система автоматической идентификации для двухпутных участков железных дорог

Формула изобретения

1. Система автоматической идентификации для двухпутных участков железных дорог, состоящая из множества кодовых бортовых датчиков и, как минимум, одного пункта считывания, который содержит антенны, подключенные к выходам антенного коммутатора, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, при этом сигнальный вход антенного коммутатора подключен к двунаправленному выводу циркулятора, выход которого соединен с первым входом приемника, второй вход и выход которого соединены соответственно со вторым выходом и первым входом блока управления, третий выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом и первым выходом передатчика, второй выход которого соединен со входом циркулятора, а двунаправленный вывод блока управления соединен с первым двунаправленным выводом модема, второй двунаправленный вывод которого соединен с сетью передачи данных, отличающаяся тем, что система содержит четыре антенны, расположенные по две с внешних сторон каждого пути двухпутного участка дороги, подключенные к первому, второму, третьему и четвертому выходам антенного коммутатора, и четыре счетчика осей, расположенных по одному перед каждой антенной на ближайшем к ней пути, и соединенных своими выходами с третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока управления, к седьмому входу и четвертому выходам которого подключены первый выход и первый вход блока обработки сигнала, второй вход которого соединен со вторым выходом приемника, а второй выход соединен со входом модема.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между антеннами, расположенными с одной стороны пути не менее длины состава, допустимого для данного участка пути.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что имеет четыре рельсовые цепи, по две на каждом пути, устанавливаемые на входе и выходе каждого пути двухпутного участка дороги, причем выходы первой, второй, третьей и четвертой рельсовых цепей подключены соответственно к восьмому, девятому, десятому и одиннадцатому входам блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам автоматической идентификации железнодорожных транспортных средств при прохождении ими двухпутных участков железных дорог.

Известна система считывания информации с обеих сторон поезда на двухпутном участке железной дороги (патент РФ 2203821, B61L 25/02, опубликовано 10.05.2003), состоящая из двух напольных считывающих устройств, четырех основных и двух дополнительных приемопередающих антенных систем и четырех счетчиков осей.

Известна также система считывания информации с подвижного состава на двухпутном участке железной дороги (патент РФ 2203822, B61L 25/02, опубликовано 10.05.2003), состоящая их двух автоматических пунктов считывания, каждый из которых включает в себя считывающее устройство и соединенных с ним по меньшей мере шесть приемопередающих антенных систем, ПЭВМ и четырех датчиков фиксации прохода осей.

Недостатком настоящих систем является их сложность и невысокая достоверность считывания. Кроме того, могут быть ложные считывания датчиков с дальнего пути в просветах состава на ближнем пути.

Наиболее близким техническим решением является система считывания (патент США 6903656, G08B 13/14, опубликован 07.07.2005; фиг.1), состоящая из множества кодовых бортовых датчиков, множества антенн, соединенных через антенный коммутатор к двунаправленному выводу циркулятора, вход которого соединен с выходом передатчика, а выход соединен со входом приемника, блока управления и модема.

Недостатком данной системы является сложность ее использования на двухпутных участках железной дороги.

Целью изобретения является усовершенствование системы с целью повышения достоверности считывания информации с кодовых бортовых датчиков (КБД), расположенных с обеих сторон транспортного средства, упрощение системы и повышение ее надежности, а также для диагностики неисправных КБД и антенн пункта считывания.

Указанная цель достигается введением в систему счетчиков осей, блока обработки сигнала, рельсовых цепей.

На фиг.1 показана система, известная на сегодняшний день. Система содержит кодовые бортовые датчики (КБД) 1, 2 и 3, антенны 4, 5, 6 и 7, подключенные через антенный коммутатор 8 к двунаправленному выводу циркулятора 9, выход которого соединен с первым информационным входом приемника 10, второй управляющий вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и первым входом блока 11 управления, второй выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом и первым выходом передатчика 11, второй выход которого соединен со входом циркулятора 9, а двунаправленный вывод блока 12 управления соединен с первым двунаправленным выводом модема 13, второй двунаправленный вывод соединен с сетью 14 передачи данных (СПД).

На фиг.2 показана структурная схема предлагаемой системы автоматической идентификации для двухпутных участков железных дорог.

На фиг.З показан вариант расположения аппаратуры пункта считывания.

На фиг.4а и 4б приведены временные диаграммы считывания данных КБД антеннами 4, 5, 6 и 7 для различных режимов прохождения составов по двухпутному участку пути.

Система автоматической идентификации для двухпутных участков железных дорог состоит из следующих элементов.

Кодовые бортовые датчики 1, 2 и 3. Количество КБД в системе должно быть не менее двух. КБД устанавливаются на каждой единице подвижного железнодорожного транспорта на обоих бортах и содержат информацию, как минимум, о бортовом номере транспортного средства.

Четыре антенны 4, 5, 6 и 7. Устанавливаются по две антенны с внешней стороны каждого из двух путей. На фиг.3 показаны антенны 4 и 5, установленные с одной стороны двухпутного участка пути, 6 и 7 - с другой стороны. Антенны 4, 5, 6 и 7 являются приемопередающими и имеют одинаковую поляризацию, совпадающую с плоскостью поляризации КБД. Антенны 4, 5, 6 и 7 могут быть изготовлены по любой известной технологии, в том числе активные (например, по «Должиков В.В., Цыбаев Б.Г. Активные передающие антенны. - М.: Радио и связь, 1984. - 144 с.»). Расположенные с разных сторон пути могут устанавливаться напротив друг друга. Расстояние между антеннами, установленными с одной стороны пути, должно быть больше максимально допустимой длины состава для данного участка пути.

Антенный коммутатор 8, каждый из четырех выходов которого соединен с одной из антенн, предназначен для коммутации определенной антенны на приемопередающий тракт. В качестве коммутирующего элемента может использоваться любое ВЧ реле, например, серии NAiS (http://www.fulcrum.ru/LineCard/Relays/HF.htm). Коммутатор переключается блоком 12 управления.

Циркулятор 9 предназначен для развязки сигнала передатчика 11 со входом приемника 10. Может использоваться любой стандартный на соответствующую частоту, например типа ИЦ 150 (http://www.tv-radio.ru/impedans/ferrite.html).

Приемник 10 принимает отраженный от кодовых бортовых датчиков информационный сигнал и демодулирует его.

Передатчик 11 генерирует сигнал определенной частоты, например синусоидальный частотой 900 МГц.

Блок 12 управления:

- обрабатывает информацию с рельсовых цепей;

- управляет включением/выключением передатчика;

- управляет включением/выключением приемника;

- обрабатывает информацию со счетчиков осей;

- формирует последовательность вагонов;

- формирует временную сетку;

- осуществляет контроль работы передатчика, приемника и блока обработки сигнала;

- дает команду на передачу данных в СПД.

Блок обработки сигналов 15:

- обрабатывает полученную с приемника информацию;

- формирует пакет данных для передачи в СПД;

- принимает решение о неисправности КБД.

Счетчики осей 16, 17, 18 и 19 устанавливаются напротив антенн 4, 5, 6 и 7 на ближнем, к соответствующей антенне, пути. Сигналы с этих датчиков определяют наличие вагона в определенной зоне ближайшего к антенне пути и используются для определения порядкового номера вагона в составе.

Рельсовые цепи 20, 21, 22 и 23 фиксируют наличие состава на определенном участке пути и устанавливаются перед и после участка двухпутной дороги, на котором происходит считывание. Расстояние между каждой рельсовой цепью и ближайшей антенной определяется временем, необходимым для перехода системы из ждущего режима в рабочий. Рельсовые цепи обеспечивают более высокую надежность пункта считывания за счет отключения с некоторых узлов напряжения питания и излучения в отсутствие состава на контролируемом участке пути.

Система работает следующим образом.

В отсутствие состава на контролируемом участке пути система находится в ждущем режиме: только блок управления контролирует рельсовые цепи.

В случае появления состава, на каком-либо пути двухпутного участка срабатывает соответствующая рельсовая цепь, например рельсовая цепь 20 (фиг.3). Блок управления 12 переводит пункт считывания из ждущего режима в рабочий: включается генератор передатчика 11. Блок управления также определяет путь, по которому проходит состав, и направление его движения.

Блок управления 12 направляет с передатчика 11 через циркулятор 9 и через коммутатор 8 зондирующий сигнал на антенны, расположенные справа и слева первыми по ходу движения состава, в нашем случае антенны 4 и 6. Происходит поочередное облучение левого и правого бортов состава.

Частота переключения антенного коммутатора 8 зависит от длины информационного кадра и скорости его передачи с КБД на антенну пункта считывания.

Время облучения одной антенной

t_обл>4T _кадра,

где Т_кадра - длительность передачи информационного кадра.

При нахождении КБД, например КБД 1, в зоне облучения антенн 4 и 6, КБД 1 отвечает сигналом, содержащим идентификационную информацию, как минимум бортовой номер транспортного средства. Ответный сигнал через антенный коммутатор 8 и циркулятор 9 поступает на вход приемника 10, где происходит выделение низкочастотной информационной составляющей. Выделенный приемником 10 сигнал поступает на первый вход блока обработки сигнала 15, на второй вход которого блок управления 12 выдает сигналы о порядковом номере вагона в составе и с какого борта считалась информация.

Блок обработки сигнала 15 на основании принятой информации принимает одно из следующих решений:

1. «Вагон N имеет номер ХХХХХХХХ», при условии достоверного считывания информации с обоих бортов вагона;

2. «Вагон N имеет номер ХХХХХХХХ, но датчик со стороны 1(2) не работает», при условии достоверного считывания информации с одного борта вагона и несчитывания информации с другого борта вагона;

3. «Вагон N не оснащен датчиком», при условии несчитывания информации с обоих бортов вагона; (после проверки по базе данных вагонов, оснащенных КБД, может быть принято решение «вагон N, оба датчика неисправны»).

Здесь N - порядковый номер вагона в составе - определяется блоком управления 12 на основании сигналов, поступающих с соответствующего счетчика осей, в нашем случае счетчика 16.

Решение о достоверности информации выносится на основании совпадения двух полных, следующих друг за другом, информационных кадров и проверки контрольных чисел.

При наличии двух и более несчитанных датчиков с одной стороны вагона при условии считывания с другой блок обработки сигналов 15 выдает соответствующий сигнал блоку управления 12, который дает команду на включение излучения следующей антенны, расположенной со стороны состава, с которой не считались датчики.

Блок обработки сигнала 15 на основании принятой информации принимает одно из следующих решений:

1. «Антенна №k не исправна», при условии несчитывания информации при включенной антенне №k и при условии достоверного считывания при включении второй, на данной стороне, антенны;

2. «Вагон N имеет номер ХХХХХХХХ, но датчик со стороны 1(2) не работает», при условии подтверждения несчитывания информации другой антенной датчика с того же борта вагона.

После срабатывания рельсовой цепи на выходе железнодорожного участка пункт считывания системы переходит в ждущий режим, а вся полученная и обработанная информация, сохраненная в памяти блока обработки сигналов 15 в виде соответствующих кодов, передается через модем 13 в сеть передачи данных 14 для дальнейшей обработки.

В данном случае оба борта считываются одной парой антенн в полном объеме.

Если во время считывания по второму пути появился встречный поезд, то есть срабатывает вторая рельсовая цепь 23, блок управления 12 подключает к системе все четыре антенны.

На фиг.4а приведен вариант временной диаграммы считывания антеннами 4, 5, 6 и 7 при условии, что скорость первого, вошедшего на двухпутный участок, состава больше или равна скорости второго состава (первым вошел - первым вышел), на фиг.4б приведен вариант временной диаграммы считывания антеннами 4, 5, 6 и 7 при условии, что скорость первого состава меньше скорости второго состава (первым вошел - вторым вышел).

На фиг.4а:

t₀ - время появления первого состава в зоне антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 16, рельсовой цепи 20);

t ₁ - время появления второго состава в зоне антенн 5 и 7 (по срабатыванию счетчика осей 19, рельсовой цепи 23);

t₂ - время выхода первого состава из зоны антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 16);

t ₃ - время появления первого состава в зоне антенн 5 (левый борт), пропадание сигнала правого борта второго состава (по срабатыванию счетчика осей 17);

t₄ - время выхода второго состава из зоны антенн 5 и 7, время появления левого борта первого состава в зоне антенн 7;

t ₅ - время появления второго состава в зоне антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 16);

t₆ - время выхода первого состава из зоны антенн 5 и 7 (по срабатыванию счетчика осей 17, рельсовой цепи 21);

t ₇ - время выхода второго состава из зоны антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 18, рельсовой цепи 22).

На фиг.4б:

t₀ - время появления первого состава в зоне антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 16, рельсовой цепи 20);

t₁ - время появления второго состава в зоне антенн 5 и 7 (по срабатыванию счетчика осей 19, рельсовой цепи 23);

t₂ - время выхода второго состава из зоны антенн 5 и 7;

t ₃ - время появления левого борта второго состава в зоне антенны 6 (по срабатыванию счетчика осей 18), пропадание сигнала правого борта первого состава на антенне 6;

t ₄ - время выхода первого состава из зоны антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 16);

время появления правого борта второго состава в зоне антенны 4;

t ₅ - время появления первого состава в зоне антенн 5 и 7 (по срабатыванию счетчика осей 17);

t₆ - время выхода второго состава из зоны антенн 4 и 6 (по срабатыванию счетчика осей 18, рельсовой цепи 22);

t ₇ - время выхода первого состава из зоны антенн 5 и 7 (по срабатыванию счетчика осей 17, рельсовой цепи 21).

Данные примеры показывают, что при любых соотношениях длин и скоростей составов датчики всех вагонов считаются с обеих сторон. Блок обработки сигнала 15 получает информацию с одного вагона, но разными антеннами обрабатывает и сохраняет одно значение.

После срабатывания рельсовых цепей при выходе составов с контролируемого участка пути система переходит в ждущий режим.

Возможность получения информации с кодовых бортовых датчиков, установленных с обеих сторон каждого вагона, позволяет резко повысить достоверность считывания информации о номере вагона.

Таким образом, изобретение во взаимосвязи совокупности его признаков повышает достоверность считывания информации с КБД, расположенных с обеих сторон вагонов поездов на двухпутных участках железнодорожного пути.