RU2185986C1

RU2185986C1 - Running vehicle automated data reading system

Info

Publication number: RU2185986C1
Application number: RU2001129346A
Authority: RU
Inventors: Н.Т. Рогатнев; М.М. Лебедев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЭНЕРГЕТ и КО "
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2002-07-27

Abstract

FIELD: freight carriage by road, rail and other vehicles. SUBSTANCE: invention is used for identification of vehicles. Proposed automated system has at least one code vehicle-carried transmitter mounted on each vehicle unit and at least two electronic marks on each locking-and-sealing device of each vehicle and device for reading information by radio channel. Reading device has first receive-transmit antenna for reading information from code vehicle-carried transmitter at first frequency, second and third receive-transmit antennas for reading information from electronic marks at second frequency. Second receive-transmit antenna is made for shaping and taking signals with horizontal plane of polarization, and third one, with vertical plane of polarization for reading information from first and second electronic marks respectively made with possibility of receiving and transmitting signals with horizontal and vertical planes of polarization, respectively. EFFECT: improved quality and efficiency of identification. 11 cl, 2 dwg

Description

Изобретение используется для опознавания подвижных транспортных средств при их прохождении через участок контроля и автоматизированного учета грузовых перевозок железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта. The invention is used to identify mobile vehicles as they pass through the control section and automated metering of freight traffic by rail, road and other modes of transport.

Из уровня техники известна импульсная система идентификации подвижных объектов (патент РФ 2037846), содержащая запросчик, установленный в пункте контроля и включающий две передающие антенны и приемную антенну, и ответчик, установленный на подвижном объекте и включающий две приемные антенны и одну передающую антенну. The prior art pulsed identification system of moving objects (RF patent 2037846), containing a requestor installed in a control point and including two transmitting antennas and a receiving antenna, and a transponder mounted on a moving object and including two receiving antennas and one transmitting antenna.

Известна автоматизированная система детектирования подвижного состава (патент США 6220552), реагирующая на сигнал от электронной метки, включающая генератор импульсов тока, детектор для определения величины и полярности упомянутых импульсов тока, логические элементы и т.д. Known automated system for detecting rolling stock (US patent 6220552), responding to a signal from an electronic tag, including a current pulse generator, a detector for determining the magnitude and polarity of the mentioned current pulses, logic elements, etc.

Известна система дистанционного считывания информации для подвижного состава (патент РФ 2063895), включающая электронную метку с передающей антенной, передающую закодированную информацию на стационарный пункт опроса по радиоканалу, где сигнал детектируется и передается для дальнейшей обработки. A known system for remote reading of information for rolling stock (RF patent 2063895), including an electronic tag with a transmitting antenna, transmitting encoded information to a stationary polling station via radio channel, where the signal is detected and transmitted for further processing.

Недостатком указанных систем является невозможность качественного контроля двух близко расположенных меток, низкая точность и оперативность контроля. The disadvantage of these systems is the impossibility of quality control of two closely spaced labels, low accuracy and efficiency of control.

Задачей изобретения является повышение качества и оперативности контроля перемещения подвижного состава и грузовых перевозок. The objective of the invention is to improve the quality and efficiency of monitoring the movement of rolling stock and freight traffic.

Указанный технический результат достигается тем, что автоматизированная система съема информации с подвижного состава, включает по крайней мере один кодовый бортовой датчик, размещенный непосредственно на каждой единице подвижного состава, по крайней мере две электронных метки по одной на каждом из двух запорно-пломбировочных устройств каждой единицы подвижного состава, и устройство считывания информации по СВЧ каналу, при этом устройство считывания содержит первую приемопередающую антенну для считывания информации с кодового бортового датчика на частоте f₁, вторую и третью приемопередающие антенны для считывания информации с электронных меток на частоте f₂, при этом вторая приемопередающая антенна выполнена с возможностью формирования и приема сигналов с горизонтальной плоскостью поляризации, а третья - с вертикальной плоскостью поляризации для считывания информации соответственно с первой и второй электронных меток, выполненных с возможностью приема и передачи сигналов соответственно с горизонтальной и вертикальной плоскостями поляризации.The specified technical result is achieved by the fact that the automated system for collecting information from rolling stock includes at least one on-board encoder sensor located directly on each unit of the rolling stock, at least two electronic tags, one on each of the two locking and sealing devices of each unit rolling stock, and a microwave information reader, the reader comprising a first transceiver antenna for reading information from a code board Vågå sensor at the frequency f _1, the second and third transceiving antenna to read information from the electronic labels at the frequency f _2, the second antenna system configured to generate and receive signals with horizontal polarization plane, and the third - the vertical plane of the polarization to read information respectively, from the first and second electronic tags, configured to receive and transmit signals, respectively, with horizontal and vertical planes of polarization.

Расстояние между электронными метками предпочтительно не менее 0,6 м. В частных случаях выполнения системы:
- кодовый бортовой датчик и электронные метки расположены на различных высотах относительно уровня головки рельса и на различных расстояниях друг от друга,
- кодовый бортовой датчик расположен на раме вагона и/или контейнере,
- электронные метки расположены на дверях крытого вагона с двух сторон вагона или на крышке загрузочного люка цистерны или на дверях контейнера, которые расположены с торца контейнера или на штурвалах открытия крышек бункеров хоппер-дозатора,
- электронные метки установлены на колесных парах и/или автосцепке, и/или тележке,
- f₁=850-900 МГц,
- f₂=2,45 ГГц.The distance between the electronic tags is preferably not less than 0.6 m. In special cases of the system:
- code on-board sensor and electronic tags are located at different heights relative to the level of the rail head and at different distances from each other,
- coded on-board sensor is located on the carriage frame and / or container,
- electronic tags are located on the doors of the covered wagon on both sides of the wagon or on the lid of the loading hatch of the tank or on the doors of the container, which are located at the end of the container or on the helms of the opening of the hopper hopper covers,
- electronic tags are mounted on wheelsets and / or couplers and / or carts,
- f ₁ = 850-900 MHz,
- f ₂ = 2.45 GHz.

Автоматизированная система может содержать СВЧ блоки, каждый их которых включает СВЧ приемник и СВЧ передатчик; связанные с соответствующими приемопередающей антенной, блок обработки информации, оперативное запоминающее устройство и коммутатор. An automated system may contain microwave units, each of which includes a microwave receiver and a microwave transmitter; associated with the respective transceiver antenna, information processing unit, random access memory and switch.

Автоматизированная система может содержать четвертую, пятую и шестую приемопередающие антенны, выполненные аналогично соответственно первой, второй и третьей антеннам и установленные с противоположной стороны относительно двухпутного участка. An automated system may include a fourth, fifth, and sixth transceiver antenna, made similarly to the first, second, and third antennas, respectively, and installed on the opposite side with respect to the double-track section.

На фиг.1 изображена схема различных вариантов расположения кодовых бортовых датчиков (КБД) 1 и электронных меток (ЭМ) 2, на фиг.2 - блок схема предложенного стационарного пункта съема информации в автоматизированной системы считывания информации с подвижного состава. Figure 1 shows a diagram of various options for the location of the code onboard sensors (CBD) 1 and electronic tags (EM) 2, figure 2 is a block diagram of the proposed stationary point of information retrieval in an automated system for reading information from rolling stock.

Устройство считывания информации расположено на участке контроля и при прохождении подвижного состава по участку контроля производится считывание информации с КБД 1 и ЭМ 2. The information reading device is located on the control section and when rolling stock passes through the control section, information is read from CBD 1 and EM 2.

Кодовый бортовой датчик (КБД) 1 может располагаться на всех типах подвижного состава: на раме вагона 3, цистерне 4, контейнере 5, бункере 6, при этом на контейнере КБД устанавливают предпочтительно в правом верхнем углу боковой поверхности контейнера. The coded on-board sensor (CBD) 1 can be located on all types of rolling stock: on the frame of the car 3, tank 4, container 5, hopper 6, while on the container the CBD is preferably installed in the upper right corner of the side surface of the container.

КБД содержит обычно полосовую антенну, модулятор волнового сопротивления и интегральную микросхему функционального преобразователя кода с постоянного запоминающего устройства. КБД является пассивным устройством, т.к. сам СВЧ сигналы не генерирует, а модулирует сигналы, которые поступают от устройства считывания информации 7. CBD usually contains a strip antenna, a wave impedance modulator, and an integrated microcircuit for a functional code converter with read-only memory. CBD is a passive device, because the microwave signals themselves do not generate, but modulates the signals that come from the information reader 7.

КБД 1 и ЭМ 2 можно размещать на различных высотах относительно уровня головки рельса и на различных расстояниях друг относительно друга. CBD 1 and EM 2 can be placed at different heights relative to the level of the rail head and at different distances from each other.

Для того, чтобы считать информацию с КБД и ЭМ, расположенных на разных высотах относительно головки рельса, необходимо приемопередающие антенны размещать также на разных высотах для того, чтобы считать информацию с ЭМ, расположенных по обеим сторонам вагона приемопередающие антенны надо располагать по обеим сторонам двухпутного участка. In order to read information from CBD and EM located at different heights relative to the rail head, it is necessary to place transceiver antennas at different heights in order to read information from EM located on both sides of the car, transceiver antennas must be located on both sides of the double-track section .

ЭМ обычно располагают на дверях крытого вагона с двух сторон вагона или на крышке загрузочного люка цистерны или на дверях контейнера, которые расположены с торца контейнера или на штурвалах открытия крышек бункеров хоппер-дозатора. EMs are usually located on the doors of a covered wagon on both sides of the wagon or on the lid of the loading hatch of the tank or on the doors of the container, which are located at the end of the container or on the helms of the opening of the hopper hopper covers.

ЭМ также можно устанавливать на отдельных ответственных деталях подвижного состава, а именно на колесных парах и/или автосцепке, и/или тележке. EM can also be installed on individual critical parts of the rolling stock, namely wheel sets and / or couplers and / or trolleys.

ЭМ 2 обычно содержит приемопередающую антенную систему, СВЧ узел, представляющий собой колебательный контур, шунтированный СВЧ диодом, ЧИП идентификатора, представляющий собой микросхему, имеющую в своем составе перепрограммируемое запоминающее устройство и устройство формирования кодовой последовательности, а также источник автономного питания. В предложенной системе используется два типа ЭМ, работающих с антеннами с различными плоскостями поляризации: с горизонтальной плоскостью поляризации В и с вертикальной плоскостью поляризации Н, что позволяет обеспечить необходимую развязку при приеме сигналов от ЭМ на две антенны устройства считывания информации с различными плоскостями поляризации и считывать ЭМ на требуемом расстоянии от 0,6 м. EM 2 usually contains a transceiver antenna system, a microwave unit, which is an oscillating circuit, shunted by a microwave diode, an ID chip, which is a microcircuit that incorporates a reprogrammable memory device and a code sequence generation device, as well as an autonomous power source. The proposed system uses two types of EMs that work with antennas with different polarization planes: with a horizontal plane of polarization B and with a vertical plane of polarization H, which ensures the necessary isolation when receiving signals from EMs to two antennas of an information reader with different polarization planes and read EM at the required distance from 0.6 m.

Устройство считывания информации с подвижного состава содержит по меньшей мере одну приемопередающую считывающую антенну 11 для считывания информации с КБД на частоте f₁ и две приемопередающих антенны 9 и 10 для считывания информации с двух ЭМ на частоте f₂, которые формируют и принимают сигналы с различными плоскостями поляризации, а также блок обработки информации (БОИ), систему управления, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и т.д.The device for reading information from rolling stock contains at least one transceiver reading antenna 11 for reading information from the CBD at a frequency f ₁ and two transceiving antennas 9 and 10 for reading information from two EMs at a frequency f ₂ that generate and receive signals with different planes polarization, as well as an information processing unit (BOI), a control system, random access memory (RAM), etc.

Антенны 9, 10 и 11 расположены на одной мачте, а для обеспечения возможности считывания информации с ЭМ запорно-пломбировочных устройств (ЗПУ) и КБД на обеих сторонах подвижного состава (а именно, на крытых вагонах, цистернах, хоппер-дозаторах, контейнерах и т.д.) с другой стороны двухпутного пути на второй мачте расположены аналогичные антенны: антенна 14 для считывания КБД на частоте f₁, a антенны 15 и 16 для считывания информации с ЭМ ЗПУ на частоте f₂ с различными плоскостями поляризации, антенна 15 с Н-поляризацией, а антенна 16 с В-поляризацией.Antennas 9, 10 and 11 are located on the same mast, and to provide the ability to read information from EM locking and sealing devices (ZPU) and CBD on both sides of the rolling stock (namely, on covered wagons, tanks, hopper dispensers, containers, etc.) .d.) on the other side of the double-track path on the second mast there are similar antennas: antenna 14 for reading CBD at a frequency f ₁ , and antennas 15 and 16 for reading information from an EMP at a frequency f ₂ with different polarization planes, antenna 15 with H -polarization, and antenna 16 with B-polarization.

Для обеспечения считывания информации с ЭМ ЗПУ, расположенных на расстоянии менее одного метра на подвижном составе, они должны быть расположены в определенном порядке так, чтобы между двумя метками с Н и В поляризацией была установлена метка с В или Н поляризацией соответственно. To ensure the reading of information from EM ZPU located at a distance of less than one meter on the rolling stock, they must be located in a certain order so that between the two labels with H and B polarization a label with B or H polarization, respectively, is installed.

На третьей и четвертой мачтах могут быть установлены дополнительные антенны 7, 8 и 12, 13 для считывания преимущественно информации с ЭМ, расположенных на ответственных деталях подвижного состава: колесной паре, тележке и т.д. Для приема информации с этих ЭМ, расстояние между которыми менее 1,0 метра, эти метки должны быть двух типов: одна из них должна быть с Н, а другая с В - поляризацией. Additional antennas 7, 8 and 12, 13 can be installed on the third and fourth masts for reading mainly information from EMs located on critical parts of the rolling stock: a wheel pair, a cart, etc. To receive information from these EMs, the distance between which is less than 1.0 meters, these labels must be of two types: one of them must be with H, and the other with B - polarization.

Количество мачт и антенн на них может быть изменено в зависимости от задачи. The number of masts and antennas on them can be changed depending on the task.

Автоматический пункт съема информации с подвижного состава включает n-СВЧ блоков 17₁-17_n, где n - число антенн. На фиг.2 представлено 10 блоков. Каждый СВЧ блок содержит СВЧ передатчик 18 и СВЧ приемник 19_i, при этом СВЧ блок 17_i соединен с соответствующей антенной 9-16. Выходы СВЧ блоков 17₁ соединены с соответствующими входами коммутатора 20, выход которого соединен с первым входом ОЗУ 21, второй вход которого соединен с первым выходом БОИ 22, второй выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора 20 и входами СВЧ блоков 17_i.An automatic point of collecting information from rolling stock includes n-microwave blocks 17 ₁ -17 _n , where n is the number of antennas. Figure 2 presents 10 blocks. Each microwave unit contains a microwave transmitter 18 and a microwave receiver 19 _i , while the microwave unit 17 _{i is} connected to a corresponding antenna 9-16. The outputs of the microwave blocks 17 _{1 are} connected to the corresponding inputs of the switch 20, the output of which is connected to the first input of the RAM 21, the second input of which is connected to the first output of the BOI 22, the second output of which is connected to the corresponding input of the switch 20 and the inputs of the microwave blocks 17 _i .

На первый и второй вход БОИ подаются команды "Начало считывания" и "Конец считывания", при этом автоматический пункт съема информации включается автоматически по сигналу "Начало считывания" от обесточенного повторителя путевого реле рельсовой цепи и выключается по сигналу "Конец считывания" при освобождении рельсовой цепи от состава, когда повторитель путевого реле вновь встает под ток. The commands “Start of reading” and “End of reading” are sent to the first and second input of the BOI, and the automatic point of information retrieval is turned on automatically by the signal “Start of reading” from the de-energized repeater of the track relay of the rail circuit and turns off by the signal “End of reading” when the rail is released circuit from the composition when the repeater of the track relay again gets under current.

Третий выход БОИ 22 и выход ОЗУ 21 соединены с входами Р/М 23 и М 24, с которых информация передается соответственно по радиоканалу и по телефонной линии на станции. СМ 24 информация также поступает в канал передачи данных в центр обработки. The third output of the BOI 22 and the output of the RAM 21 are connected to the inputs of the R / M 23 and M 24, from which the information is transmitted respectively over the air and telephone line at the station. CM 24 information also enters the data channel to the processing center.

Использование частоты f₁ в диапазоне 850-900 МГц для считывания информации с КБД позволяет с учетом обеспечения заданной достоверности считывания надежно считывать информацию с двух рядом расположенных КБД или КБД и ЭМ на скорости 140 км/час в случае, если расстояние между указанными элементами составляет 10 м.Using the frequency f ₁ in the range 850-900 MHz to read information from the CBD allows, taking into account the specified reading accuracy, to reliably read information from two adjacent CBD or CBD and EM at a speed of 140 km / h if the distance between these elements is 10 m

Использование частоты f₂ = 2,45 ГГц для считывания информации с двух ЭМ позволяет располагать ЭМ на любых расстояниях от КБД, а использование различной поляризации позволяет располагать ЭМ на требуемом расстоянии друг от друга от 0,6 м.Using the frequency f ₂ = 2.45 GHz to read information from two EMs allows you to position EMs at any distance from the CBD, and using different polarization allows you to position EMs at the required distance from each other from 0.6 m.

За счет использования более высокой частоты удается сократить поперечный размер диаграммы направленности приемопередающей антенны до размера 3,5 метра, при котором за время прохождения ЭМ в зоне облучения антенны ЭМ может передать свое сообщение не менее трех раз. Due to the use of a higher frequency, it is possible to reduce the transverse size of the radiation pattern of the transceiver antenna to a size of 3.5 meters, at which the EM can transmit its message at least three times during the passage of the EM in the antenna irradiation zone.

Изобретение позволяет осуществлять достоверное и оперативное получение информации с подвижного состава в период его следования от станции отправления к станции назначения в автоматическом режиме. The invention allows for reliable and efficient receipt of information from rolling stock during its passage from the departure station to the destination station in automatic mode.

Claims

1. An automated system for collecting information from rolling stock, including at least one on-board encoder sensor located directly on each unit of the rolling stock, and at least two electronic tags, one on each of the two locking and sealing devices of each rolling stock unit and a device reading information through a microwave channel, wherein the reading device comprises a first transceiver antenna for reading information from a code on-board sensor at a frequency f ₁ , a second and third reception transmitting antennas for reading information from electronic tags at a frequency f ₂ , while the second transceiving antenna is configured to generate and receive signals with a horizontal plane of polarization, and the third with a vertical plane of polarization for reading information from the first and second electronic tags made with the ability to receive and transmit signals, respectively, with horizontal and vertical planes of polarization.

2. The automated system according to claim 1, characterized in that the distance between the electronic tags is at least 0.6 m.

3. The automated system according to claim 1 or 2, characterized in that the on-board encoder and electronic tags are located at different heights relative to the level of the rail head and at different distances from each other.

4. Automated system according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the coded on-board sensor is located on the frame of the car and / or container.

5. Automated system according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the electronic tags are located on the doors of the car from two sides, or on the lid of the loading hatch of the tank, or on the doors of the container, which are located at the end of the container, or on the helms of the opening of the hopper hopper covers.

6. Automated system according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the electronic tags are mounted on wheelsets, and / or automatic coupler, and / or trolley.

7. Automated system according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that f ₁ = 850-900 MHz.

8. Automated system according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that f ₂ = 2.45 GHz.

9. Automated system according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the information reader contains microwave units, each of which includes a microwave receiver and a microwave transmitter associated with respective transceiver antennas, an information processing unit, random access memory and a switch.

10. Automated system according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that it contains the fourth, fifth and sixth transceiver antennas, made similarly to the first, second and third antennas, respectively, and installed on the opposite side relative to the double-track section.

11. The automated system according to any one of paragraphs. 1-10, characterized in that to ensure the reading of information from electronic tags of locking and sealing devices located at a distance of less than one meter on a rolling stock, they are located in a certain order so that between two tags with H and B polarization a tag with B or H polarization, respectively.