Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем глонасс/gps

Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS относится к железнодорожному транспорту, а именно к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на железнодорожных станциях. Технический результат заключается в надежном оповещении при любых средствах регулирования движением поездов и вне зависимости от показаний светофоров, обеспечивающим безопасность труда работающих на станционных и перегонных путях, как в стандартных рабочих передвижениях (в четном и нечетном, правильном и неправильном), так и при аварийных ситуациях подвижного состава. Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS содержит установленные на локомотиве блок электроники, с подключенными к нему краном машиниста, блоком индикации и радиомодемом, который через дуплексный фильтр соединен с антенной, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, модуль цифрового радиоканала блока электроники по каналу связи подключен к радиомодему, который через канал связи соединен с радиомодемом стационарного устройства, подключенным к персональному компьютеру автоматизированного рабочего места дежурного по станции, блок пакетной связи, соединенный с блоком электроники, а через GSM - антенну по каналу связи соединен с сетью INTERNET, с которой по соответствующим каналам связи соединены сервер сбора и обработки информации и приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения.

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и может быть использована на железнодорожных станциях для автоматического оповещения о приближении подвижного состава работников, выполняющих работы на перегонах и станциях с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS с реализацией функций контроля, включения и целостности системы оповещения.

Известно «Устройство для надежного приема, обработки и индикации информации о состоянии децентрализованных и централизованных устройств управления на подвижном составе», (DE 19501993 C1, B61L 2700, 19.11.1998)

При высоких скоростях движения применяются системы сигнализации, дополненные передачей показаний светофоров на пульт машиниста и путевым автостопом. В связи с высокими требованиями к надежности систем безопасности инвестиционные и эксплуатационные расходы велики. С помощью, установленного на подвижном составе устройства по радио по определенной программе производят опрос относящихся к маршруту подвижного состава светофоров и полученную информацию сравнивают с предварительно заданной для данного участка пути. Информация выводится также на установленный в кабине машиниста дисплей.

Недостатком этого устройства является привязка к путевым устройствам, отсутствие средств для информирования работающих на перегонах и станциях.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное (RU 2248899 C1, B61L 25/04, 27.03.2005 г.) содержащее включенные в открытую систему реального времени с модульной архитектурой включены и соединены между собой кабели системного CAN-интерфейса блоки электроники, индикации, коммутации и ввода данных, расположенные в кабине машиниста, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации и включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности и усилитель электропневматического клапана, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания и включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации, блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом.

Недостатком этого устройства является невысокая надежность гарантии доставки информации каждому работающему в местах проведения работ, а также обслуживающему движущийся подвижной состав персоналу.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в устранении указанных недостатков, а именно в надежном оповещении при любых средствах регулирования движением поездов и вне зависимости от показаний светофоров, обеспечивающим безопасность труда работающих на станционных и перегонных путях, как в стандартных рабочих передвижениях (в четном и нечетном, правильном и неправильном), так и при аварийных ситуациях подвижного состава.

Технический результат достигается тем, что в систему информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS, содержащую установленные на локомотиве блок электроники, с подключенными к нему краном машиниста, блоком индикации и радиомодемом, который через дуплексный фильтр соединен с антенной, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, модуль цифрового радиоканала блока электроники подключен к радиомодему, который через канал связи соединен с радиомодемом стационарного устройства, подключенным к персональному компьютеру автоматизированного рабочего места дежурного по станции, согласно предложению на локомотиве введен блок пакетной связи, соединенный с блоком электроники, а через GSM - антенну по каналу связи соединен с сетью INTERNET, с которой по соответствующим каналам связи соединены сервер сбора и обработки информации и приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения.

Блок индикации включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации.

Блок электроники включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности, усилитель электропневматического клапана, блок коммутации и блок ввода данных.

Блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом.

На фигуре 1 показана функциональная схема системы информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS.

Система информирования содержит установленные на локомотиве 1 блок электроники 4, с подключенными к нему краном 8 машиниста, блоком индикации 7 и радиомодемом 5, который через дуплексный фильтр 10 соединен с антенной 11, блок электроники 4 выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации, блок индикации 7 выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, модуль цифрового радиоканала (на фигуре 1 не показан) блока 4 электроники подключен к радиомодему 5, который через дуплексный фильтр 10, антенну 11 и канал связи соединен с радиомодемом 15 стационарного устройства 14, подключенным к персональному компьютеру 16 автоматизированного рабочего места дежурного (ПК АРМ) по станции, блок 12 пакетной связи (БПС), соединен с блоком 4 электроники, а через GSM - антенну 13 по каналу связи соединен с сетью INTERNET, с которой по соответствующим каналам связи соединены сервер 18 сбора и обработки информации и приемопередающее устройство 17 носимой аппаратуры оповещения.

Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS работает следующим образом.

Стационарная аппаратура 14 включена в круглосуточном режиме.

Локомотивное устройство 1 начинает работать сразу после включения источника питания 6. Сигналы от радиомодема 15 стационарного устройства 14 по каналу связи поступают через антенну 11 и дуплексный фильтр 10 в радиомодем 5, осуществляющий обмен информацией между локомотивным устройством 1 и стационарным устройством 14. Далее сигналы поступают в блок 4 электроники в соответствии с алгоритмом взаимодействия. Сигналы от антенны 13 поступают в блок 12 пакетной связи (БПС), предназначенный для передачи данных о местоположении и параметрах движения, а от него уже данные поступают в блок 4 электроники, предназначенный для обработки информации, от датчиков пути и скорости, приемника спутниковой навигации, сигналов от приемных катушек, систем контроля бдительности, сигнала от кнопки 3 «Тревога» Блок 4 анализирует полученную информацию и формирует управляющие воздействия на электропневматический клапан 9 (ЭПК), приставку крана машиниста 8 (ПКМ) и цепь тяги, антенны 2 GPS/ГЛОНАСС, радиомодема 5, а также передает данные для отображения на блок 7 индикации.

Сигналы от антенны 2 GPS/ГЛОНАСС поступают на навигационный приемник (на рисунке не показан), входящий в состав блока электроники 4, который формирует данные о местоположении устройства (широта, долгота). Эти данные поступают в центральный обработчик (на рисунке не показан) блока электроники 4, где определяется местоположение локомотивного устройства 1 в железнодорожных координатах (метры).

При возникновении на локомотиве чрезвычайной ситуации машинист или помощник машиниста при следовании в зоне связи со станцией нажатием кнопки 3 «Тревога» передает на стационарное устройство 14 сигнал о необходимости принудительной остановки локомотив. Радиомодем 15 осуществляет синхронизацию работы стационарного устройства 14, с целью организации временного разделения вещания по цифровому каналу передачи данных, а также обеспечивает прием и декодирование географической координаты местоположения, обеспечивает обмен цифровой информацией с заданной скоростью между персональным компьютером 16 автоматизированного рабочего места (ПК АРМ) и аналогичным локомотивным устройством 1, имеющим ту же рабочую частоту и протоколы передачи информации;

В зоне станции ПК 16 АРМ анализирует поездную обстановку и представляет собой компьютерное рабочее место, на мониторе которого отображается план станции и прилегающие перегоны с условно-графическим изображением и индикацией; информация, поступающая с локомотивного устройства 1 по цифровому радиоканалу с указанием времени и даты, а также протоколы работы стационарного устройства 14, также осуществляет взаимодействие с радиомодемом 15 по межмодульному интерфейсу.

Программное обеспечение приемопередающего устройства 17 носимой аппаратуры оповещения запускается автоматически при включении питания. После чего приемопередающего устройства 17 носимой аппаратуры оповещения осуществляет связь со стационарным устройством 14.

При возникновении ситуации, когда проследование поезда по участку невозможно, эта информация по радиоканалу поступает в стационарное устройство 14, которое передает ее на локомотивное устройство 1 (соответствующего поезда).

Сервер 18 сбора и обработки информации обеспечивает сбор и анализ данных с приемопередающего устройства 17 носимой аппаратуры оповещения, локомотивного устройства 1, централизованное ведение журнала полученных данных, отправку на приемопередающее устройство 17 носимой аппаратуры оповещения, локомотивное устройство 1 необходимых данных.

Информация с локомотивного устройства 1 и приемопередающего устройства 17 носимой аппаратуры оповещения передается по сети GSM в сервер 18 сбора и обработки информации. Контроль канала связи осуществляет сервер 18 сбора и обработки информации.

Локомотивное устройство 1 или приемопередающее устройство 17 носимой аппаратуры оповещения устанавливает соединение с INTERNET сервис провайдером по протоколу IP. Адреса этого соединения конфигурируются сервис-провайдером.

Подсоединившись к INTERNET, локомотивное устройство 1 или приемопередающее устройство 17 носимой аппаратуры оповещения устанавливает туннель с сервером 18 сбора и обработки информации. Адрес со стороны клиента - определяется сервис-провайдером.

Внутри туннеля клиент работает с внутренними ресурсами сети по протоколу IP.

Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS реализует функции:

- определение координаты мобильных объектов и единого времени с помощью приемника спутниковой навигационной системы (ПСНС).

- формирование и передача сообщений через сервер пакетной связи на КЛУБ-У или КЛУБ-УП сообщений, содержащих следующие данные: заголовок, идентификатор устройства, тип устройства, линейную координату, номер пути, допустимая скорость движения, информационный байт (предупреждение о проведении работ, ПОДТВЕРЖДЕНИЕ оповещения, АВАРИЯ), номер сообщения и контрольную сумму.

- ручное и автоматическое ПОДТВЕРЖДЕНИЕ приема оповещения;

- ручная передача на КЛУБ-У или КЛУБ-УП команды АВАРИЯ;

- сохранение последних измеренных координат и поддержание меток единого времени от собственного генератора меток при временном отключении или недостоверности измерений ПСНС;

- формирование и передача КЛУБ-У ответных радиосообщений через сервер пакетной связи на приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения, содержащих: заголовок, идентификатор устройства, тип устройства, линейную координату, номер пути, информационный байт (ОПОВЕЩЕНИЕ, подтверждение приема сигнала АВАРИЯ, сигнал о невозможности реакции на сигнал АВАРИЯ), номер сообщения, идентификатор приемопередающего устройства носимой аппаратуры оповещения которому послан ответ, номер квитируемого сообщения и контрольную сумму;

- индикация приема оповещения и ручного ввода на приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения;

- звуковая сигнализация приема оповещения на приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения;

- автоматическое выключение звукового сигнала оповещения после длительного отсутствия приема сообщений оповещения на приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения;

- осуществление самодиагностики приемопередающего устройства носимой аппаратуры оповещения;

- наличие звуковой сигнализации неисправности приемопередающего устройства носимой аппаратуры оповещения;

- сохранение функции передачи временных ограничений скорости от станций, оборудованных УВК-СИР на КЛУБ-У по штатному радиоканалу.

Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS осуществляет постоянное взаимодействие стационарной аппаратуры, находящейся в центре управления, с комплектами возимой и носимой аппаратуры. При этом каналы передачи данных обеспечивают автоматическую двустороннюю передачу сообщений на станции и перегоне при следующих условиях:

- количество подвижных единиц, участвующих в обмене данными в зоне 20 км на одном направлении железной дороги - до 32;

- число бригад на таком же участке - до 10;

- период передачи сообщений от каждой подвижной единицы - 10 с;

- период передачи сообщений от контролируемых бригад на пути - 10 с;

- ориентировочный средний объем передаваемых данных - 30 байт. Каналы передачи данных обеспечивают автоматическую двустороннюю передачу сообщений на станции и перегоне при следующих условиях:

количество подвижных единиц, участвующих в обмене данными в зоне 20 км на одном направлении железной дороги - 32;

число бригад на таком же участке - до 10;

период передачи сообщений от каждой подвижной единицы -10 с;

период передачи сообщений от контролируемых бригад на пути - 10 с;

ориентировочный средний объем передаваемых данных - 30 байт.

Количество объектов системы, участвующих в обмене данными в зоне 20 км на одном направлении железной дороги более 32 и числом бригад на таком же участке более 10.

Система передачи данных обеспечивает организацию режимов передачи данных с вероятностями 0,98 по месту и времени в зонах станций и прилегающих к станциям перегонов и 0,955 по месту и времени на перегонах, вне этих зон.

Система должна обеспечивает передачу данных с вероятностью ошибки на бит 10^-4 в пределах станций и 10^-3 на перегонах.

1. Система информирования находящихся на перегонах железнодорожных путей работающих бригад с использованием спутниковых радионавигационных систем ГЛОНАСС/GPS, содержащая установленные на локомотиве блок электроники, с подключенными к нему краном машиниста, блоком индикации и радиомодемом, который через дуплексный фильтр соединен с антенной, блок электроники выполнен с возможностью определения допустимого скоростного режима и осуществления контроля за его соблюдением за счет фиксации сигналов обратной связи от рукоятки бдительности машиниста, внутреннего фонового тестирования каждого модуля, а также двухканальной обработки информации, блок индикации выполнен с возможностью подготовки информации, необходимой машинисту, ее регистрации и индикации, взаимодействия с машинистом посредством рукоятки безопасности и кнопок ввода информации, введения и отображения локомотивных и поездных характеристик, текущего времени, фактической скорости и их сохранения при отключении электропитания, модуль цифрового радиоканала блока электроники подключен к радиомодему, который через канал связи соединен с радиомодемом стационарного устройства, подключенным к персональному компьютеру автоматизированного рабочего места дежурного по станции, отличающаяся тем, что на локомотиве введен блок пакетной связи, соединенный с блоком электроники, а через GSM-антенну по каналу связи соединен с сетью INTERNET, с которой по соответствующим каналам связи соединены сервер сбора и обработки информации и приемопередающее устройство носимой аппаратуры оповещения.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок индикации включает в себя модуль регистрации, модуль управления и модуль индикации.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок электроники включает в себя два модуля центральной обработки информации, модуль маршрута, модуль цифрового радиоканала, два модуля измерения параметров движения, два модуля внешних устройств, систему контроля безопасности, усилитель электропневматического клапана, блок коммутации и блок ввода данных.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что блок коммутации выполнен с возможностью включения электропитания устройства, осуществления его связей с периферийной аппаратурой, а также переключения связей при изменении кабины управления локомотивом и включает в себя узел формирования данных о состоянии цепей управления локомотивом.