устройство автоматической идентификации номера вагона

Формула изобретения

Устройство автоматической идентификации номера вагона и/или специального подвижного состава, отличающееся тем, что оно содержит навигационный идентификатор, в состав которого входят, по меньшей мере, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS, основной микроконтроллер, обеспечивающий выполнение прикладных задач, и в состав которого входят часы реального времени, дополнительный микроконтроллер, обеспечивающий пониженное потребление энергии при работе от автономного источника питания и обеспечивающий запуск основного микроконтроллера при появлении бортового питания, энергонезависимая память, модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания, причем к основному микроконтроллеру подключены дополнительный микроконтроллер, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS и энергонезависимая память, а модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания подключены независимо друг от друга к основному и дополнительному микроконтроллеру, навигационному приемнику ГЛОНАСС/GPS и модему GSM/GPRS, а также комплексную антенную систему ГЛОНАСС/GPS+GSM.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области вспомогательных средств железнодорожного транспорта, предпочтительно пассажирских вагонов, и может быть использовано для определения диспетчерскими службами местонахождения каждого пассажирского вагона или и/или специального подвижного состава.

В рамках настоящей заявки термин «идентификатор» означает средство, предназначенное для регистрации местоположения и идентификации единиц пассажирского подвижного и/или специального подвижного состава.

Известна (RU, патент 2058670) система поездной диспетчерской связи, характеризуемая наличием диспетчерского пульта управления, соединенного со стационарными радиостанциями диспетчерского круга связи посредством основной или резервной линий проводной связи, при этом каждая радиостанция состоит из блока переключателей, последовательно соединенных блока избирательного соединения, линейного блока и приемопередатчика, соединенного с антенной, причем сигнальные входы блока переключателей являются выходами основной и резервной линий проводной связи, один из управляющих входов блока переключателей соединен через линейный блок с выходом приемопередатчика, второй выход первого селективного усилителя соединен со вторым входом блока избирательного соединения, при этом в каждую стационарную радиостанцию введены второй селективный усилитель, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, первый и второй формирователи сигналов управления, входы которых соединены с выходами первого и второго селективных усилителей соответственно, а выходы - со вторым и третьим управляющими входами блока переключателей, при этом вход блока избирательного соединения через один из контактов блока переключателей соединен с выходом основной или резервной проводной линий связи. Блок переключателей может быть выполнен в виде последовательно соединенных ключей с раздельными цепями управления избирательного соединения.

Недостатком известно технического решения следует отсутствие возможности для диспетчерской службы или ситуационного центра автоматического определения местонахождения каждого вагона.

Известна также (RU, патент 2206177) бортовая сеть связи подвижного состава, характеризуемая наличием пульта управления и диагностики (носимый пульт начальника поезда), в каждом вагоне подвижного состава оконечных устройств связи (в виде мобильных радиотелефонов для персонала и пассажиров, радиодатчиков и исполнительных устройств системы автоматики вагона, миниатюрных терминалов видеонаблюдения и других необходимых устройств) и унифицированного узла коммутации (в виде базовой станции), цифровой радиолинией, связывающей бортовую сеть связи подвижного состава с внешними системами связи, причем соединение между оконечными устройствами связи и унифицированным узлом коммуникации, а также между смежными унифицированными узлами коммутации осуществляют по радиоканалу, при этом частотный диапазон и уровень радиосигнала в радиоканале выбирают таким образом, что оконечные устройства связи связываются только с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором оконечные устройства связи находятся в данный момент, а пульт управления и диагностики выполнен мобильным и связывается по радиоканалу с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором пульт управления и диагностики находится в данный момент.

Известная бортовая сеть связи работает следующим образом. Пульт управления и диагностики (носимый терминал начальника поезда) передает и принимает радиосигнал в любой точке поезда через сеть унифицированных узлов коммутации как при получении начальником поезда радиосигнала от оконечного устройства, так и при передаче на оконечное устройство радиосигнала, в том числе и при разговоре пассажира по личному мобильному телефону с абонентом, удаленным от поезда.

Недостатком известного технического решения следует признать отсутствие возможности для диспетчерской службы или ситуационного центра автоматического определения местонахождения каждого вагона.

Известна автоматизированная система контроля инвентарных номеров вагонов (АСКИН) (www.alfa-pribor.ru), предназначенная для автоматизации технологических процессов, связанных со списыванием, распознаванием инвентарных номеров грузовых вагонов прибывающих и отправляющихся поездов, формирования справки о прошедшем составе, содержащей перечень инвентарных номеров вагонов в соответствии с их порядковыми номерами в составе и данные о дате и времени прохождения состава, экспорта сформированной справки в АСУ станции, предприятия, контролем соответствия результатов автоматизированного списывания телеграмме - натурному листу на прибывающие и отправляющиеся поезда железнодорожной станции, либо иным справочным данным, применяемым на территории промышленного предприятия. Систему АСКИН устанавливают на путях приема/отправления железнодорожных станций, а также промышленных предприятий, в сортировочных парках станций с целью организации процесса формирования поездов.

В состав системы АСКИН входят:

- Напольное оборудование постов считывания (ПСЧ);

- Подсистема телевизионного наблюдения;

- Подсистема освещения;

- Подсистема счета вагонов;

- Подсистема передачи информации;

- Сервер распознавания;

- Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора станционного технологического центра, интегрированного в АСУ станции для систем, устанавливаемых на железнодорожных станциях, АРМ оператора из состава АСКИН для систем, устанавливаемых на промышленных предприятиях, интегрированный в АСУ предприятия.

Входными данными в системе АСКИН являются видеоизображения боковых поверхностей и рам вагонов проходящего состава с двух сторон, сформированные телекамерами из состава напольного оборудования ПСЧ. Видеоизображения передают на сервер распознавания, где с использованием специализированного программного обеспечения происходит их обработка и распознавание инвентарных номеров вагонов. Результаты распознавания поступают в АСУ предприятия, где на АРМ оператора производят их сравнение с данными базы данных предприятия с последующим формированием списков рассогласования.

Система АСКИН обеспечивает:

- Формирование видеоизображений, содержащих инвентарные номера вагонов;

- Распознавание восьмизначных инвентарных номеров вагонов по сформированным видеоизображениям;

- Формирование пономерного списка поезда;

- Цветовую индикацию в списке поезда нераспознанных номеров;

- Визуальный контроль оператором соответствия распознанных номеров видеоизображениям инвентарного номера;

- Формирование отчетов о принятых составах;

- Экспорт отчетов в информационные системы предприятия.

Недостатком известной системы следует признать ее конструктивную сложность, зависимость от состояния атмосферы в зоне видеокамер (запыленность, снегопад, туман), а также неприменимость к пассажирским составам и наличие на выходе избыточной информации.

Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать известную («Телематика в грузовых перевозках». Журнал «Железные дороги мира», 2008, № 4, стр.57-58) систему контроля грузов и местонахождения вагона, содержащая множество датчиков, установленных на вагоне, а также средства передачи информации в ближайший диспетчерский пункт, при этом связь между диспетчерскими пунктами осуществлена с использованием виде SMS-сообщений фиксированного формата или файла. Таким образом, мониторинг перевозки осуществляют непосредственно на оконечных устройствах.

Недостатком известной системы следует признать использование контроля только на оконечных устройствах, что приводит к отсутствию возможности для диспетчерской службы или ситуационного центра автоматического определения местонахождения каждого вагона в процессе его перемещения по железнодорожным путям.

Техническая задача, решаемая посредством предложенного устройства, состоит в разработке усовершенствованного вспомогательного оборудования для железных дорог.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного устройства, состоит в автоматическом получении диспетчерской службой информации о местонахождении каждого пассажирского вагона в условиях гибкого формирования пассажирского состава.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство автоматической идентификации номера вагона. Разработанное устройство содержит навигационный идентификатор, в состав которого входят, по меньшей мере, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS, основной микроконтроллер, обеспечивающий выполнение прикладных задач, и в состав которого входят часы реального времени, дополнительный микроконтроллер, обеспечивающий пониженное потребление энергии при работе от автономного источника питания и обеспечивающий запуск основного микроконтроллера при появлении бортового питания, энергонезависимая память, модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания, причем к основному микроконтроллеру подключены дополнительный микроконтроллер, навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS и энергонезависимая память, а модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания подключены независимо друг от друга к основному и дополнительному микроконтроллеру, навигационному приемнику ГЛОНАСС/GPS и модему GSM/GPRS, а также комплексную антенную систему ГЛОНАСС/GPS+GSM.

В качестве комплексной антенной системы может быть использована любая антенная система, обеспечивающая прием сигналов навигационных спутников систем ГЛОНАСС/GPS и передачу информационного сигнала по радиоканалу в диапазоне GSM-900/1800 в диспетчерскую службу, или аналогичная ей антенная система. В частности, может быть использована антенна, известная из патента РФ 72580 или аналогичная.

Устройство разработанной конструкции предназначено для:

- установки внутри вагона (кроме антенн);

- определения текущего местоположения, а также сбора и хранения навигационной информации;

- идентификации вагона;

- передачи в диспетчерский пункт через модем GSM/GPRS идентификационных данных и данных о местоположении.

Устройство должно обеспечивать идентификацию вагона, на котором он установлен, в соответствии с его уникальным идентификационным номером. Формат хранения и передачи идентификационного номера вагона - текстовая строка длинной 9 байт в кодировке ASCII вида ХХХ-ХХХХХ где Х- символ от 0 до 9.

Устройство должно иметь собственный уникальный идентификационный номер, неизменный в процессе эксплуатации.

Устройство должно обеспечивать ведение электронного журнала. Электронный журнал должен быть организован в энергонезависимой памяти, по принципу кольцевого буфера. Переданные данные удаляются. Электронный журнал должен обеспечивать сохранение не переданных в диспетчерский пункт навигационных отсчетов за 35 суток непрерывной работы в активном режиме работы изделия.

Устройство должно обеспечивать работу в следующих состояниях вагона:

- остановка - скорость движения менее 1 км/ч за время более 10 сек;

- начало движения - скорость движения более 1 км/ч за время менее 10 сек;

- движение - скорость движения более 1 км/ч за время более 10 сек;

- начало остановки - скорость движения менее 1 км/ч за время менее 10 сек.

Устройство должно формировать навигационные отсчеты, в которые входят текущие значения широты, долготы, скорости, азимута и времени, с использованием ГНСС ГЛОНАСС/GPS в соответствии с временной сеткой с шагом в одну минуту, с началом отсчета в 0 часов 0 минут 0 секунд UTC каждых суток с погрешностью не более 1 сек.

Запись навигационных отсчетов в электронный журнал выполняют в соответствии с таблицей (недостоверные навигационные отсчеты также сохраняются в электронном журнале, при этом значение времени определения берется от часов реального времени идентификатора):

	активный	энергосберегающий
Остановка	30 минут	от 12-168 часов*
Начало движения	однократно	однократно при срабатывании датчика движения*
Движение	1 минута	от 12-168 часов*
Состояние	Интервал записи навигационного отсчета в электронный журнал в зависимости от режима работы
Начало остановки	однократно	не выполняется

* параметр регулируется пользователем

Во время движения вагона, интервал записи определяют так, чтобы расстояние между отсчетами составляло 1 км (т.е. при движении со скоростью 60 км/ч интервал будет составлять 1 минуту или 60 отсчетов в час), но при этом не реже, чем раз в 30 минут с погрешностью не более 3 сек или 60 метров.

Устройство должно обеспечивать передачу записанных в электронный журнал навигационных отсчетов и идентификационного номера вагона через модем GSM/GPRS на диспетчерский пункт по протоколу обмена данными по GSM-каналу в режиме GPRS с интервалами:

- в активном режиме - 10 минут;

- энергосберегающем режиме - во время начала движения и начала остановки - однократно, во время движения и стоянки - от 12-168 часов (параметр регулируется пользователем).

Отсчет указанных интервалов должен проводиться идентификатором с момента завершения последнего сеанса связи.

Устройство должно обеспечивать, в случае неудачной попытки установить связь с диспетчерским пунктом, повторные сеансы передачи данных, в промежутки времени:

- в активном режиме работы - каждые 10 минут;

- в режиме энергосбережения - каждый час, но не более пяти раз подряд.

Устройство должно обеспечивать при восстановлении связи с диспетчерским пунктом отправку:

- в активном режиме - всех непереданных данных;

- в энергосберегающем режиме - последний достоверный навигационный отсчет.

Устройство должно обеспечивать возможность записи и считывания по проводному интерфейсу типа RS-232 или USB специальным технологическим пультом или ПЭВМ:

- идентификационного номера вагона;

- параметров настроек, определяющих провайдера услуг GPRS, а также адрес и порт точки приема данных от идентификатора (диспетчерского пункта).

Устройство должно обеспечивать работу с двумя SIM-картами, одна из которых является основной, вторая резервной. Сеанс передачи данных должен начинаться с использованием основной SIM-карты, а при возникновении сбоев или отсутствии связи идентификатор должен перейти на использование резервной SIM-карты.

Узел запуска контроллера при появлении внешнего питания или начале движения вагона инициирует работу устройства.

Устройство должно быть выполнено в виде моноблока, причем корпус должен быть выполнен из металла. Крепежные плоскости корпуса изделия должны быть выполнены как единое целое с корпусом. Конструктивное исполнение устройства должно обеспечивать возможность монтажа на плоскую вертикальную или горизонтальную поверхность.

Отделения для установки Sim-карт должно закрываться крышкой с применением винтов для предотвращения хищения Sim-карт.

Использование устройства автоматической идентификации номера вагона пассажирского поезда обеспечит автоматическое получение диспетчерской службой информации о местонахождении каждого пассажирского вагона в условиях гибкого формирования пассажирского состава.