RU2373094C2 - Система дистанционного контроля состояния и местонахождения несамоходного рельсового транспортного средства (варианты) - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области средств рельсового транспорта, а именно к области эксплуатации несамоходных рельсовых транспортных средств, и может быть использовано для контроля местонахождения и состояния несамоходных рельсовых транспортных средств и перевозимого груза. Система содержит корпус, расположенный вокруг буксы указанного несамоходного рельсового транспортного средства. Внутри корпуса размещены генератор электрического тока, первый блок, содержащий средство навигации, второй блок, содержащий датчик температуры подшипника буксы и датчик ускорения движения. Кроме того, корпус содержит аккумулятор, подключенный как к выходу указанного генератора, так и к входам указанных блоков. Использование системы позволяет повысить безопасность движения несамоходных рельсовых транспортных средств при одновременном обеспечении контроля местонахождения указанных транспортных средств. 2 н. и 18 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к области средств рельсового транспорта, а именно к области эксплуатации несамоходных рельсовых транспортных средств, и может быть использовано для контроля местонахождения и состояния несамоходных рельсовых транспортных средств и перевозимого груза.

Известна (свидетельство RU на полезную модель 0026505, 2001) система навигации железнодорожного транспортного средства, характеризуемая наличием, по меньшей мере, одного идентификатора (маркера) пути, размещенного на трассе прохождения указанного транспортного средства, расположенного на указанном транспортном средстве средства возбуждения отклика указанного идентификатора путей и средства регистрации отклика указанного идентификатора путей, бортового компьютера, причем указанный бортовой компьютер выполнен с возможностью анализа указанного отклика и передачи информации посредством бортового терминала наземному посту контроля местонахождения транспортного средства. В предпочтительном варианте реализации система содержит более одного идентификатора путей, каждый из которых настроен на генерирование излучения в заданном диапазоне частот. Обычно идентификаторы путей, расположенные по трассе следования железнодорожного транспортного средства, настроены на генерирование излучений, длины волн которых соответствуют заранее заданной зависимости, при этом предпочтительно идентификаторы путей, расположенные по трассе следования железнодорожного транспортного средства, настроены на генерирование излучений, длины волн которых монотонно возрастают или убывают. Преимущественно идентификаторы путей размещены на заданном расстоянии друг от друга, причем расстояние между последовательно установленными идентификаторами путей введено в программу бортового компьютера. Обычно каждый идентификатор путей имеет свой идентификационный номер, введенный в программу бортового компьютера и передаваемый идентификатором на транспортное средство. Система может дополнительно содержать, по меньшей мере, один радиоканал и/или спутник-ретранслятор.

Недостатком известной системы следует признать ее локальный характер, поскольку известная система не позволяет получить информацию о техническом состоянии несамоходного рельсового транспортного средства, в частности о состоянии букс и сходе несамоходного рельсового транспортного средства с рельс.

Известно также (авторское свидетельство SU 929484, 1982) устройство автоматического контроля перегрева букс. Известное устройство содержит термодатчики, установленные в колесных буксах и подключенные к источнику питания через резисторы и к пороговому элементу, выходной транзистор, в коллекторную цепь которого включены элементы сигнализации, и разделительные диоды. Также оно снабжено дополнительными пороговыми элементами, элементом ИЛИ и элементом памяти, подключенным к коллектору выходного транзистора через разделительный диод. Выходы первого дополнительного и порогового элементов через элемент ИЛИ подключены к базе выходного транзистора, один вход первого дополнительного порогового элемента соединен с термодатчиками, а другой - с источником опорного напряжения и с входом второго дополнительного порогового элемента, выход которого соединен с управляющим входом элемента памяти.

Недостатком известного устройства также следует признать отсутствие возможности получения информации о местонахождении транспортного средства, а также поддержания в рабочем состоянии источника питания, кроме того, известное устройство не позволяет определить момент схода транспортного средства с рельс.

Известно также устройство (патент RU 2220866, 2004) для дистанционного контроля температурного состояния букс транспортных средств. Известное устройство содержит электронную метку, выполненную с возможностью дистанционной передачи информации на напольные устройства, размещенные вдоль следования транспортных средств, при этом электронная метка размещена внутри чашеобразного элемента, закрепленного одним из болтов, предназначенных для крепления крышки к буксе, и с использованием двух электропроводных документов, которые подключены к цепи задания кода сигнала, передаваемого электронной меткой, связана с термодатчиком, который размещен во внутренней осевой полости этого же болта. Термодатчик включает корпус, выполненный в виде тонкостенного трубчатого элемента, внешней боковой поверхностью плотно прилегающего к боковой поверхности внутренней полости упомянутого болта. Внутри корпуса термодатчика размещены втулка из электроизоляционного материала, в которой выполнены сквозные каналы для размещения электропроводных элементов от электронной метки, плавкая перемычка, выполненная из электропроводного материала с задаваемой температурой плавления, слой парафина, причем плавкая перемычка размещена между оголенными от изоляции концами электропроводных элементов и непосредственно контактирует с ними и со слоем парафина.

Недостатком известного технического решения следует признать невозможность получения информации о местонахождении транспортного средства, а также высокую стоимость эксплуатации данной системы, обусловленную необходимостью размещения напольных устройств. Кроме того, известное техническое решение не позволяет получить информацию о сходе транспортного средства с рельс.

Техническая задача, решаемая посредством предлагаемой конструкции, состоит в обеспечении возможности оперативного контроля за движением несамоходных рельсовых транспортных средств и контроля за перевозимым грузом.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого устройства, состоит в повышении безопасности движения несамоходных рельсовых транспортных средств при одновременном обеспечении контроля местонахождения указанных транспортных средств.

Для обеспечения достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную систему дистанционного контроля состояния и местонахождения несамоходного рельсового транспортного средства.

Указанная система в первом варианте ее реализации содержит, по меньшей мере, один корпус, расположенный вокруг одной из букс указанного несамоходного рельсового транспортного средства, при этом внутри корпуса размещены генератор электрического тока, содержащий жестко закрепленную на торце колесной пары непроводящую электричество основу предпочтительно в форме круга, на которой размещены магниты, и катушки, выполненные из токопроводящей проволоки, установленные предпочтительно на твердой непроводящей пластине неподвижно с зазором относительно указанной основы, первый блок, содержащий основание, на котором закреплены первый радиоприемопередатчик, средство навигации на базе ГЛОНАСС/GPS, подключенное к антенне, установленной вне корпуса, и первый микропроцессор, подключенный к указанному средству навигации и указанному первому радиоприемопередатчику и выполненный с возможностью определения объема информации, характеризующего местонахождение указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства. Указанный объем информации предпочтительно представляет собой координаты точки, в которой в момент передачи информации находится несамоходное рельсовое транспортное средство, на котором размещен данный блок. Кроме того, в указанный объем информации может входить интервал времени, через который информация от средства навигации через микропроцессор и первый радиоприемопередатчик через его антенну поступает адресату. Кроме информации о местонахождении несамоходного рельсового транспортного средства указанный объем информации содержит информацию, однозначно характеризующую несамоходное рельсовое транспортное средство, на котором установлен указанный блок. Кроме того, в корпусе дополнительно расположен второй блок, также содержащий основание, на котором закреплены, по меньшей мере, второй радиоприемопередатчик, датчик температуры подшипника буксы, датчик ускорения движения, подключенные ко второму микропроцессору, выполненному с возможностью определения объема информации, характеризующего состояние указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства. Указанный объем информации предпочтительно содержит пороговые значения температуры подшипника буксы, а также предельно допустимого ускорения, при превышении которых информация посредством второго радиоприемопередатчика и его антенны поступает адресату. Кроме того, в указанный объем информации входят и идентификационные характеристики буксы, на которой расположен корпус. Также в корпусе размещен аккумулятор, подключенный как к выходу указанного генератора, так и к входам указанных блоков. В предпочтительном варианте реализации система содержит, по меньшей мере, два указанных корпуса, каждый из которых закреплен на своей буксе и внутри которых размещены аналогичные указанным ранее генератор, аккумулятор и блоки. Обычно указанные корпусы размещают по разные стороны указанного несамоходного рельсового транспортного средства, что позволяет использовать для целей навигации низкоорбитальные спутники и учитывать неравномерный нагрев букс на солнечной стороне и в тени. В наиболее предпочтительном варианте реализации указанные корпусы размещают на каждой буксе несамоходного транспортного средства. Средство управления движением указанного несамоходного рельсового транспортного средства может быть установлено на локомотиве, в штабном вагоне, в диспетчерском пункте, на узловых станциях, т.е. в любом центре, вплоть до уровня министерства транспорта, осуществляющего контроль и управление движением рельсового несамоходного транспортного средства. Указанное несамоходное рельсовое транспортное средство может представлять собой вагон, в том числе и пассажирский, товарный вагон, железнодорожную цистерну, железнодорожную платформу. Приведенный перечень не ограничивает список несамоходных рельсовых транспортных средств, к которому применима разработанная система. В указанном корпусе может быть дополнительно размещено средство, подключенное к первому микропроцессору и позволяющее контролировать состояние фасованного груза, размещенного на указанном несамоходном рельсовом транспортном средстве, причем фасованный груз оборудован меткой, закрепленной на упаковке груза. Указанное средство в предпочтительном варианте реализации представляет собой генератор волн радиодиапазона, которые, взаимодействуя с микросхемой метки, обуславливают генерацию указанной меткой вторичного излучения, регистрируемого указанным средством. Также указанное средство может генерировать и другие виды излучения (оптического, акустического, теплового), вызывающего генерирование меткой и регистрируемого указанным средством информационного сигнала. В случае непоступления на приемное устройство в течение заранее обусловленного времени сигнала с метки устройство генерирует радиосигнал, который посредством ретрансляторов связи поступает в диспетчерский пункт. При этом в случае отсутствия отклика метки на сигнал, генерируемый указанным средством, средство посредством первого микропроцессора и первого радиоприемопередатчика передает сигнал средству управления движением об отсутствии ответа от метки, свидетельствующий об утрате несамоходным рельсовым транспортным средством, по меньшей мере, части размещенного на нем груза. В предпочтительном варианте реализации указанная метка выполнена с возможностью скрытого размещения ее на контейнере, в котором размещен перевозимый несамоходным рельсовым транспортным средством груз и/или соединена с датчиками, установленными на перевозимом средстве: датчики открывания дверей, люков, крышек, смещения центра тяжести и т.п.

Указанная система во втором варианте ее реализации содержит, по меньшей мере, один корпус, расположенный вокруг буксы указанного несамоходного рельсового транспортного средства, при этом внутри корпуса размещены аналогичный первому варианту реализации генератор электрического тока, первый блок, содержащий средство навигации на базе ГЛОНАСС/GPS, подключенное к антенне, установленной вне корпуса и выполненное с возможностью подключения к микропроцессору, второй блок, содержащий, по меньшей мере, датчик температуры подшипника буксы и датчик ускорения движения, выполненные с возможностью подключения к микропроцессору, аккумулятор, подключенный как к выходу указанного генератора, так и к входам указанных блоков, при этом в корпусе дополнительно размещен микропроцессор, подключенный к указанным средству навигации, датчику температуры подшипника буксы и датчику ускорения и радиоприемопередатчику с его антенной, при этом микропроцессор выполнен с возможностью определения объема информации, характеризующего местонахождение и состояние указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства. Указанный объем информации суммарно содержит тот же объем информации, который содержали первый и второй микропроцессоры в первом варианте реализации. В остальном второй вариант реализации тождественен первому варианту реализации.

В дальнейшем преимущества и сущность разработанного технического решения будут показаны на примерах его реализации.

1. В базовом варианте реализации разработанного технического решения корпус установлен на одной из букс каждого четырехосного вагона, перевозящего каменный уголь. В корпусе размещены генератор указанной конструкции с катушками, намотанными из медной проволоки, способный генерировать электрический ток мощностью 25-30 Вт, первый блок, содержащий средство навигации GPS, антенна которого расположена на внешней стороне корпуса, а выход информационного сигнала подключен к микропроцессору, выход которого подключен к первому радиоприемопередатчику, при этом микропроцессор выполнен с возможностью («зашитая» программа) передавать информацию о местонахождении вагона с интервалом в 15 минут, а также индивидуальный код вагона. Входы по питанию средства навигации, микропроцессора и радиоприемопередатчика подключены к разъему, соединенному с аккумулятором и выходом генератора. Также в корпусе расположен второй блок, содержащий датчик температуры подшипника буксы, датчик ускорения, выходы которых по информационному сигналу соединены с микропроцессором, а входы по электрическому питанию - с разъемом, соединенным с аккумулятором и выходом генератора. Микропроцессор выполнен с возможностью («зашитая» программа) сравнивать полученные от датчиков информационные сигналы с заложенными в микропроцессор предельно допустимыми пороговыми значениями и в случае приближения к ним на величину 85% передавать посредством второго радиоприемопередатчика полученную информацию, а также индивидуальный код буксы на локомотив, а также посредством системы спутниковой связи на ближайшую следующую станцию. Использование системы позволило заблаговременно на станции подготовиться к добавлению масла в буксу.

2. Аналогичный корпус установлен дополнительно на противоположной стороне вагона. Это позволило использовать для более точного определения местонахождения вагона навигационные спутники, стоящие на низкой орбите.

3. На железнодорожной цистерне установлены аналогичным образом два корпуса, содержащие систему навигации ГЛОНАСС. Результаты использования аналогичны предыдущему примеру.

4. На трех железнодорожных цистернах аналогично были установлены указанные корпусы. Анализ полученной от них информации, характеризующей местонахождение цистерн, (несовпадение информации, полученной от двух соседних цистерн, на величину, превышающую длину цистерны) позволил установить факт отсоединения на перегоне от железнодорожного состава задней из цистерн.

5. Корпус установлен на одной из букс каждого четырехосного вагона, перевозящего лес. В корпусе размещены генератор указанной конструкции с катушками, намотанными из медной проволоки, способный генерировать электрический ток мощностью 25-30 Вт, первый блок, содержащий средство навигации GPS, антенна которого расположена на внешней стороне корпуса, а выход по информационному сигналу выполнен с возможностью подключения по радиоканалу к микропроцессору, выход которого подключен к радиоприемопередатчику. Вход по питанию средства навигации подключен к разъему, соединенному с аккумулятором и выходом генератора. Также в корпусе расположен второй блок, содержащий датчик температуры подшипника буксы, датчик ускорения, выходы которых по информационному сигналу выполнены с возможностью соединения по радиоканалу с тем же микропроцессором, а входы по электрическому питанию - с разъемом, соединенным с аккумулятором и выходом генератора. Микропроцессор выполнен с возможностью («зашитая» программа) сравнивать полученные от датчиков информационные сигналы с заложенными в микропроцессор предельно допустимыми пороговыми значениями и в случае приближения к ним на величину 85% передавать посредством радиоприемопередатчика эту информацию, а также информацию о местонахождении вагона с интервалом в 20 минут на локомотив и посредством системы спутниковой связи на ближайшую следующую станцию. Использование системы позволило определить по величине тормозного ускорения сход вагона с лесом с рельсового пути и, соответственно, остановить поезд, нанеся минимальный ущерб железнодорожному полотну.

6. Установка корпуса на вагон, перевозящий легковые автомобили, произведена аналогично примеру 5, но на задний мост крайнего автомобиля скрытно установлена метка - микросхема, позволяющая генерировать радиосигнал определенной частоты при получении микросхемой возбуждающего сигнала от генератора радиоизлучения, дополнительно установленного на корпусе. Периодичность опроса метки составила 15 минут. При стоянке вагона на станции по отсутствию ответа от метки был установлен факт попытки кражи автомобиля.

Использование разработанной системы позволяет повысить безопасность движения несамоходных рельсовых транспортных средств за счет контроля самопроизвольного отсоединения их от состава, а также точного определения времени их схода с рельс при одновременном обеспечении контроля местонахождения указанных транспортных средств.

Claims (20)

1. Система дистанционного контроля состояния и местонахождения несамоходного рельсового транспортного средства, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один корпус, расположенный вокруг буксы указанного несамоходного рельсового транспортного средства, при этом внутри корпуса размещены генератор электрического тока, содержащий жестко закрепленную на торце колесной пары основу, на которой размещены магниты, и катушки, выполненные из токопроводящей проволоки, установленные неподвижно с зазором относительно указанной основы, первый блок, содержащий первый радиоприемопередатчик, средство навигации на базе ГЛОНАСС/GPS, подключенное к антенне, установленной вне корпуса, и первый микропроцессор, подключенный к указанному средству навигации и указанному первому радиоприемопередатчику и выполненный с возможностью определения объема информации, характеризующего местонахождение указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства, второй блок, содержащий, по меньшей мере, второй радиоприемопередатчик, датчик температуры подшипника буксы, датчик ускорения движения, подключенные ко второму микропроцессору, выполненному с возможностью определения объема информации, характеризующего состояние указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства, и аккумулятор, подключенный как к выходу указанного генератора, так и к входам указанных блоков.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, два указанных корпуса, внутри которых размещены указанные генератор, аккумулятор и блоки.

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены по разные стороны указанного несамоходного рельсового транспортного средства.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены на каждой буксе несамоходного транспортного средства.

5. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены на противоположных сторонах колесной тележки.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что средство управления движением указанного транспортного средства установлено на локомотиве и/или штабном вагоне для пассажирских составов, и/или диспетчерском пункте, осуществляющем контроль и управление движением рельсового несамоходного транспортного средства.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанное несамоходное рельсовое транспортное средство представляет собой пассажирский вагон, товарный вагон, железнодорожную цистерну, железнодорожную платформу.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что в корпусе дополнительно размещено средство, подключенное к первому микропроцессору и позволяющее контролировать состояние фасованного груза, размещенного на указанном несамоходном рельсовом транспортном средстве, причем фасованный груз оборудован меткой, способной генерировать сигнал, определяющий местонахождения груза.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что указанная метка выполнена с возможностью скрытого размещения ее на контейнере.

10. Система по п.8, отличающаяся тем, что указанная метка по радиоканалу соединена с установленными датчиками на открывание дверей, люков, крышек, перемещения центра тяжести.

11. Система дистанционного контроля состояния и местонахождения несамоходного рельсового транспортного средства, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один корпус, расположенный вокруг буксы указанного несамоходного рельсового транспортного средства, при этом внутри корпуса размещены генератор электрического тока, содержащий жестко закрепленную на торце колесной пары основу, на которой размещены магниты, и катушки, выполненные из токопроводящей проволоки, установленные неподвижно с зазором относительно указанной основы, первый блек, содержащий средство навигации на базе ГЛОНАСС/GPS, подключенное к антенне, установленной вне корпуса, и выполненное с возможностью подключения к микропроцессору, второй блок, содержащий, по меньшей мере, датчик температуры подшипника буксы и датчик ускорения движения, выполненные с возможностью подключения к микропроцессору, аккумулятор, подключенный как к выходу указанного генератора, так и к входам указанных блоков, при этом в корпусе также размещен микропроцессор, подключенный к указанным средству навигации датчику температуры буксы и датчику ускорения и радиоприемопередатчику, при этом микропроцессор выполнен с возможностью определения объема информации, характеризующего местонахождения и состояние указанного транспортного средства, передаваемого средству управления движением указанного транспортного средства.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, два указанных корпуса, внутри которых размещены указанные генератор, аккумулятор и блоки.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены по разные стороны указанного несамоходного рельсового транспортного средства.

14. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены на каждой буксе несамоходного транспортного средства.

15. Система по п.12, отличающаяся тем, что указанные корпуса размещены на противоположных сторонах колесной тележки.

16. Система по п.11, отличающаяся тем, что средство управления движением указанного транспортного средства установлено на локомотиве и/или штабном вагоне пассажирского поезда, и/или диспетчерском пункте, осуществляющем контроль и управление движением рельсового несамоходного транспортного средства.

17. Система по п.11, отличающаяся тем, что указанное несамоходное рельсовое транспортное средство представляет собой пассажирский вагон, товарный вагон, железнодорожную цистерну, железнодорожную платформу.

18. Система по п.11, отличающаяся тем, что в корпусе дополнительно размещено средство, подключенное к первому микропроцессору и позволяющее контролировать состояние фасованного груза, размещенного на указанном несамоходном рельсовом транспортном средстве, причем фасованный груз оборудован меткой, способной генерировать сигнал, характеризующий местонахождения груза.

19. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанная метка выполнена с возможностью скрытого размещения ее на контейнере.

20. Система по п.18, отличающаяся тем, что указанная метка по радиоканалу соединена с установленными датчиками на открывание дверей, люков, крышек, перемещения центра тяжести.