя независимыми задачами бортовой цифровой вычислительной машины 3, результаты которых обрабатываются совместно для получения итогового цвета. Первый метод определения цвета огня локомотивного светофора заключается в построении эталонных дешифрационных таблиц и поиске соответствия длительностей поступающих элементов кодовых посылок их табличным эквивалентам.

Фактические длительности элементов кодовых посылок (импульсов и пауз) определяются с использованием порога, величина которого формируется динамически как функция амплитуды входного сигнала. При наступлении однозначного соответствия дешифрация прекращается, происходит переход в режим контроля и подтверждения результата. При нарушении ожидаемой последовательности начинается новый цикл дешифрации. Метод позволяет получить также дополнительные данные для уточнения местоположения поезда, привязывая его к местоположению текущего светофора, известному из электронной карты пути.

Фактическое местоположение светофора (местоположение изолированного стыка - место подсоединения к рельсовому пути, связанного с светофором трансмиттера автоматической локомотивной сигнализации) находится с определенной степенью вероятности как точка на малом отрезке пути, внутри которого произошло одно из двух событий: нарушилась фаза кодовых посылок автоматической локомотивной сигнализации; упала на величину более критической амплитуда сигнала автоматической локомотивной сигнализации. При определении прохождения изолированного стыка запоминаются данные о моменте времени, когда поезд прошел данный изолированный стык. При наличии информации о данном изолированном стыке (данных о его точном местоположении) в электронной карте пути (в первом долговременном запоминающем устройстве 4) производится оценка погрешности импульсных датчиков угловой скорости колеса, а также погрешностей трехосного акселерометра 7 (смещения нуля и масштабных коэффициентов). В случае, если эти погрешности превышают значение, обусловленное неточностью определения момента времени прохождения изолированного стыка (оценивается на основании данных о скорости поезда и о пройденном пути с момента прохождения предыдущего изолированного стыка или с момента начала движения), то происходит вычисление поправок: радиуса колеса для определения пройденного пути по данным импульсных датчиков угловой скорости колеса и величины смещения нуля и масштабных коэффициентов при использовании данных трехосного акселерометра 7. Это позволяет повысить точность счисления местоположения поезда даже при отказе части источников навигационных данных (спутниковой навигационной системы, импульсных датчиков угловой скорости колеса, трехосного акселерометра). В случае отказа части источников навигационных данных используются ранее вычисленные поправки.

Второй метод определения цвета огня локомотивного светофора по сигналам АЛСН заключается в подсчете количества импульсов за период кодовой посылки трансмиттера (один импульс - красно-желтый, два импульса - желтый, три импульса - зеленый). Разделение потока входной информации на импульсы и паузы производится так же, как и в первом методе, с использованием динамически настраиваемого порога.

Третий способ определения цвета огня локомотивного светофора по сигналам АЛСН основан на корреляционном методе обработки сигналов. Для реализации этого метода используются образцы кодов трансмиттеров. Запомненные на интервале, равном периоду кодовой посылки, значения входного сигнала сопоставляются с образцами кодов корреляционным методом, и результирующий код цвета формируется по образцу, имеющему наибольшую степень совпадения с входным сигналом. Поскольку коды входных сигналов не являются ортогональными, для снижения уровня ложных срабатываний применяется весовая обработка результатов корреляционного анализа.

Применение статистических методов обработки позволило существенно повысить степень помехоустойчивости алгоритма, особенно при воздействии импульсных и шумоподобных помех. Алгоритм позволяет проводить распознавание слабых сигналов на уровне помех, среднеквадратичное отклонение которых превышает уровень полезного сигнала.

Алгоритм совместной обработки результатов, полученных тремя независимыми методами, позволяет повысить достоверность итогового результата и, следовательно, степень безопасности движения поезда, не внося при этом дополнительных временных задержек.

Полученный итоговый цвет огня локомотивного светофора отображается на экране устройства отображения информации панели управления и индикации, а также на его основании вырабатывается величина ограничения скорости.

Если в результате дешифрации определено, что сигнал локомотивного светофора является запрещающим, то на экране устройства отображения информации панели управления и индикации выводится предупреждение о необходимости снижения скорости и остановки.

Выработанная на основании данных, полученных при дешифрации сигналов автоматической локомотивной сигнализации, величина ограничения скорости и величина максимально допустимой скорости на данном участке пути, хранящиеся в первом долговременном запоминающем устройстве 4, сравниваются с текущей скоростью поезда. Если текущая скорость поезда превышает ограничения, то на экране устройства отображения информации панели управления и индикации выводится предупреждение о необходимости снижения скорости и по магистральному каналу информационного обмена через адаптер 9 магистральных каналов информационного обмена и вход-выход 22 второго магистрального канала информационного обмена в систему управления движением выдаются команды на торможение. Замедление поезда контролируется по данным о вычисленной текущей скорости поезда (вычисленной по данным импульсных датчиков угловой скорости колеса, данным трехосного акселерометра 7 и данным приемника 2 спутниковой навигационной системы). На основании этих данных в систему управления движением в случае необходимости (в случае если расчет тормозного пути показывает невозможность остановки поезда или снижения скорости к заданной точке при использовании данной ступени торможения) выдаются команды на изменение ступени торможения.

Параллельно решению описанных задач через определенные промежутки времени бортовая цифровая вычислительная машина 3 записывает в третье буферное запоминающее устройство 75 данные устройства 12 контроля исправности системы. Если запись данных в третье буферное запоминающее устройство 75 устройства 12 контроля исправности системы прекращается, что свидетельствует о неисправности (нарушении хода вычислительного процесса) бортовой цифровой вычислительной машины 3, то устройство 12 контроля исправности системы обеспечивает размыкание контактов реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением, тем самым отключая информационно-управляющую систему от системы управления движением. При этом выдается соответствующий сигнал с выхода сигнала состояния (С) реле 13 отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением в дублирующую систему. Происходит изменение режима работы бортового информационно-управляющего комплекса (деградация комплекса): переход из мажоритарного режима с использованием трех информационно-управляющих систем в режим с использованием двух систем (ведущей и ведомой) или подключение вместо вышедшей из строя системы другой системы, до этого не задействованной в процессе работы комплекса. Также информация о неисправности записывается в устройство регистрации данных.

Навигационные данные, данные о состоянии исправности систем комплекса, данные, получаемые от системы управления движением, и данные, получаемые через вход-выход 26 третьего последовательного интерфейса, записываются в устройство регистрации данных.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении точности определения местоположения поезда, в том числе в условиях неработоспособности части источников навигационных данных (спутниковой навигационной системы, импульсных датчиков угловой скорости колеса, трехосного акселерометра, одной из приемных катушек автоматической локомотивной сигнализации) и в условиях отсутствия источников данных о местонахождении поезда, расположенных на путях (напольных устройств), повышении степени безопасности движения поезда.

Представленные чертежи и описание предлагаемого изобретения позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить его промышленным способом и использовать для управления высокоскоростными поездами, что характеризует предлагаемое изобретение как промышленно применимое.

Источники информации

1. Заявка РСТ 8728165, WO 89/05255, МПК B 61 L 3/00, 25/02. Опубл. 15.06.1989 (прототип).

2. Свидет. РФ №13105 на ПМ, МПК G 06 F 7/00, опубл. 20.03.2000 г.

3. Свидет. РФ №13511 на ПМ, МПК G 06 F 7/00, опубл. 20.04.2000 г.

4. Свидет. РФ №13113 на ПМ, МПК G 11 C 16/00, опубл. 20.03.2000 г.

5. Патент РФ №2163728, МПК G 06 F 15/16, опубл. 27.02.2001 г.