RU2476342C1

RU2476342C1 - Method and device for data exchange via radio channel between train locomotive and stationary relay station

Info

Publication number: RU2476342C1
Application number: RU2011130935/11A
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Андрушко; Александр Сергеевич Ананьин; Петр Владимирович Болотов; Юрий Васильевич Ваванов; Александр Михайлович Вериго; Всеволод Владимирович Воробьев; Владимир Альбертович Воронин; Александр Владимирович Дуренков; Александр Викторович Захаров
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-02-27
Also published as: RU2011130935A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railway ACS, remote control and communication systems. Proposed method consists in transfer of data to locomotive in preset time interval. Before data exchange, current coordinates of locomotive are compared with those of preset registration points. In case they comply, train number signal is transmitted to stationary relay station. Received signal is used to load train number into data base to define the number of temporary free slot for data transfer from locomotive. Data on said slot is transmitted to locomotive and, thereafter, it is used for train motion data transmission to stationary relay station. Data exchange is synchronised by time markers from satellite navigation system. Data exchange device comprises stationary set composed of radio modem, registration signal receiver, and the following units: satellite navigation unit, unit of controlled and uncontrolled objects, control and interface unit, memory of train numbers and unit for definition of temporary slot number. Besides, proposed device comprises locomotive set including registration signal generator, radio modem, complex locomotive safety device, and the following units: temporary slot numbers storage, satellite navigation unit, control and interface unit.

EFFECT: continuous control over train situation.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано для обмена информацией между локомотивным и стационарным оборудованием в системах автоблокировки с тональными рельсовыми цепями, централизованным размещением оборудования автоблокировки и дублирующими радиоканалами.The invention relates to the field of railway automation, telemechanics and communications and can be used to exchange information between locomotive and stationary equipment in self-locking systems with tone rail circuits, centralized placement of self-locking equipment and duplicate radio channels.

Известен способ и устройство для дистанционного управления локомотивами с помощью радиосигналов, содержащее блок дистанционного программирования, с помощью которого оператор направляет адресную информацию в радиопередатчик локомотивов и задает специальные адреса в системе дистанционного управления (EP №1344703, B61L 3/12, 2004 г.). Недостатком данного способа и устройства является отсутствие автоматизации в задании адресов и возможность ошибок при ручном задании адресов и, как следствие, низкая безопасность дистанционного управления локомотивами.A known method and device for remote control of locomotives using radio signals, containing a remote programming unit, with which the operator sends the address information to the radio transmitter of locomotives and sets special addresses in the remote control system (EP No. 1344703, B61L 3/12, 2004). The disadvantage of this method and device is the lack of automation in setting addresses and the possibility of errors when manually setting addresses and, as a result, the low security of remote control of locomotives.

Известна система управления поездами с использованием радиосигналов и способ сбора информации, при котором оперативная полевая информация запоминается и передается на движущийся поезд в зоне действия базовых станций (JP №3851834, B61L 25/06, 2007 г.). Недостатком данного способа и системы является передача информации только в зоне покрытия базовых станций, в результате чего невозможно оперативное управление поездами на всем маршруте движения поезда.A known train control system using radio signals and a method of collecting information in which operational field information is stored and transmitted to a moving train in the coverage area of base stations (JP No. 3851834, B61L 25/06, 2007). The disadvantage of this method and system is the transmission of information only in the coverage area of base stations, as a result of which it is impossible to control trains on the entire route of the train.

Известен способ передачи информации на радиоприемник рельсового транспортного средства, при котором в вычислительном устройстве записывается команда с номером вызова, названием станции и временем прибытия на станцию, при совпадении которых производится вызов радиоприемника по его номеру (DE №19842304, B61L 25/00, 2001 г.). Недостаток данного способа заключается в отсутствии передачи информации во время всего маршрута поездки транспортного средства.A known method of transmitting information to a radio of a rail vehicle, in which a command is recorded in the computing device with the call number, station name and arrival time at the station, if so, the radio is called by its number (DE No. 19842304, B61L 25/00, 2001 .). The disadvantage of this method is the lack of transmission of information during the entire travel route of the vehicle.

Известно устройство для управления по радиоканалу движением поезда в пути следования, содержащее стационарный пункт управления с центральным блоком, в котором записывается информация о занятости пути, и стационарное приемопередающее устройство, а на локомотиве установлено локомотивное приемопередающее устройство для связи с пунктом управления и индикаторное устройство (DE №19931967, B61L 25/02, B61L 25/00, 2002 г.). Недостаток данного устройства состоит в отсутствии информации о состоянии светофоров, в результате чего отсутствует полная информация о поездной ситуации на участке железной дороги.A device for controlling over the radio channel the movement of a train along the route, comprising a stationary control center with a central unit, which records information about the occupancy of the track, and a stationary transceiver, and a locomotive transceiver is installed to communicate with the control center and an indicator device (DE No. 199331967, B61L 25/02, B61L 25/00, 2002). The disadvantage of this device is the lack of information about the state of traffic lights, as a result of which there is no complete information about the train situation on the railway section.

Наиболее близким техническим решением является способ обмена информацией по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом, заключающийся в обмене пакетами данных о поездной ситуации на перегоне, сформированных на стационарном пункте, и пакетами данных о параметрах движения, сформированных на поездном локомотиве, причем передачу на поездной локомотив пакетов данных осуществляют в заранее установленный временной интервал, при этом устройство обмена информацией между поездным локомотивом и стационарным пунктом содержит стационарный комплект, состоящий из радиомодема (радиоканал), блока контролируемых и управляемых объектов, подключенного к стационарному обработчику данных (вычислитель), и локомотивный комплект, состоящий из радиомодема (радиоустройство), комплексного локомотивного устройства безопасности с подключенным к нему блока датчиков (катушки), описанные в патенте на устройство автоматической локомотивной сигнализации (RU №2394715, B61L 3/20, 2009 г.). Недостатком данного технического решения является отсутствие передачи данных о параметрах движения поезда от локомотива к стационарному пункту, что не позволяет обеспечить постоянный контроль за поездной ситуацией на перегоне и параметрах движения поездов с целью обеспечения оптимального расстояния между вслед идущими поездами.The closest technical solution is a method of exchanging information over a radio channel between a train locomotive and a stationary point, which consists in exchanging data packets on the train situation on the train formed at the stationary station and data packets on the motion parameters generated on the train locomotive, and transmission to the train locomotive data packets are carried out in a predetermined time interval, while the device for the exchange of information between the train locomotive and the stationary it is a stationary set consisting of a radio modem (radio channel), a block of monitored and controlled objects connected to a stationary data processor (calculator), and a locomotive set consisting of a radio modem (radio device), an integrated locomotive safety device with a sensor unit (coil) connected to it described in the patent for an automatic locomotive signaling device (RU No. 2394715, B61L 3/20, 2009). The disadvantage of this technical solution is the lack of data transfer on the parameters of the train from the locomotive to the stationary point, which does not allow for constant monitoring of the train situation on the stage and the parameters of train movements in order to ensure the optimal distance between the next train.

Технический результат изобретения заключается в том, что введенные признаки позволяют обеспечить постоянный контроль за поездной ситуацией на перегоне и параметрами движения поезда с целью обеспечения оптимального расстояния между вслед идущими поездами и повышения безопасности их движения.The technical result of the invention lies in the fact that the introduced features make it possible to ensure constant monitoring of the train situation on the stage and the parameters of the train in order to ensure the optimal distance between the next train and increase the safety of their movement.

Технический результат изобретения достигается тем, что в способе обмена информацией по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом, заключающемся в обмене пакетами данных о поездной ситуации на перегоне, сформированных на стационарном пункте, и пакетами данных о параметрах движения, сформированных на поездном локомотиве, причем передачу на поездной локомотив пакетов данных осуществляют в заранее установленный временной интервал, согласно изобретению до начала обмена информацией на поездном локомотиве при движении осуществляют сравнение текущих географических координат местоположения поездного локомотива с предварительно заданными географическими координатами точки регистрации и при их совпадении передают регистрационный сигнал, несущий информацию о номере поезда, на стационарный пункт, где по принятому сигналу осуществляют запись номера поезда в базу данных и определяют номер свободного временного слота для передачи данных от поездного локомотива, затем информацию о присвоенном номере временного слота передают на поездной локомотив, после чего выделенный временной слот используют для передачи на стационарный пункт пакетов данных о параметрах движения поезда, а синхронизацию при обмене пакетов данных осуществляют по временным меткам, принимаемым от системы спутниковой навигации, а в устройстве обмена данными по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом, содержащем стационарный комплект, состоящий из радиомодема, блока контролируемых и управляемых объектов, подключенного к стационарному обработчику данных, и локомотивный комплект, состоящий из радиомодема, комплексного локомотивного устройства безопасности, с подключенным к нему блоком датчиков, согласно изобретению в стационарный комплект введены последовательно соединенные блок спутниковой навигации, стационарный блок управления и сопряжения, приемник сигнала регистрации, блок памяти номеров поездов, блок определения номера временного слота, выход которого подключен ко второму входу стационарного блока управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно стационарного обработчика данных и радиомодема, а в локомотивный комплект введены блок хранения номеров временных слотов и последовательно соединенные блок спутниковой навигации, формирователь сигнала регистрации и локомотивный блок управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно радиомодема и комплексного локомотивного устройства безопасности, дополнительный выход которого через блок хранения номеров временных слотов подключен ко второму входу локомотивного блока управления и сопряжения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока спутниковой навигации.The technical result of the invention is achieved in that in a method for exchanging information over a radio channel between a train locomotive and a stationary station, comprising exchanging data packets on a train situation on a train formed at a stationary station and data packets on motion parameters generated on a train locomotive, the transmission on a train locomotive, data packets are carried out in a predetermined time interval, according to the invention, before the exchange of information on a train locomotive starts they compare the current geographical coordinates of the location of the train locomotive with the predefined geographical coordinates of the registration point and, if they coincide, transmit a registration signal that carries information about the train number to a stationary point, where the received signal is used to record the train number in the database and determine the number of free time slot to transfer data from the train locomotive, then information about the assigned time slot number is transmitted to the train locomotive, last why a dedicated time slot is used to transmit data packets about the parameters of the train’s movement to a stationary point, and synchronization during the exchange of data packets is carried out according to time stamps received from the satellite navigation system, and in a radio channel data exchange device between a train locomotive and a stationary point containing a stationary set consisting of a radio modem, a block of controlled and managed objects connected to a stationary data processor, and a locomotive set consisting of iomodem, an integrated locomotive safety device, with a sensor unit connected to it, according to the invention, a satellite navigation unit, a stationary control and interface unit, a registration signal receiver, a train number memory unit, a time slot number determining unit, the output of which is connected to the second input of the stationary control and interface unit, the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs, respectively, stationary about the data processor and the radio modem, and the locomotive kit includes a block for storing numbers of time slots and a serial-connected satellite navigation unit, a signal conditioning instrument and a locomotive control and interface unit, the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the radio modem and complex locomotive safety device, the additional output of which is connected to the second input of the locomotive control unit and zheniya, the third input of which is connected to the second output of the satellite navigation unit.

Сравнение заявленного технического решения с аналогами и прототипом позволило установить соответствие условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень», так как такое техническое решение не известно и явным образом не следует из уровня техники.Comparison of the claimed technical solution with analogues and prototype made it possible to establish compliance with the patentability conditions of “novelty” and “inventive step”, since such a technical solution is not known and does not explicitly follow from the prior art.

Предложенное решение является промышленно применимым, поскольку может быть реализовано существующими техническими средствами. Следовательно, предложенное техническое решение соответствует установленным критериям патентоспособности изобретения.The proposed solution is industrially applicable, since it can be implemented by existing technical means. Therefore, the proposed technical solution meets the established criteria for patentability of the invention.

Распределение временных интервалов передачи и приема стационарных и локомотивных модемов приведено на рис.1.The distribution of transmission and reception time intervals for stationary and locomotive modems is shown in Fig. 1.

Стационарные модемы СМ1 и СМ2 передачу пакетов данных на поездной локомотив осуществляют в заранее установленные временные интервалы t1 и t2, длительностью по 500 мс.Stationary modems CM1 and CM2 transmit data packets to the train locomotive at pre-set time intervals t1 and t2, each of 500 ms in duration.

Регистрация локомотивных модемов при вступлении поезда на участок приближения осуществляют в временные интервалы t9, t10, длительностью 100 мс.Registration of locomotive modems when a train enters the approach section is carried out at time intervals t9, t10, with a duration of 100 ms.

Локомотивные радиомодемы передачу пакетов данных на стационары осуществляют в выделенные интервалы времени 1…15 каждому поезду на передачу, длительностью 100 мс.Locomotive radio modems transmit data packets to hospitals at dedicated time intervals of 1 ... 15 to each train for transmission, lasting 100 ms.

Сообщение от стационарных модемов содержит общую (шировещательную) и адресные части, следующие непрерывно в одном пакете. Максимальная длина сообщения стационарных модемов составляет 240 байтов. Длина общей части фиксирована и составляет 40 байтов. Длина адресной части переменная, зависит от количества поездов на перегоне и составляет 10 байтов для каждого поезда. Сообщения от локомотива имеют фиксированную длину не более 20 байтов. С локомотива передаются два вида сообщений: информационное и запрос на регистрацию.The message from the stationary modems contains the general (broadcast) and address parts, the following continuously in one packet. The maximum message length of stationary modems is 240 bytes. The length of the common part is fixed at 40 bytes. The length of the address part is variable, depending on the number of trains on the train and is 10 bytes for each train. Messages from the locomotive have a fixed length of not more than 20 bytes. Two types of messages are transmitted from the locomotive: informational and registration requests.

На рис.2 представлена структурная схема устройства, реализующего способ обмена информацией по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом.Fig. 2 shows a block diagram of a device that implements a method for exchanging information over a radio channel between a train locomotive and a stationary station.

Устройство обмена данными по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом, содержащее стационарный комплект 1, состоящий из радиомодема 2, блока 3 контролируемых и управляемых объектов, подключенного к стационарному обработчику данных 4, и локомотивный комплект 5, состоящий из радиомодема 6, комплексного локомотивного устройства 7 безопасности, с подключенным к нему блока 8 датчиков, в стационарный комплект 1 введены последовательно соединенные блок 9 спутниковой навигации, стационарный блок 10 управления и сопряжения, приемник 11 сигнала регистрации, блок 12 памяти номеров поездов, блок 13 определения номера временного слота, выход которого подключен ко второму входу стационарного блока 10 управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно стационарного обработчика данных 4 и радиомодема 2, а в локомотивный комплект 5 введены блок 14 хранения номеров временных слотов и последовательно соединенные блок 15 спутниковой навигации, формирователь 16 сигнала регистрации и локомотивный блок 17 управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно радиомодема 6 и комплексного локомотивного устройства 7 безопасности, дополнительный выход которого через блок 14 хранения номеров временных слотов подключен ко второму входу локомотивного блока 17 управления и сопряжения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока 15 спутниковой навигации.A radio channel data exchange device between a train locomotive and a stationary station, comprising a stationary set 1 consisting of a radio modem 2, a block 3 of controlled and controlled objects connected to a stationary data processor 4, and a locomotive set 5 consisting of a radio modem 6, a complex locomotive device 7 security, with the sensor unit 8 connected to it, the satellite navigation unit 9, the stationary control and interface unit 10, are introduced into the stationary set 1 in series registration signal signal box 11, train number memory unit 12, time slot number determination unit 13, the output of which is connected to the second input of the stationary control and interface unit 10, the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the stationary data processor 4 and the radio modem, respectively 2, and in the locomotive set 5, a block 14 for storing numbers of time slots and serially connected block 15 for satellite navigation, a shaper 16 of the registration signal and a locomotive block 17 for control and pairing the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the radio modem 6 and the integrated locomotive safety device 7, the additional output of which through the storage unit for temporary slot numbers 14 is connected to the second input of the locomotive control and interface unit 17, the third input of which is connected to the second output of the satellite navigation unit 15.

Устройство обмена информацией по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом работает следующим образом.A device for exchanging information on a radio channel between a train locomotive and a stationary point operates as follows.

На поездном локомотиве 5 в блоке 15 спутниковой навигации при движении осуществляют сравнение текущих географических координат местоположения поездного локомотива с предварительно заданными географическими координатами точки регистрации. При их совпадении с первого выхода блока 15 спутниковой навигации передают сигнал запуска на вход формирователя 16 сигнала регистрации. Сигнал с выхода формирователя 16 через локомотивный блок 17 управления и сопряжения и радиомодем 6 поездного локомотива 5 поступает в радиоканал. Радиосигнал через радиомодем 2 стационарного пункта 1, стационарный блок 10 управления и сопряжения поступает в приемник 11 сигнала регистрации стационарного пункта 1. Сигнал регистрации несет информацию о номере, категории поезда и номере пути его следования. По принятому сигналу осуществляют запись принятых данных о поезде в базу данных блока 12 памяти номеров поездов. В блоке 13 с учетом очередности поступивших ранее данных определяют номер свободного временного слота для передачи данных от поездного локомотива. Информацию о присвоенном номере временного слота с выхода блока 13 через стационарный блок 10 управления и сопряжения и радиомодем 2 стационарного пункта 1 передают на поездной локомотив 5. Через радиомодем 6 поездного локомотива 5, локомотивный блок управления и сопряжения 17, комплексное локомотивное устройство 7 безопасности присвоенный номер временного слота передают в блок 14 хранения номера временного слота. Выделенный временной слот используют для передачи от поездного локомотива 5 на стационарный пункт 1 пакетов данных о параметрах движения поезда.On the train locomotive 5 in the satellite navigation unit 15, when moving, the current geographic coordinates of the location of the train locomotive are compared with the predefined geographical coordinates of the registration point. When they coincide with the first output of the satellite navigation unit 15, a start signal is transmitted to the input of the registration signal generator 16. The signal from the output of the shaper 16 through the locomotive control and coupling unit 17 and the radio modem 6 of the train locomotive 5 enters the radio channel. The radio signal through the radio modem 2 of the stationary point 1, the stationary control and interface unit 10 is supplied to the receiver 11 of the registration signal of the stationary point 1. The registration signal carries information about the number, category of the train and the number of its route. According to the received signal, the received train data is recorded in the database of the block 12 of the train number memory. In block 13, taking into account the sequence of previously received data, determine the number of free time slot for data transmission from the train locomotive. Information about the assigned time slot number from the output of block 13 through the stationary control and interface unit 10 and the radio mode 2 of the stationary point 1 is transmitted to the train locomotive 5. Via the radio mode 6 of the train locomotive 5, the locomotive control and interface unit 17, the complex locomotive safety device 7 assigned number the time slot is transmitted to the time slot number storage unit 14. A dedicated time slot is used to transmit from the train locomotive 5 to the stationary point 1 data packets on the parameters of the train.

Стационарный обработчик данных 4 стационарного пункта 1 осуществляет сбор данных о состоянии блока 3 контролируемых и управляемых объектов на данном перегоне, фиксирующих последовательное занятие и освобождения поездом рельсовых цепей и горящие огни на светофорах. Эти данные с выхода стационарного обработчика данных 4 в синхронные моменты времени передаются на поездной локомотив 5. Синхронизацию при обмене пакетов данных осуществляют по временным меткам, принимаемым от системы спутниковой навигации, блоком 9 спутниковой навигации на стационарном пункте 1 и блоком спутниковой навигации 15 на поездном локомотиве 5.The stationary data processor 4 of the stationary point 1 collects data on the state of the block 3 of controlled and controlled objects on this stretch, which record the sequential occupation and release by the train of rail chains and burning lights at traffic lights. These data from the output of the stationary data processor 4 at synchronous time are transmitted to the train locomotive 5. Synchronization during the exchange of data packets is carried out according to time stamps received from the satellite navigation system, satellite navigation unit 9 at stationary point 1 and satellite navigation unit 15 on the train locomotive 5.

Комплексное локомотивное устройство 7 безопасности поездного локомотива 5 осуществляет сбор данных о состоянии блока 8 датчиков на локомотиве, фиксирующих координаты, скорость и направление движения поезда. Эти данные с выхода комплексного локомотивного устройства 7 безопасности передаются на стационарный пункт 1.Integrated locomotive safety device 7 of the train locomotive 5 collects data on the state of the sensor unit 8 on the locomotive, fixing the coordinates, speed and direction of movement of the train. These data from the output of the integrated locomotive safety device 7 are transmitted to the stationary point 1.

Технический результат изобретения заключается в том, что введенные признаки позволяют обеспечить постоянный контроль за поездной ситуацией на перегонах и параметрах движения поездов с целью обеспечения оптимального расстояния между вслед идущими поездами и повышения безопасности их движения.The technical result of the invention lies in the fact that the introduced features make it possible to ensure constant monitoring of the train situation on the hauls and train parameters in order to ensure the optimal distance between the following trains and increase their traffic safety.

Claims

1. A method of exchanging information over a radio channel between a train locomotive and a stationary point, which consists in exchanging data packets on the train situation on the train formed at the stationary station and data packets on the motion parameters generated on the train locomotive, the data packets being transmitted to the train locomotive in a predetermined time interval, characterized in that prior to the exchange of information on the train locomotive while driving, a comparison of the current geographical coordinates locations of the train locomotive with predefined geographical coordinates of the registration point and, if they coincide, transmit the registration signal carrying information about the train number to a fixed point, where the train number is recorded in the database by the received signal and the number of the free time slot for transmitting data from the train is determined locomotive, then the information about the assigned time slot number is transmitted to the train locomotive, after which the dedicated time slot is used to transmit to a stationary point of data packets on the parameters of the train’s movement, and synchronization during the exchange of data packets is carried out according to time stamps received from the satellite navigation system.

2. A device for exchanging data on a radio channel between a train locomotive and a stationary station, comprising a stationary set consisting of a radio modem, a block of controlled and controlled objects connected to a stationary data processor, and a locomotive set consisting of a radio modem, an integrated locomotive safety device, connected to it with a sensor unit, characterized in that a satellite navigation unit, a stationary control unit and a receiver, a registration signal receiver, a train number memory unit, a time slot number determination unit, the output of which is connected to the second input of the stationary control and interface unit, the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the stationary data processor and radio modem, respectively, and a locomotive set, a unit for storing numbers of temporary slots and a serial-connected satellite navigation unit, a registration signal shaper and a locomotive control and pairing unit are introduced, the first and second inputs / outputs of which are connected to the outputs / inputs of the radio modem and the integrated locomotive safety device, the additional output of which is connected to the second input of the locomotive control and interface unit through the storage unit for time slot numbers, the third input of which is connected to the second output of the satellite navigation unit.