RU1787848C

RU1787848C - Locomotive driverъs vigilance device

Info

Publication number: RU1787848C
Application number: SU904823838A
Authority: RU
Inventors: Олег Игоревич Грибков; Юрий Григорьевич Спивак; Дмитрий Робертович Клишанис; Игорь Леонидович Петросян
Original assignee: Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1993-01-15

Abstract

Использование: в устройствах проверки бдительности машиниста дл повышени безопасности движени на железных дорогах . Сущность изббретенй : устройство содержит датчик электрического сопротивлени кожи 1, блок амплитудно-временной селекции 2, блок формировани управл ющих сигналов 3, блок выбора критических межимпульсных интервалов 6, тактовый генератор 19, счетчики 7 и 8. дешифратор 8. 1-2-3-8-9-5-3, 10-7-8-16-5.1 ил.Use: in driver alertness devices to improve rail safety. Essentials of choice: the device contains a skin electrical resistance sensor 1, an amplitude-time selection unit 2, a control signal generating unit 3, a critical interpulse interval selection unit 6, a clock generator 19, counters 7 and 8. a decoder 8. 1-2-3- 8-9-5-3, 10-7-8-16-5.1 ill.

Description

Изобретение относитс к устройствам проверки бдительности машиниста и предназначено дл повышени безопасности движени на железных дорогах.The invention relates to driver vigilance verification devices and is intended to improve railway safety.

Анализ проездов запрещающих сигналов показывает, что более половины их - следствие снижени уровн бодрствовани машиниста (дремотное состо ние, сон и др.). (flgtfe dfно устройство автоматической локомотивной сигнализации АЛСН.с контролем бдительности машиниста и неабсолютно действующим автостопом. В случае смены показаний локомотивного светофора с более разрешающего на менее разрешающее включаетс предупреждающий .свисток . Если машинист в течении 6-8 с. после начала действи свистка подтверждает свою бдительность кратковременным нажатием руко тки бдительности РБ, то автостоп отключаетс и автостопного торможени не происходит. Машинист путем служебного торможени производит остановку поезда перед закрытым сигналом. Если машинист в течение б.-8 с. не подтвердит сеою бдительность нажатием РБ, то включаетс автостоп и производит экстренное торможение поезда. Данное устройство, однако, не исключает проезд запрещающих сигналов по вине машиниста, Это св зано с потерей бдительности. Во-первых, данна пр оверка бдительности не учитывает конкретное психофизиологическое состо ние человека- оператора, а во вторых скорость движени состава может превышать допустимую.Analysis of the passage of prohibitory signals shows that more than half of them are the result of a decrease in the driver’s wakefulness level (drowsiness, sleep, etc.). (flgtfe df is ALSN automatic locomotive signaling device with control of the driver’s vigilance and non-absolute hitchhiking. If the locomotive traffic light changes from more permissive to less permissive, the warning whistle will be turned on. If the driver whistles within 6-8 seconds after the start of the whistle vigilance by briefly pressing the vigilance knob of the RB, the hitchhiking is turned off and hitchhiking does not occur. Driving in front of a closed signal If the driver doesn’t confirm vigilance by pressing RB within 6-8 seconds, then the hitch stops and emergency braking of the train occurs.This device, however, does not exclude the passage of prohibiting signals due to the driver’s fault. Firstly, this vigilance test does not take into account the specific psychophysiological state of the human operator, and secondly, the speed of the train may exceed the permissible level.

Известно также устройство АЛ СИ с.кон- тролем скорости и абсолютно действующим автостопом, Экстренное торможение осуществл етс при сближении поездов с преп тствием , а также в случа х превышени фактической скорости над скорое гью, с которой разрешаетс проезд светофора с данным сигнальным показанием. Подтверждение бдительности нажатием руко тки бдительности не исключает автостопного торможени . К недостаткам данного устрой- ства нужно отнести недостаточную надежность . Аварийна ситуаци может создатьс , когда руко тка бдительности машиниста нажимаетс рефлекторно, без оценки фактического поведени поезда, когда фактическа скорость его не превышает допустимую, т.е. контроль машиниста необъективный.An AL SI device is also known with speed control and absolutely functioning hitchhiking. Emergency braking is carried out when the trains approach obstacles, as well as in cases when the actual speed exceeds the speed limit at which a traffic light with this signal indication is allowed. Confirmation of vigilance by pressing the vigilance knob does not exclude hitchhiking. The disadvantages of this device include insufficient reliability. An emergency situation can occur when the driver’s vigilance knob is pressed reflexively without assessing the actual behavior of the train when its actual speed does not exceed the permissible one, i.e. the driver’s control is biased.

Используемые устройства контрол бдительности принципиально не могут вы вить начало развити дремотного состо ни , т.е. сигналы контрол выдаютс не в зависимости от психофизиологического состо ни машиниста, а в функции времени,The vigilance monitoring devices used cannot fundamentally reveal the beginning of the development of a drowsiness state, i.e. control signals are issued not depending on the psychophysiological state of the driver, but as a function of time,

пути или места расположени путевых сигналов .paths or locations of travel signals.

Работа устройства контрол бдительности машиниста (УКБМ) основана на автоматическом анализе специфических колебаний электрического сопротивлени кожи человека (ЭСК), которые Называютс фазической составл ющей. Характерно, что уже на ранних стади х развити дремотногоThe operation of the driver’s vigilance control device (UKBM) is based on the automatic analysis of specific fluctuations in the electrical resistance of human skin (ESC), which are called the phase component. It is characteristic that already in the early stages of the development of drowsiness

0 состо ни они затухают, т.е. снижаетс амплитуда и возрастает врем между соседними колебани ми (межимпульсный интервал).0 states they fade, i.e. the amplitude decreases and the time between adjacent oscillations increases (interpulse interval).

Данное устройство работает совместноThis device works together

5 с типовым устройством АЛСН и содержит датчики дл сьема физиологического параметра , усилитель, источник питани управл емый напр жением, блок формировани 5 with a typical ALSN device and contains sensors for measuring the physiological parameter, an amplifier, a voltage controlled power supply, a forming unit

сигнала управлени , фильтр нижних частот,control signal, low pass filter,

0 полосовой фильтр, усилитель фазической составл ющей ЭСК, формирователь ограничитель , селектор помех, логический блок, одновибратор, генератор, две группы счет- чикОв, руко тку бдительности и.электро5 пневматический клапан ЭПК.0 band-pass filter, amplifier of the phase component of the ESC, former of the limiter, interference selector, logic block, one-shot, generator, two groups of counters, vigilance knob and electro-pneumatic valve EPC.

Датчик дл съема физиологического параметра , усилитель, источник тока, управл емый напр жением, фильтр нижних частот, блок формировани сигнала управлени ,A sensor for taking a physiological parameter, an amplifier, a voltage controlled current source, a low pass filter, a control signal generating unit,

Q полосовой фильтр и усилитель фазической составл ющей выполн ют функцию блока датчика электрического сопротивлени кожи . Формирователь ограничитель и селектор помех выполн ет функцию A Q bandpass filter and a phase enhancer function as a skin resistivity sensor unit. The shaper limiter and jammer performs the function

5 амплитудно-временного селектора. Два счетчика каждой группы образуют временной селектор одновременно измер ющий латентный период реакции машиниста на сигнал и межимпульсный интервал фазиче0 .ской составл ющей ЭСК.5 amplitude-time selector. Two counters of each group form a time selector that simultaneously measures the latent period of the driver’s reaction to the signal and the inter-pulse interval of the phase component of the ESC.

Данное устройство следит за психофизиологическим состо нием машиниста, не дава ему уснуть, отмен все периодиче- . ские проверки бдительности, при этом сви5 стки ЭПК раздаютс только при смене огней локомотивного светофора. Так, по результатам одиннадцати поездок с грузовыми поездами установлено, что при работе устройства было отменено в общей сложности 923 свистка ЭПК. Однако количество срабатываний свистка ЭПК все же остаетс достаточно большим. Объ сн етс это жесткой настройкой временных селекторов (60. с) дл всех без исключени машинистов. Заведомое увеличение времени селекции селекторов приводит к снижению надежности за счет возможного пропуска, а уменьшение времени к ложным срабатывани м, что приводит к снижению комфортности.This device monitors the psychophysiological state of the driver, preventing him from falling asleep, canceling everything periodically. vigilance checks, while EPA lights are only heard when the lights of a locomotive traffic light change. So, according to the results of eleven trips with freight trains, it was found that during the operation of the device a total of 923 EPK whistles were canceled. However, the number of triggering of the EPA whistle still remains quite large. This is explained by the tight tuning of the temporary selectors (60. s) for all drivers without exception. The deliberate increase in the time of selection of selectors leads to a decrease in reliability due to possible omissions, and a decrease in time to false responses, which leads to a decrease in comfort.

00

55

Целью устройства вл етс повышение надежности контрол .The purpose of the device is to increase the reliability of control.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство содержащее датчик электрического сопротивлени кожи, подключенный через амплитудно-временной селектор к информационному входу, св занного с руко ткой бдительности и электропневматическим клапаном торможени блока формировани управл ющих сигналов , вход задержки которого подключен к первому выходу временного селектора дополнительно снабжено блоком выбора критических межимпульсных интервалов и мультиплексором, информационные входы которого соединены с другими выходами временного селектора, выход соединен с управл ющим входом блока формировани управл ющих сигналов, а вход управ- .лени - к выходу блока выбора критических межимпульсных интервалов.This goal is achieved in that the device comprising a skin electrical resistance sensor connected via an amplitude-time selector to an information input associated with a vigilance handle and an electro-pneumatic brake valve for generating control signals, the delay input of which is connected to the first output of the temporary selector a block for selecting critical interpulse intervals and a multiplexer, the information inputs of which are connected to other outputs during Nogo selector output coupled to a control input forming unit control signals, and the Theoretical controlled input - to the output selection block critical interpulse intervals.

. На чертеже представлена структурна схема устройства.. The drawing shows a structural diagram of the device.

Устройство дл контрол бдительности машиниста локомотива содержит датчик электрического сопротивлени кожи ЭСК 1, подключенный к блоку 2 амплитудно-временной селекции, блок формировани управл ющих сигналов 3, временной селектор 4, мультиплексор 5, блок выбора критических межимпульсных интервалов 6, тактовый генератор 10. Временной селектор 4 содержит два счетчика 7 и 8 и дешифратор 9.The device for monitoring the vigilance of a locomotive driver comprises an electric resistance sensor for skin ESC 1 connected to an amplitude-time selection unit 2, a control signal generating unit 3, a time selector 4, a multiplexer 5, a critical interpulse interval selection unit 6, a clock generator 10. A time selector 4 contains two counters 7 and 8 and a decoder 9.

Устройство работает следующим образом . С помощью датчика 1 машинист локомотива подключаетс к блоку амплитудно-временному селектору 2, затем после включени устройства блоком 9 задаетс критический межимпульсный интервал временного селектора. Информаци может вводитьс в блок с помощью индивидуального носител . На носителе записана в виде кода информаци о критическом межимпульсном интервале фазической составл ющей, котора была получена на стадии медицинского обследовани . Код считываетс и по адресной шине передаетс на вход управлени мультиплексора 5. Благодар этому подключаетс необходимый канал селектора 7 к блоку 4.The device operates as follows. Using the sensor 1, the locomotive driver is connected to the block of the amplitude-time selector 2, then, after the device is turned on, the critical inter-pulse interval of the time selector is set by the block 9. Information can be entered into the unit using an individual medium. Information on the critical inter-pulse interval of the phase component, which was obtained at the stage of the medical examination, is recorded in the form of a code on the carrier. The code is read and transmitted via the address bus to the control input of multiplexer 5. Thanks to this, the necessary channel of selector 7 is connected to block 4.

Известными методами (как и в прототипе ) в блоке 1 происходит выделение информативного показател электрического сопротивлени кожи, а именно фазической составл ющей ЭСК. Далее выход блока 1 св зан со входом блока 2, где происходит амплитудно-временна селекци выделенного сигнала. Реализуетс это также извест- ными методами. На выход блока 2By known methods (as in the prototype) in block 1, an informative indicator of the electrical resistance of the skin, namely the phase component of the ESC, is extracted. Next, the output of block 1 is connected to the input of block 2, where the amplitude-time selection of the selected signal occurs. This is also accomplished by known methods. To the output of block 2

пропускаетс импульс, если мгновенное значение импульса фазической составл ю- . щей ЭСК больше одного процента тонического уровн ЭСК, а также если 5 длительность этого импульса более 0,4 с.a pulse is transmitted if the instantaneous value of the pulse is phasic. total ESC is more than one percent of the tonic level of ESC, and also if 5 the duration of this pulse is more than 0.4 s.

Выход блока 2 подключен к информационному входу блока формировани управл ющих сигналов.The output of unit 2 is connected to the information input of the control signal generating unit.

С приходом каждого импульса с блока 2With the arrival of each pulse from block 2

0 блок 3 подает на входы сброса Р 1 и Р 2 временного селектора 4 сигналы установки счетчиков 7 и 8 в ноль, Импульсы тактовой частоты от тактового генератора 10 поступает на. счетный вход С селектора 4. Период0 block 3 supplies the reset inputs P 1 and P 2 of the time selector 4 with signals to set the counters 7 and 8 to zero, Pulses of the clock frequency from the clock generator 10 is supplied to. counting input C selector 4. Period

5 следовани тактовых импульсов и коэффициент пересчета временного селектора 4 позвол ет контролировать критическую величину межимпульсного интервала, а так же обеспечивает величину задержки, соответ0 ствующее времени реакции машиниста на предупредительный сигнал (латентный период ). При развитии дремотного-состо ни фазическа составл юща затухает, и следовательно возрастает длительность меж5 импульсного интервала. У каждого машиниста, индивидуальный критический межимпульсный интервал. Благодар блоку 5 и 6 выбран и подключен нужный разр д временного селектора 4. Таким образом, ес0 ли длительность межимпульсного интервала достигает критического значени , на подключенном выходе временного селектора состо ни изменитс с лог. О на лог. 1. Временной селектор 4 подает команду на5 clock repetitions and the conversion factor of the time selector 4 allows you to control the critical value of the interpulse interval, and also provides a delay value corresponding to the response time of the driver to the warning signal (latent period). With the development of the drowsiness state, the phase component decays, and therefore, the duration of the inter5 pulse interval increases. Each driver has an individual critical interpulse interval. Thanks to blocks 5 and 6, the required bit of the time selector 4 is selected and connected. Thus, if the duration of the interpulse interval reaches a critical value, the state at the connected output of the time selector will change from the log. Oh to the log. 1. Time selector 4 sends a command to

5 включение предупредительного сигнала ЭПК. В ответ на звуковой сигнал машинист нажимает руко тку бдительности РБ. При этом цепь ЭПК замыкаетс . Но если РБбыла нажата рефлекторно, как это часто бывает, то5 enable EPA warning signal. In response to the sound signal, the operator presses the vigilance knob of the RB. In this case, the EPA circuit is closed. But if RB was pressed reflexively, as often happens, then

Q фазическа составл юща не восстановитс и через 3-4 с цепь ЭПК разомкнетс снова . Это вынудит машиниста к повторному нажатию РБ. Так будет пока машинист не активизируетс , т.е. не восстановитс вре5 менно снизивша с функци внимани .The Q phase component will not be restored and after 3-4 seconds the EPA circuit will open again. This will force the driver to press RB again. So it will be until the driver is activated, i.e. not temporarily reduced by the attention function.

Если же предупредительный сигнал вызовет необходимую активизацию, по витс сигнал фазической составл ющей. В результате нажати РБ цепь замкнетс доIf the warning signal causes the necessary activation, the signal of the phase component will appear. By pressing RB, the circuit closes to

« следующего случа снижени уровн бодрствовани . Каждый раз когда размыкаетс ЭПК, через заданную выдержку времени (6- 7 с) по выходу задержки временного селектора 4 происходит включение торможени . Счетчики 7 и 8 временного селектора, к примеру могут быть выполнены на интегральных схемах, которые не имеют дешифратора . Дл преобразовани двоичной в дес тичную информацию используетс дешифратор 9. Необходимое врем селекции"The next case of decreased wakefulness." Each time the EPC opens, after a predetermined time delay (6-7 s), the braking is applied to the delay output of the temporary selector 4. Counters 7 and 8 of the temporary selector, for example, can be performed on integrated circuits that do not have a decoder. A decoder 9 is used to convert binary to decimal information. Necessary selection time

55

будет определ тс выбором необходимой комбинации весовых разр дов 01, 02, 03,0 счетчика 8.will be determined by selecting the desired combination of weight categories 01, 02, 03.0 of counter 8.

Таким образом, данное устройство лишено недостатков известных аналогов. За счет индивидуальной настройки временного селектора улучшаетс комфортность ма-. шинистэ и главное повышаетс надежность контрол бдительности. Уменьшаютс ложные срабатывани прибора, исключаетс возможность промаха,Thus, this device is devoid of the disadvantages of known analogues. By individually adjusting the time selector, the comfort of the ma is improved. shiniste and most importantly, the reliability of the vigilance control is increased. The false alarms of the device are reduced, the possibility of a miss is eliminated,

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A device for monitoring the vigilance of a locomotive driver, comprising a skin electrical resistance sensor connected via an amplitude-time

0

5

selector to the information input associated with the vigilance knob and the electro-pneumatic brake valve of the control signal generating unit, the delay input of which is connected to the first output of the temporary selector, so that, in order to To increase reliability, it is equipped with a critical interpulse interval selection unit and a multiplexer, the information inputs of which are connected to other outputs of the time selector, the output is connected to the control input of the control signal generation unit, and input d control - with output selection block critical interpulse intervals. .