RU2398729C1

RU2398729C1 - Device to control coupled trains via radio channel

Info

Publication number: RU2398729C1
Application number: RU2009110275/11A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Ваванов (RU); Юрий Васильевич Ваванов; Александр Михайлович Вериго (RU); Александр Михайлович Вериго; Александр Николаевич Слюняев (RU); Александр Николаевич Слюняев; Николай Михайлович Радько (RU); Николай Михайлович Радько; Анатолий Анатольевич Дрюченко (RU); Анатолий Анатольевич Дрюченко; Владимир Алексеевич Волошин (RU); Владимир Алексеевич Волошин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (ОАО "РЖД")
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-09-10

Abstract

FIELD: transport. ^ SUBSTANCE: invention relates to automatics, communication and computers, particularly to radio communication system at rolling stock. Proposed device comprises locomotive radio station, locomotive control system and adaptive radio modem that comprises antenna-feeder device and transmitter. Proposed device additionally comprises modem communicated, via remote control and signaling channels, with locomotive radio station, while adaptive radio modem additionally comprises control signal receiver, broadband receiver, spectrum analyser, program unit and radio frequency synthesiser. ^ EFFECT: automatic organisation of radio communication, higher reliability of data transfer and stable operation of control system at outer electromagnetic interferences. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к области автоматики, связи и вычислительной техники, а именно к системам радиосвязи на подвижных объектах, преимущественно на железнодорожном транспорте, для передачи управляющих сигналов автоматизированного вождения соединенных поездов с локомотивами (группами локомотивов), распределенными по длине состава.The invention relates to the field of automation, communication and computing, and in particular to radio communication systems on moving objects, mainly in railway transport, for transmitting control signals for the automated driving of connected trains with locomotives (groups of locomotives) distributed along the length of the train.

Для радиоканалов передачи данных для управления соединенными поездами (РПД-СП) необходимыми показателями являются гарантированная доставка сигналов телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерений (ТИ) по установленному адресу в заданных интервалах времени и с установленными для РПД-СП показателями вероятности потерь и трансформации команд ТУ, ТС, ТИ, включая аудио- и видеоинформацию.For radio channels for data transmission for control of connected trains (RPD-SP), the required indicators are guaranteed delivery of telecontrol (TU), tele-signaling (TS) and telemetry (TI) signals to a specified address in predetermined time intervals and with probability indicators of losses established for RPD-SP and transformation of TU, TS, TI teams, including audio and video information.

Известен способ динамического распределения каналов для секторизированных радиоустройств доступа системы радиосвязи с подвижными объектами (RU №97110163, H04Q 7/36, 27.05.1999), в котором указанное радиоустройство доступа содержит приемопередатчик, блок управления и антенный блок, оперативно подключенные для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторах передачи, причем указанный радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью действовать совместно с указанными удаленными устройствами дальней связи в секторе передачи. Для адаптивного выбора свободного радиоканала связи указанного множества общих радиоканалов связи указанный блок радиоприемопередатчика и управления и антенный блок выполнены с возможностью выбора в каждом из указанных секторов передачи свободного радиоканала связи указанного множества общих каналов радиосвязи, который после его выбора можно повторно использовать в том же радиоустройстве доступа, но который является индивидуальным для данного соединения линии радиосвязи в данном секторе передачи.A known method of dynamic distribution of channels for sectorized radio access devices of a radio communication system with mobile objects (RU No. 97110163, H04Q 7/36, 05/27/1999), in which the specified radio access device contains a transceiver, a control unit and an antenna unit, operatively connected to provide many common channels radio communications in the transmission sectors divided by directions, wherein said radio transceiver, control unit and antenna unit are configured to act in conjunction with said remote telecommunication devices in the transmission sector. For adaptive selection of a free radio channel of the indicated set of common radio channels, the specified radio transmitter and control unit and the antenna unit are configured to select, in each of the indicated transmission sectors, a free radio channel of the specified set of common radio channels, which, once selected, can be reused in the same access radio but which is individual for a given radio link connection in a given transmission sector.

Недостатком известного технического решения является то, что выбор оптимальной рабочей частоты радиоустройства доступа осуществляется без учета отстройки от индустриальных широкополосных и сосредоточенных радиопомех и от радиостанций сетей железнодорожной технологической радиосвязи.A disadvantage of the known technical solution is that the choice of the optimal operating frequency of the radio access device is carried out without taking into account the detuning from industrial broadband and concentrated radio interference and from radio stations of railway technological radio communication networks.

Известен сетевой модуль связи по радиоканалу (СМРК) для системы автоматического управления поездом с распределенными по его длине локомотивами (RU 2252167, B61C 17/12, 05.20. 2005), в котором сеть передачи данных системы автоматического управления поездом с распределенными по его длине локомотивами содержит объединенные в ведущий и ведомые сетевые модули связи по радиоканалу (узлы), в которых установлены блоки центральных процессоров, связанных со средствами управления, диагностики, исполнительными узлами, блоком индикации. Приемопередающее средство радиосвязи представляет собой сетевой модуль радиосвязи по радиоканалу, включающий в себя устройство сопряжения модуля с центральным процессором, подключенное к процессору, связанному с радиомодемом, и источник питания, к которому подключены устройство сопряжения, процессор и радиомодем.Known network communication module over the air (SMRK) for automatic train control system with locomotives distributed along its length (RU 2252167, B61C 17/12, 05.20. 2005), in which the data transmission network of the automatic train control system with locomotives distributed along its length contains United in the master and slave network communication modules over the air (nodes), in which the units of the central processors are installed, connected with the control, diagnostics, executive units, display unit. The radio transmitting and receiving means is a radio communication network radio module, including a module interface unit with a central processor connected to a processor connected to the radio modem, and a power source to which the interface device, the processor, and the radio modem are connected.

Недостатком известного технического решения является невозможность автоматического выбора радиочастоты радиомодема передачи данных для управления соединенными поездами в зависимости от изменяющейся электромагнитной обстановки на железнодорожных станциях и перегонах.A disadvantage of the known technical solution is the impossibility of automatic selection of the radio frequency of the radio data transmission modem for controlling connected trains depending on the changing electromagnetic environment at railway stations and hauls.

В качестве прототипа принят используемый на отечественных железных дорогах организованный канал для передачи данных в интеллектуальной системе автоматизированного вождения соединенных поездов с распределенной тягой (ИСАВП-РТ), с использованием радиомодема T96SR с тенденцией перехода на радиомодем "МОСТ" (Автоматизированное ведение соединенного грузового поезда по радиоканалу. Журнал «Железнодорожный транспорт», №9, 2005 г. Специальный проект. Энергосберегающие технологии, с.13-15).As an prototype, an organized channel used on domestic railways for data transmission in an intelligent system for automated driving of connected trains with distributed traction (ISAVP-RT), using the T96SR radio modem with a tendency to switch to the MOST radio modem (Automated operation of a connected freight train by radio channel, was adopted) Magazine "Railway Transport", No. 9, 2005. Special project. Energy-saving technologies, p.13-15).

Недостатком заявленного прототипа является ручная установка рабочих радиочастот, что приводит к отвлечению локомотивной бригады от основной обязанности - безопасного ведения поезда, и тем самым существенно ограничивает возможности использования радиомодемов.The disadvantage of the claimed prototype is the manual installation of the working radio frequencies, which leads to the distraction of the locomotive brigade from the main responsibility - the safe conduct of the train, and thereby significantly limits the possibility of using radio modems.

Технический результат изобретения заключается в автоматической организации радиоканала передачи данных для управления соединенными поездами на железнодорожном транспорте, повышении надежности передачи данных и устойчивости работы системы управления при возникновении внешних электромагнитных помех по пути следования соединенных поездов.The technical result of the invention is to automatically organize a radio data channel for controlling connected trains in railway transport, increasing the reliability of data transmission and the stability of the control system when external electromagnetic interference occurs along the route of the connected trains.

Технический результат достигается тем, что в устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу, содержащее локомотивную радиостанцию поездной радиосвязи, систему управления локомотивом и адаптивный радиомодем, включающий антенно-фидерное устройство и передатчик, согласно предложению введен модем, соединенный каналами телеуправления - телесигнализации с радиостанцией локомотива и системой управления локомотивом, а адаптивный радиомодем дополнительно содержит приемник сигналов управления, широкополосный приемник, анализатор спектра, программный блок, синтезатор радиочастот, при этом первый выход антенно-фидерного устройства соединен с входом широкополосного приемника, второй выход соединен с входом приемника сигналов управления, выход широкополосного приемника соединен с первым входом анализатора спектра, выход приемника сигналов управления соединен со вторым входом анализатора спектра, выход которого соединен с входом программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот, первый выход которого соединен с первым входом передатчика, второй вход передатчика подключен к выходу системы управления, второй выход синтезатора радиочастот соединен с входом приемника сигналов управления, третий выход синтезатора радиочастот соединен с входом широкополосного приемника.The technical result is achieved by the fact that in the device for controlling connected trains over a radio channel containing a locomotive radio station for train radio communication, a locomotive control system and an adaptive radio modem including an antenna-feeder device and a transmitter, according to the proposal, a modem connected by tele-control channels - tele-signaling with a radio locomotive and locomotive control system, and the adaptive radio modem further comprises a control signal receiver, a broadband receiver, ana a spectrum analyzer, a program unit, a radio frequency synthesizer, while the first output of the antenna-feeder device is connected to the input of the broadband receiver, the second output is connected to the input of the control signal receiver, the output of the broadband receiver is connected to the first input of the spectrum analyzer, the output of the control signal receiver is connected to the second input spectrum analyzer, the output of which is connected to the input of the program unit, the output of which is connected to the input of the radio frequency synthesizer, the first output of which is connected to the first input transmitters are second transmitter input connected to an output control system, the second radio frequency synthesizer output is connected to the input of the receiver control signals, the third radio frequency synthesizer output is connected to the broadband receiver input.

Сущность заявленного устройства для управления соединенными поездами по радиоканалу поясняется фиг.1.The essence of the claimed device for controlling connected trains over the air is illustrated in Fig.1.

Устройство состоит из следующих основных узлов: локомотивной радиостанции поездной радиосвязи 2, вход/выход которой через модем 3 соединены с входом/выходом системы управления 11, адаптивного радиомодема 1 с антенно-фидерным устройством 4, первый выход которого соединен с первым входом широкополосного приемника 7, второй выход соединен с первым входом приемника сигналов управления 6, вход антенно-фидерного устройства 4 соединен с выходом передатчика 5, первый вход которого соединен с первым выходом синтезатора радиочастот 10, второй вход соединен с выходом системы управления локомотива 11, первый выход приемника 6 сигналов управления соединен с первым входом анализатора спектра 8, второй выход приемника 6 сигналов управления соединен с входом системы управления локомотивом 11, второй вход приемника сигналов управления 6 соединен со вторым выходом синтезатора радиочастот 10, третий выход синтезатора радиочастот 10 соединен со вторым входом широкополосного приемника 7, выход которого соединен со вторым входом анализатора спектра 8, выход которого соединен с входом 9 программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот 10.The device consists of the following main nodes: a locomotive radio train radio 2, the input / output of which through a modem 3 is connected to the input / output of the control system 11, the adaptive radio modem 1 with the antenna-feeder device 4, the first output of which is connected to the first input of the broadband receiver 7, the second output is connected to the first input of the control signal receiver 6, the input of the antenna-feeder device 4 is connected to the output of the transmitter 5, the first input of which is connected to the first output of the radio frequency synthesizer 10, the second input is dinene with the output of the locomotive control system 11, the first output of the control signal receiver 6 is connected to the first input of the spectrum analyzer 8, the second output of the control signal receiver 6 is connected to the input of the locomotive control system 11, the second input of the control signal receiver 6 is connected to the second output of the radio frequency synthesizer 10, the third output of the radio frequency synthesizer 10 is connected to the second input of the broadband receiver 7, the output of which is connected to the second input of the spectrum analyzer 8, the output of which is connected to the input 9 of the software Lok, whose output is connected to the input of the radio frequency synthesizer 10.

Устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу используется следующим образом.A device for controlling connected trains over a radio channel is used as follows.

Через антенно-фидерное устройство 4 адаптивного радиомодема 1 ведущего локомотива 12 в широкополосный приемник 7 поступают радиосигналы от различных источников излучения и внешних радиопомех, которые анализируются в анализаторе спектра 8. Сигналы управления локомотивом через антенно-фидерное устройство 4 поступают в приемник сигналов управления 6 и также анализируются в анализаторе спектра 8.Through the antenna-feeder device 4 of the adaptive radio modem 1 of the driving locomotive 12, the radio signals from various radiation sources and external radio interference, which are analyzed in the spectrum analyzer 8, are received into the broadband receiver 7. The control signals of the locomotive through the antenna-feeder device 4 are fed to the receiver of control signals 6 and also analyzed in spectrum analyzer 8.

По результатам анализа уровней радиосигналов и радиопомех в программном блоке 9 устанавливаются приоритеты радиочастот, в соответствии с которыми в синтезаторе радиочастот 10 осуществляется формирование безопасных несущих радиочастот, на которых формируются сигналы для работы системы управления локомотивом. Сигналы от системы управления 11 поступают в передатчик 5, антенно-фидерное устройство 4 и далее по радиоканалу в приемный тракт адаптивного радиомодема ведомого 13 локомотива.Based on the results of the analysis of the levels of radio signals and interference in the program unit 9, the priorities of the radio frequencies are established, according to which the radio frequency synthesizer 10 generates safe carrier radio frequencies, on which signals are generated for the operation of the locomotive control system. The signals from the control system 11 are received in the transmitter 5, the antenna-feeder device 4 and then over the radio channel to the receiving path of the adaptive radio modem of the slave 13 locomotive.

Периодически (например, один раз в одну секунду) последовательным перебором радиочастот, реализуемым в синтезаторе радиочастот 10, в радиоканале производится сканирование по основной группе радиочастот с анализом качества радиоканалов анализатором спектра 8 и расстановкой их приоритетов. Порядок приоритетов фиксируется в программном блоке 9 радиомодемов ведущего и ведомого локомотивов.Periodically (for example, once every second) by sequentially sorting the radio frequencies implemented in the radio frequency synthesizer 10, the radio channel scans the main group of radio frequencies with the analysis of the quality of the radio channels by spectrum analyzer 8 and prioritizing them. The priority order is fixed in the program block 9 of the radio modems of the master and slave locomotives.

Использование устройств, установленных на ведущем 12 и ведомом 13 локомотивах, для управления соединенными поездами по радиоканалу поясняется фиг.2.The use of devices installed on the leading 12 and slave 13 locomotives for controlling connected trains over the air is explained in FIG. 2.

При формировании соединенного поезда машинисты ведущего и ведомого поездов включают радиомодемы и устанавливают в системе автоматического управления соединенным поездом номер поезда, присвоенный и переданный машинисту ведущего поезда диспетчером (дежурным по станции). Далее в автоматическом режиме, в зависимости от присвоенного номера поезду четного или нечетного направления, соответственно, в зависимости от четности или нечетности последней значащей цифры номера поезда, устанавливается четная или нечетная группа частот. При этом каждая группа из восьми радиочастот разбивается на две четверки - основную и дополнительную. Радиомодем ведущего локомотива 12 сканирует радиочастоты основной четверки, определяет наименее зашумленный канал и передает на этом канале сигнал, работая в режиме радиомаяка, для установления радиоканала с ведомым радиомодемом 13, который также сканирует по радиочастотам основной четверки. При нахождении радиочастоты радиомодема ведущего локомотива 12 между радиомодемами ведущего и ведомого локомотивов проходит тестовая проверка. При положительных результатах тестовой проверки радиомодемы переходят в рабочий режим системы управления 11 соединенным поездом с передачей команд телеуправления и телесигнализации.When forming a connected train, the drivers of the lead and slave trains turn on the radio modems and install in the automatic control system of the connected train the train number assigned and transmitted to the driver of the lead train by the dispatcher (station duty officer). Further, in automatic mode, depending on the assigned train number of an even or odd direction, respectively, depending on the evenness or oddness of the last significant digit of the train number, an even or odd group of frequencies is set. At the same time, each group of eight radio frequencies is divided into two fours - the primary and secondary. The radio modem of the lead locomotive 12 scans the radio frequencies of the main four, determines the least noisy channel and transmits a signal on this channel, working in the beacon mode, to establish a radio channel with a slave radio modem 13, which also scans the radio frequencies of the main four. When finding the radio frequency of the radio modem of the lead locomotive 12 between the radio modems of the lead and slave locomotives, a test check is performed. If the test results are positive, the radio modems go into the operating mode of the control system 11 of the connected train with the transmission of telecontrol and tele-signaling commands.

Периодически (с переменным шагом от 10 с до 60 с) анализируется уровень сигнала и его изменения в основной группе радиочастот локомотивов соединенного поезда встречного направления (например, нечетного направления (12, 13)), с обеспечением максимального разделения по радиочастотам (f_n-f_m), (f_k-f_p) в период прохождения встречных соединенных поездов по соседним путям.Periodically (with a variable step from 10 s to 60 s), the signal level and its changes in the main group of radio frequencies of the locomotives of the connected train of the oncoming direction (for example, an odd direction (12, 13)) are analyzed, ensuring maximum separation by radio frequencies (f _n -f _m ), (f _k -f _p ) during the passage of oncoming connected trains along adjacent tracks.

При ухудшении качества радиоканала ниже допустимого, например при воздействии мешающих сигналов от системы управления поезда с толкачом (СУЛ-Р), анализатор спектра 8 выдает соответствующий сигнал на программный блок 9, который через синтезатор радиочастот 10 перестраивает рабочую радиочастоту радиомодемов ведущего и ведомого локомотивов на радиоканал высшего приоритета и продолжает работу в интегрированной системе автоматического ведения соединенного поезда.If the quality of the radio channel is below acceptable, for example, when interfering signals from the control system of the pusher train (SUL-R) are applied, the spectrum analyzer 8 generates a corresponding signal to the program unit 9, which, through the radio frequency synthesizer 10, tunes the working radio frequency of the radio modems of the lead and driven locomotives to the radio channel top priority and continues to work in the integrated system of automatic guidance of the connected train.

В условиях полного нарушения радиоканала, например при воздействии индустриальных (широкополосных импульсных) радиопомех 15, или технологической радиосвязи 14 обеспечивается автоматический переход на индуктивный канал поездной радиосвязи с использованием дополнительного модема 3 и штатной локомотивной радиостанции 2 поездной радиосвязи с подключением к разъему ТУ-ТС, предусмотренному для передачи данных в гектометровом диапазоне.In the conditions of a complete violation of the radio channel, for example, under the influence of industrial (broadband pulsed) radio interference 15, or technological radio communication 14, an automatic transition to the inductive channel of the train radio communication is provided using an additional modem 3 and a standard locomotive radio station 2 of the train radio connection with a TU-TS connector provided for for data transmission in the hectometer range.

Практическая реализация макетных образцов адаптивных радиомодемов подтвердила основные положения заявляемой системы.The practical implementation of prototype adaptive radio modems confirmed the basic provisions of the claimed system.

Claims

A device for controlling connected trains over a radio channel containing a locomotive radio station for train radio communications, a locomotive control system and an adaptive radio modem including an antenna-feeder device and a transmitter, characterized in that a modem connected to telecontrol channels - a telealarm system with a locomotive radio station and a locomotive control system is inserted into the device and the adaptive radio modem further comprises a control signal receiver, a broadband receiver, a spectrum analyzer, software k, a radio frequency synthesizer, wherein the first output of the antenna-feeder device is connected to the input of the broadband receiver, the second output is connected to the input of the control signal receiver, the first output of which is connected to the input of the locomotive control system, and the second output is connected to the second input of the spectrum analyzer, broadband output the receiver is connected to the first input of the spectrum analyzer, the output of which is connected to the input of the software unit, the output of which is connected to the input of the radio frequency synthesizer, the first output of which is connected the first input of the transmitter, the second transmitter input connected to the output of the control system, the second radio frequency synthesizer output is connected to the input of the receiver control signals, the third radio frequency synthesizer output is connected to the broadband receiver input.