Регистратор сообщений информационного обмена устройств по протоколу can, устройство регистрации can-сообщений информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и комплексная система для контроля и анализа параметров движения поезда

Полезные модели относятся к средствам автоматизации на железнодорожном транспорте, в частности, к средствам для контроля и анализа параметров движения поезда и параметров локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда. Регистратор осуществляет запись сообщений информационного обмена различных устройств по протоколу CAN. Устройство регистрации использует предлагаемый регистратор, что позволяет сохранить на сменном носителе памяти синхронизированные по времени CAN-сообщения информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда. Комплексная система для контроля и анализа параметров движения поезда, используя устройство регистрации, позволяет сохранить CAN-сообщения информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и за счет их анализа контролировать параметры движения поезда и работу локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда, выявить причины нештатных ситуаций в сложных случаях, требующих детального посекундного рассмотрения изменения значений внешних и внутренних параметров устройств участвующих в информационном обмене. 1 ил.

Группа полезных моделей относятся к средствам для регистрации и контроля параметров движения транспортных устройств, осуществляющих информационный обмен по локальной CAN-сети.

Известен регистратор сообщений локальной CAN-сети автомобиля, содержащий подключенные к локальной CAN-сети транспортного средства последовательно-соединенные CAN-интерфейс, CAN-трансивер и CAN-контроллер (CN1917503(A), H04L 12/40, H04L 29/00, H04L 29/08, 21.02.2007). В известном регистраторе контроллер осуществляет запись в своей оперативной памяти CAN-сообщения с последующей передачей данных на табло транспортного средства. В известном регистраторе отсутствует возможность записи CAN-сообщений на сменный носитель памяти, что не позволяет осуществлять анализ работоспособности устройств, участвующих в информационном обмене, а кроме того, информативность регистрируемых параметров невысока.

Известен локомотивный рекордер, содержащий процессор, интерфейс-шина, дисплей, карту памяти и компьютер(СN201117016 (Y), G07C5/00, 17. 09.2008). Интерфейс-шина включает в себя интерфейс USB шины и интерфейс шины CAN. На карту памяти в режиме реального времени записывают CAN-сообщения и USB-сообщения. Программное обеспечение компьютера выполнено с возможностью считывания данных с карты SD, их обработки с последующим анализом параметров движения локомотива. Локомотивный рекордер осуществляет контроль за параметрами движения локомотива, что позволяет выявить причины внештатных ситуаций при обслуживании локомотива.

Однако известная система не позволяет анализировать работоспособность локомотивных устройств безопасности с синхронизацией по времени.

Решаемая задача заключается в создании группы полезных моделей, объединенных изобретательским замыслом, одно из которых регистратор -осуществляет запись синхронизированных сообщений информационного обмена различных устройств по протоколу CAN, другое - устройство регистрации CAN-сообщений информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда позволяет, используя предлагаемый регистратор, сохранять на сменном носителе информации, синхронизированные по времени CAN-сообщения информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда, а третье - комплексная система для контроля и анализа параметров движения поезда, используя предлагаемое устройство регистрации, позволяет сохранить CAN-сообщения информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и за счет их анализа контролировать параметры движения поезда и локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда, выявляет причины внештатных ситуаций в сложных случаях, требующих детального посекундного рассмотрения изменения значений внешних и внутренних параметров устройств участвующих в информационном обмене.

Технический результат в части регистратора данных локальной сети CAN заключается в повышении информативности за счет записи на сменный носитель CAN сообщений, принятых от нескольких источников, и их временной синхронизации.

Это достигается тем, что регистратор сообщений информационного обмена устройств по протоколу CAN содержит установленные в корпусе первый и второй микроконтроллеры, цепи гальванической развязки, CAN-трансиверы и съемный носитель информации, на внешней стороне корпуса установлены соответствующие разъемы одни из которых выполнены с возможностью подключения к CAN шлюзу, а другие - к шине питания и CAN шинам устройств, при этом первый и второй разъемы соединены между собой, их выводы через соответствующие последовательно соединенные трансивер и цепь гальванической развязки к соответствующим входам первого микроконтроллера, выход которого подключен к входу сменного носителя информации, а третий и четвертый разъемы соединены между собой и выходами подключены через соответствующие последовательно соединенные CAN-трансивер и цепь гальванической развязки к соответствующим входам второго микроконтроллера, выход которого соединен со вторым входом первого микроконтроллером, программное обеспечение которого выполнено с возможностью осуществления записи сообщений каждой CAN шины информационного обмена, синхронизированных по времени, на съемный носитель информации.

Сменный носитель памяти выполнен в виде карты памяти и подключен к MCI-порту первого микроконтроллера для обеспечения более скоростного соединения с аппаратным контролем целостности и ошибок.

Регистратор включает два сторожевых таймера, один из которых входом/выходом подключен к RST-порту первого микроконтроллера, а второй - входом/выходом к RST-порту второго микроконтроллера для предотвращения зависания программ микроконтроллеров.

Технический результат в части устройства регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств локомотивной системы обеспечения безопасности движения поезда заключается в повышении информативности за счет регистрации на сменный носитель памяти данных информационного обмена параметров движения поезда и параметров локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения в синхронизированном режиме.

Это достигается тем, что устройство регистрации CAN-сообщений информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда содержит установленный на локомотиве предлагаемый регистратор сообщений информационного обмена устройств по протоколу CAN, первый разъем которого подключен к CAN шине локомотивного устройства безопасности, а четвертый - к CAN шине устройства, отвечающего за безопасность движения поезда, а второй и третий разъемы соединены между собой посредством CAN-шлюза.

В части комплексной системы для контроля и анализа параметров движения поезда и локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения технический результат заключается в повышении достоверности контроля параметров движения поезда, а также достоверности контроля параметров устройств локомотивной системы обеспечения безопасности движения поезда за счет анализа CAN-сообщений, записанных в режиме реального времени при движении поезда на сменный носитель памяти предлагаемого устройства регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств локомотивной системы обеспечения безопасности движения.

Это достигается тем, что комплексная система контроля и анализа параметров движения поезда содержит предлагаемое устройство регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и стационарное устройство дешифрации данных, включающее центральный процессор с блоком отображения, блоком считывания данных съемного носителя информации устройства регистрации и блоком ввода-вывода, а также блок памяти, вход/выход которого подключен к соответствующему выходу/входу центрального процессора, при этом программное обеспечение центрального процессора устройства дешифрации выполнено с возможностью считывания, сохранения данных локальной сети CAN со сменного носителя памяти устройства регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и последующего визуального представления на мониторе блока отображения информации о параметрах движения и внутренних параметрах устройств локомотивной системы обеспечения безопасности движения поезда.

В одном из вариантов выполнения стационарное устройство дополнительно включает последовательно соединенные блок анализа и блок принятия решения, вход которого подключен к соответствующему выходу центрального процессора, другим входом/выходом соединенного с выходом/входом с блока анализа.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема одного из вариантов комплексной системы контроля параметров движения поезда.

Комплексная система для контроля и анализа параметров движения поезда содержит установленный на локомотиве регистратор 1 сообщений информационного обмена устройств по протоколу CAN, первый и второй разъемы 2 и 3 которого соединены между собой и подключены соответственно к CAN шлюзу 4 и CAN шине 5 локомотивного устройства 6 безопасности, а третий и четвертый разъемы 7 и 8 соединены между собой и подключены соответственно к CAN-шлюзу 4 и CAN шине 9 локомотивной аппаратуры 10 системы, отвечающей за безопасность движения локомотива. CAN-шлюз 4 локомотивной CAN сети обеспечивает информационный обмен между локомотивным устройством 6 безопасности и локомотивной аппаратурой 10 системы автоматического управления тормозами поезда.

В качестве локомотивного устройства 6 безопасности используют комплексное локомотивное устройство безопасности типов КЛУБ-У, КЛУБ-УП или безопасный локомотивный объединенный комплекс типов БЛОК, БЛОК-М, ДКСВ-М, а в качестве локомотивной аппаратуры 10 системы обеспечения безопасности движения поезда можно использовать локомотивную аппаратуру системы автоматического управления торможением поездов (САУТ) или телемеханическую систему контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) или аналогичные устройства, включенные в локальную CAN-сеть.

Регистратор 1 сообщений информационного обмена содержит установленные в корпусе первый и второй микроконтроллеры 11 и 12, цепи гальванической развязки 13 и 14, CAN-трансиверы 15 и 16 и сменный носитель 17 памяти. Разъемы 2 и 3, 7 и 8 установлены на внешней стороне корпуса регистратора 1. При этом выводы первого и второго разъемов 2 и 3 подключены через соответствующие последовательно соединенные CAN-трансивер 15 и цепь 13 гальванической развязки к соответствующим входам первого микроконтроллера 11, выход которого подключен к входу сменного носителя 17 памяти. Выводы третьего и четвертого разъемов 7 и 8 подключены через соответствующие последовательно соединенные CAN-трансивер 16 и цепь 14 гальванической развязки к соответствующим входам второго микроконтроллера 12, выход которого соединен со вторым входом первого микроконтроллером 11. Программное обеспечение микроконтроллера 11 выполнено с возможностью осуществления записи синхронизированных по времени CAN сообщений информационного обмена на сменный носитель 17 памяти

Сменный носитель 17 памяти выполнен в виде карты памяти и подключен к MCI-порту микроконтроллера 11.

Для осуществления перезапуска микроконтроллеров 11 и 12 в случае программного зависания в процессе функционирования введены сторожевые таймеры (на чертеже не показан), один из которых входом/выходом подключен к RST-порту первого микроконтроллера 11, а второй -входом/выходом к RST-порту второго микроконтроллера 12.

Для удобства извлечения сменного носителя 17 памяти корпус устройства в месте его размещения выполнен с отверстием, снабженным защитной крышкой (на чертеже не показано).

Комплексная система для контроля и анализа параметров движения поезда содержит также стационарное устройство 18 дешифрации, включающее центральный процессор 19 с блоком 20 отображения, блоком 21 считывания данных сменного носителя 17 памяти, блоком 22 ввода/вывода и блок 23 памяти. При этом программное обеспечение центрального процессора 19 выполнено с возможностью обработки и последующего анализа CAN-сообщений, записанных на сменном носителя 17 памяти, а именно, рассмотрения отдельных параметров движения локомотива в реальном времени, таких как скорость, давление в тормозных магистралях и т.д; определения внештатных ситуаций; анализа корректности работы CAN-шлюза; контроля работы локальных устройств безопасности и устройства, отвечающего за безопасность движения поезда (САУТ, ТСКБМ и др.).

В одном из вариантов выполнения комплексной системы устройство 18 дешифрации дополнительно включает последовательно соединенные блок 24 анализа и блок 25 принятия решения, вход которого подключен к соответствующему выходу центрального процессора 19, другим входом/выходом соединенного с выходом/входом блока 24 анализа.

Комплексная система контроля параметров движения поезда работает следующим образом.

При движении поезда, оборудованного локомотивными устройствами системы обеспечения безопасности движения, участвующими в информационном обмене по протоколу CAN, по контролируемому маршруту происходит инициализация всех каналов локальной сети CAN. При этом в автоматическом режиме включается питание регистратора 1.

Система обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте используется при условии ее собственного безопасного и надежного функционирования, поэтому информационный обмен между устройствами, входящими в ее состав, осуществляется по двум независимым каналам. При этом CAN-сообщения от локомотивного устройства 6 включают данные о его внутренних параметрах и о параметрах движения поезда, а CAN-сообщения от локомотивной аппаратуры 10 включают только данные о ее внутренних параметрах.

Сообщения с первого и второго каналов CAN шины 5 локального устройства 6 безопасности поступают соответственно на разъемы 2 и 3, с выхода которых через последовательно соединенные CAN-трансивер 15 и цепь 13 гальванической развязки поступают на соответствующие входы микроконтроллера 11. При поступлении CAN-сообщения по каждому каналу микропроцессор 11 фиксирует время его поступления и осуществляет запись сообщения в свою оперативную память с данными времени поступления.

Сообщения с первого и второго каналов CAN шины 9 аппаратуры 10 поступают соответственно на разъемы 7 и 8, с выхода которых через последовательно соединенные CAN-трансивер 16 и цепь 14 гальванической развязки они поступают на соответствующие входы микроконтроллера 12. При поступлении CAN-сообщения по каждому каналу микропроцессор 12 фиксирует временя поступления и по шине обмена данными передает их вместе с данными времени поступления в микропроцессор 11.

Использование цепей 13 и 14 гальванической развязки позволяет исключить влияние внештатной работы внутренней аппаратуры блока на информационный обмен локомотивных устройств 6 и 10.

При накоплении в оперативной памяти заданного объема данных микропроцессор 11 осуществляет их обработку согласно формату данных и передачу их на сменный носитель 17 памяти для хранения. После передачи данных микропроцессор 11 опять накапливает данные CAN сообщений до заданного объема, аналогичным образом обрабатывает их и передает в сменный носитель 17 памяти для записи. Сменный носитель 17 памяти самостоятельно записывает данные на носитель. Процесс записи не влияет на работу микроконтроллера 11.

Таким образом, на сменный носитель 17 памяти записывают синхронизированные по времени данные информационного обмена по всем четырем каналам: по первому и второму каналам - данные о параметрах движения поезда и внутренних параметрах локомотивного устройства 6 безопасности; по третьему и четвертому - данные о внутренних параметрах локомотивной аппаратуры 10. Такой режим регистрации повышает информативность записываемых на носитель 17 памяти данных.

После завершения работы сменный носитель 17 извлекают из регистратора 1 и подключают к блоку 21 считывания стационарного устройства 18 дешифрации данных.

Устройство считывания 21 передает данные со сменного носителя 17 памяти на вход центрального процессора 19. Центральный процессор 19 для каждого канала осуществляет обработку полученных данных, и результаты обработки преобразует для визуального представления на экране монитора блока 20 отображения параметров движения поезда, внутренних параметров локомотивного устройства 6 безопасности и локомотивной аппаратуры 10. Визуальное представление данных четырех каналов локальной сети CAN позволяет с наибольшей достоверностью контролировать параметры движения поезда, а также работу локомотивного устройства 6 безопасности и локомотивной аппаратуры 10, выявить причины внештатных ситуаций.

Данные результатов анализа визуального представления сообщений оператор с помощью блока 22 ввода/вывода вводит в центральный процессор 19, который направляет их в блок 23 памяти одновременно с результатами обработки для формирования базы данных для каждого локомотива.

По мере накопления информации в базе данных возможен вариант выполнения комплексной системы, позволяющей в автоматическом режиме принимать решения о причинах внештатных ситуаций на маршруте движения поезда. В этом случае центральный процессор 19 обработанные данные направляет в блок 24 анализа. При выявлении внештатных ситуаций при движении поезда по результатам анализа данных блок 24 анализа формирует соответствующую команду центральному процессору 19, в соответствии с которой процессор 19 запрашивает данные в блоке 23 памяти, соответствующие выявленной внештатной ситуации при движении этого же поезда, и направляет их в блок 24 анализа. Блок 24 анализа обработанные с носителя 17 данные сравнивает с данными, хранящимися в блоке 23 памяти, и при совпадении данных выявляет причины внештатных ситуаций на дороге, определяет работоспособность локомотивного устройства 6 безопасности и аппаратуры 10 САУТ. Блок 24 направляет результаты анализа в блок 25 принятия решения, который выдает соответствующие рекомендации для устранения выявленных нарушений.

1. Регистратор сообщений информационного обмена устройств по протоколу CAN, содержащий установленные в корпусе первый и второй микроконтроллеры, цепи гальванической развязки, CAN-трансиверы и съемный носитель информации, на внешней стороне корпуса установлены соответствующие разъемы, одни из которых выполнены с возможностью подключения к CAN шлюзу, а другие - к шине питания и CAN шинам устройств, при этом первый и второй разъемы соединены между собой, их выводы через соответствующие последовательно соединенные трансивер и цепь гальванической развязки - к соответствующим входам первого микроконтроллера, выход которого подключен к входу сменного носителя информации, а третий и четвертый разъемы соединены между собой и выходами подключены через соответствующие последовательно соединенные CAN-трансивер и цепь гальванической развязки к соответствующим входам второго микроконтроллера, выход которого соединен со вторым входом первого микроконтроллера, программное обеспечение которого выполнено с возможностью осуществления записи сообщений каждой CAN шины информационного обмена, синхронизированных по времени, на съемный носитель информации.

2. Регистратор по п.1, отличающийся тем, что съемный носитель памяти выполнен в виде карты памяти и подключен к MCI-порту первого микроконтроллера.

3. Регистратор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что введены два сторожевых таймера, один из которых входом/выходом подключен к RST-порту первого микроконтроллера, а второй - входом/выходом к RST-порту второго микроконтроллера.

4. Устройство регистрации CAN-сообщений информационного обмена локомотивных устройств системы обеспечения безопасности движения поезда, содержащее установленный на локомотиве регистратор сообщений информационного обмена устройств по протоколу CAN по пп.1-3, первый разъем которого подключен к CAN шине локомотивного устройства безопасности, а четвертый - к CAN шине устройства, отвечающего за безопасность движения поезда, а второй и третий разъемы соединены между собой посредством CAN-шлюза.

5. Комплекс для контроля и анализа параметров движения поезда, содержащий устройство регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств системы обеспечения безопасности движения поезда по п.4 и стационарное устройство дешифрации данных, включающее центральный процессор с блоком отображения, блоком считывания данных съемного носителя информации устройства регистрации и блоком ввода-вывода, а также блок памяти, вход/выход которого подключен к соответствующему выходу/входу центрального процессора, при этом программное обеспечение центрального процессора устройства дешифрации выполнено с возможностью считывания, сохранения данных локальной сети CAN со сменного носителя памяти устройства регистрации CAN-сообщений информационного обмена устройств системы обеспечения безопасности движения поезда и последующего визуального представления на мониторе блока отображения информации о параметрах движения и внутренних параметрах устройств локомотивной системы обеспечения безопасности движения поезда.

6. Комплекс по п.5, отличающийся тем, что в устройство дешифрации введены последовательно соединенные блок анализа и блок принятия решения, вход которого подключен к соответствующему выходу центрального процессора, другим входом/выходом соединенного с выходом/входом блока анализа.