RU2600175C1

RU2600175C1 - System for determining unoccupancy of track sections by rolling stock

Info

Publication number: RU2600175C1
Application number: RU2015126254/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Батраев; Руслан Владиславович Боклажков; Владимир Альбертович Воронин; Геннадий Карпович Кисельгоф; Дмитрий Михайлович Красовицкий; Алексей Валерьевич Марков; Виктор Викторович Раков; Ефим Наумович Розенберг; Елена Евгеньевна Шухина
Priority date: 2015-07-01
Filing date: 2015-07-01
Publication date: 2016-10-20

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to railway automation and telemechanics. System comprises at stations between hauls points for reading identification and diagnostic information from trains passing the hauls, points of axle counting, locomotives, each of which is equipped with an onboard control device, a transceiver and a memory unit, in which data of reference geometric model of rolling stock are recorded containing information upon the structure of inter-axial distances of wheel pairs. Herewith each point of axle counting comprises rail sensors to register train axle passing, a stationary transceiver, a floor electronic module having a memory module and a microcontroller with three built-in timers. Onboard locomotive control device comprises two microprocessor modules of central data processing, a module for controlling operation of the microprocessor modules, an onboard control device restarting circuit, a binding CAN interface, a motion parameters recording unit, a timer of the onboard device system time and a satellite navigation signals receiver.

EFFECT: provided is higher system reliability.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для определения свободности железнодорожных рельсовых участков от подвижного состава.The invention relates to railway transport and can be used to determine the freedom of railway rail sections from rolling stock.

Известна система для определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне, состоящая из двух полукомплектов аппаратуры, установленной на счетных участках станций, ограничивающих перегон, каждый полукомплект аппаратуры содержит установленные на контрольном путевом участке соответствующего счетного участка рельсовые датчики, которые через формирователь сигналов соединены с входом блока приемников, выход которого через блок интерфейса со счетчиками осей соединен с локальной магистралью связи, к которой подключены блок интерфейса с электрической централизацией, блок управления и блок интерфейса с радиоканалом дальней цифровой радиосвязи, к которому подключен радиомодем с антенной, на каждом из промежуточных участков железнодорожного перегона размещен, по крайней мере, один промежуточный счетный пункт, включающий стационарный приемопередающий блок маломощного цифрового радиоканала ближней связи, который дополнительно содержит приемопередающий GSM-модуль, порт управления стационарным приемопередающим блоком маломощного цифрового радиоканала ближней связи соединен с первым портом микроконтроллера, второй порт которого через интерфейс сопряжения соединен с пассивным датчиком прохода колеса, входы питания стационарного приемопередающего блока и микроконтроллера подключены к автономному источнику питания, который состоит из двух последовательно соединенных аккумуляторных батарей, подключенных к входу второго стабилизатора напряжения, выход которого предназначен для подключения к входу питания приемопередающего GSM-модуля, первая аккумуляторная батарея соединена с входом первого стабилизатора напряжения, выход которого предназначен для подключения к входам питания стационарного приемопередающего блока и микроконтроллера, который управляющим выходом соединен с входом включения/выключения второго стабилизатора напряжения, на каждом локомотиве подвижного состава установлено приемопередающее устройство каналов дальней и ближней цифровой радиосвязи, которое посредством локальной магистрали соединено с центральным бортовым устройством управления движением подвижного состава (RU 2452644, B61L 21/06, 10.06.12).A known system for determining the freedom from rolling stock of track sections on a railway line, consisting of two half-sets of equipment installed on the counting sections of stations restricting the stage, each half-set of equipment contains rail sensors installed on the control track section of the corresponding counting section, which are connected to the signal generator the input of the receiver block, the output of which through the interface block with axis counters is connected to the local communication highway, to An interface unit with electrical centralization, a control unit and an interface unit with a long-distance digital radio channel connected to a radio modem with an antenna are connected, at least one intermediate counting station including a stationary transceiver unit of low-power digital short-range radio channel, which additionally contains a GSM transceiver module, a control port for a stationary low-power digital transceiver unit of the short-range radio channel is connected to the first port of the microcontroller, the second port of which is connected via the interface to the passive wheel passage sensor, the power inputs of the stationary transceiver unit and the microcontroller are connected to an autonomous power source, which consists of two series-connected batteries connected to the input of the second stabilizer voltage, the output of which is designed to connect to the power input of the transceiver GSM module, the first battery with it is single with the input of the first voltage stabilizer, the output of which is designed to connect to the power inputs of a stationary transceiver unit and a microcontroller, which is connected by a control output to the on / off input of the second voltage stabilizer, a transceiver device for long and short range digital radio channels is installed on each locomotive of the rolling stock, which through a local highway connected to the Central on-board device for controlling the movement of rolling stock (RU 2452644, B61L 21/06, 06/10/12).

В известной системе для определения свободности от подвижного состава участков пути на железнодорожном перегоне, принятой в качестве прототипа, осуществляют сравнение посчитанных соответствующими напольными электронными модулями количества осей колесных пар при вступлении поезда на очередной участок пути и количество осей колесных пар при уходе поезда с этого участка пути, и при совпадении принимают решение об освобождении участка пути, причем на локомотиве поезда устанавливают систему радиообмена данными, обеспечивающую передачу информации о количестве осей колесных пар состава поезда через локальный радиоканал цифровой связи.In the known system for determining the freedom from rolling stock of track sections on a railroad stage, adopted as a prototype, the number of axle pairs axes calculated by the corresponding floor-mounted electronic modules when the train enters the next section of the track and the number of axle pairs of wheels when the train leaves this section of the track are compared , and if they coincide, they decide to release a section of the track, and on the locomotive of the train, a radio data exchange system is installed that provides transmission information about the number of axles of the wheelset of the train through the local digital communication channel.

Поскольку окончательное решение о проследовании поезда в полном составе через каждый пункт счета осей принимают на основе информации от напольных устройств, то для обеспечения высоких требований к безопасной работе в этих напольных устройствах используют электронные модули с дублированной безопасной архитектурой со средствами контроля соответствия в работе дублированных каналов обработки данных. Это усложняет напольную аппаратуру и снижает ее устойчивость к сбоям в условиях электромагнитных помех, интенсивное воздействие которых особенно проявляется на электрифицированных железных дорогах при прохождении мимо этой аппаратуры поездов. По этой причине известная система не имеет достаточного уровня надежности из-за низкой защищенности от сбоев при счете осей колесных пар.Since the final decision to follow the train in its entirety through each point of the axle count is made on the basis of information from floor-mounted devices, to ensure high requirements for safe operation in these floor-mounted devices, electronic modules with a duplicated safe architecture are used with conformance controls in the operation of duplicated processing channels data. This complicates the outdoor equipment and reduces its resistance to failures in the conditions of electromagnetic interference, the intense impact of which is especially manifested on electrified railways when passing by this equipment trains. For this reason, the known system does not have a sufficient level of reliability due to the low protection against failures when counting the axles of the wheelsets.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности за счет повышения устойчивости системы в условиях воздействия электромагнитных помех.The technical result of the invention is to increase reliability by increasing the stability of the system under the influence of electromagnetic interference.

Технический результат достигается тем, что в системе для определения свободности от подвижного состава, содержащей на станциях, ограничивающих перегоны, пункты считывания идентификационной и диагностической информации с проходящих по перегону поездов, пункты счета осей, каждый из которых включает рельсовые датчики фиксации прохождения колесных пар поезда, соединенные с напольным электронным модулем, порт связи которого подключен к порту связи стационарного приемопередатчика, который подключен к радиоканалам дальней мобильной связи и соединен по локальному радиоканалу цифровой связи через бортовой приемопередатчик с бортовым устройством управления локомотива поезда, проходящего через пункт счета осей, согласно изобретению каждый напольный электронный модуль дополнительно содержит модуль памяти, к которому подключен микроконтроллер с тремя встроенными таймерами, первый из которых соединен с портом связи напольного электронного модуля, а второй и третий таймеры подключены к соответствующим соединениям напольного электронного модуля с датчиками фиксации прохождения колесных пар поезда, при этом в состав бортового устройства управления локомотивом входят, по крайней мере, два соединенных между собой микропроцессорных модуля центральной обработки информации, подключенные выходами к соответствующим входам модуля контроля функционирования микропроцессорных модулей, выход которого соединен с цепью перезапуска бортового устройства управления, при этом к системному CAN интерфейсу подключены и связаны между собой микропроцессорные модули, блок регистрации параметров движения, таймер системного времени бортового устройства, приемник сигналов спутниковой навигации, бортовой приемопередатчик и блок памяти, в котором записаны данные эталонной геометрической модели подвижного состава, содержащие информацию о структуре межосевых расстояний колесных пар.The technical result is achieved by the fact that in the system for determining the freedom from rolling stock, containing at stations limiting the hauls, points for reading identification and diagnostic information from trains moving along the haul, points for counting axles, each of which includes rail sensors for detecting the passage of train wheelsets, connected to the outdoor electronic module, the communication port of which is connected to the communication port of the stationary transceiver, which is connected to the radio channels of long-distance mobile communication and connected via a local digital digital radio channel through an onboard transceiver to an onboard control device for a train locomotive passing through the axle counting station, according to the invention, each floor electronic module further comprises a memory module to which a microcontroller with three integrated timers is connected, the first of which is connected to a communication port the floor electronic module, and the second and third timers are connected to the corresponding connections of the floor electronic module with pass-through sensors waiting for the train’s wheelsets, while the on-board locomotive control device includes at least two interconnected central processing information microprocessor modules, connected by outputs to the corresponding inputs of the microprocessor module functioning control module, the output of which is connected to the restart circuit of the on-board control device, at the same time, microprocessor modules, a unit for recording motion parameters, a system timer are connected and connected to the CAN system interface time onboard device signals the satellite navigation receiver, onboard transceiver and a memory unit, wherein the rolling reference data geometric pattern recorded containing information about the structure of the center distance wheelsets.

На чертеже представлена схема системы для определения свободности от подвижного состава.The drawing shows a diagram of a system for determining freedom from rolling stock.

Система для определения свободности от подвижного состава содержит на станциях, ограничивающих перегоны, пункты 1 считывания идентификационной и диагностической информации с проходящих по перегону поездов, пункты 2 счета осей, каждый из которых включает рельсовые датчики 3 фиксации прохождения колесных пар поезда, соединенные с напольным электронным модулем 4, порт связи которого подключен к порту связи стационарного приемопередатчика 5, который подключен к радиоканалам дальней мобильной связи и соединен по локальному радиоканалу цифровой связи через бортовой приемопередатчик 6 с бортовым устройством 7 управления локомотива 8 поезда, проходящего через пункт 2 счета осей, каждый напольный электронный модуль 4 дополнительно содержит модуль 9 памяти, к которому подключен микроконтроллер 10 с тремя встроенными таймерами 11, 12 и 13, первый (11) из которых соединен с портом связи напольного электронного модуля, а второй и третий таймеры (12 и 13) подключены к соответствующим соединениям напольного электронного модуля 4 с датчиками 3 фиксации прохождения колесных пар поезда, в состав бортового устройства 7 управления локомотивом 8 входят, по крайней мере, два соединенных между собой микропроцессорных модуля 14 и 15 центральной обработки информации, подключенные выходами к соответствующим входам модуля 16 контроля функционирования микропроцессорных модулей (14 и 15), выход которого соединен с цепью перезапуска бортового устройства 7 управления, при этом к системному CAN интерфейсу 17 подключены и связаны между собой микропроцессорные модули (14 и 15), блок 18 регистрации параметров движения, таймер 19 системного времени бортового устройства, приемник 20 сигналов спутниковой навигации, бортовой приемопередатчик 6 и блок 21 памяти, в котором записаны данные эталонной геометрической модели подвижного состава, содержащие информацию о структуре межосевых расстояний колесных пар.The system for determining the freedom from rolling stock contains, at stations that limit hauls, points 1 for reading identification and diagnostic information from trains passing through the stage, points 2 for axle counting, each of which includes rail sensors 3 for detecting the passage of train wheelsets connected to the floor-mounted electronic module 4, the communication port of which is connected to the communication port of the stationary transceiver 5, which is connected to the radio channels of long-distance mobile communication and is connected via a local radio channel of numbers communication through the on-board transceiver 6 with the on-board control device 7 of the locomotive 8 of the train passing through the axle counting point 2, each floor electronic module 4 additionally contains a memory module 9 to which a microcontroller 10 with three built-in timers 11, 12 and 13 is connected, the first ( 11) of which is connected to the communication port of the floor-mounted electronic module, and the second and third timers (12 and 13) are connected to the corresponding connections of the floor-mounted electronic module 4 with sensors 3 for fixing the passage of train wheelsets, the on-board device 7 for controlling the locomotive 8 includes at least two interconnected microprocessor modules 14 and 15 of the central information processing, connected by outputs to the corresponding inputs of the module 16 for monitoring the functioning of the microprocessor modules (14 and 15), the output of which is connected to the restart circuit of the on-board device 7 control, while microprocessor modules (14 and 15) are connected and connected to the system CAN interface 17, block 18 of the registration of motion parameters, timer 19 on-board system time stroystva, the receiver 20 of satellite navigation signals, onboard transceiver 6 and a memory unit 21, wherein the rolling reference data geometric pattern recorded containing information about the structure of the center distance wheelsets.

Система для определения свободности от подвижного состава функционирует следующим образом.The system for determining the freedom from rolling stock operates as follows.

Напольные электронные модули 4 осуществляют подсчет количества осей колесных пар при вступлении поезда на очередной участок пути и количества осей колесных пар при уходе поезда с этого участка пути, и при дальнейшем сравнении полученных данных определяют свободность (если полученные данные совпадают) или занятость (при несовпадении полученных данных) участка пути, причем данные о количестве осей колесных пар поезда передают по локальному радиоканалу цифровой связи посредством бортового приемопередатчика 6 локомотива 8 движущегося поезда, используя его в качестве носителя указанной информации. Дополнительно с информацией о количестве осей колесных пар в бортовое устройство 7 управления передают данные о временных интервалов между импульсами, формируемыми рельсовыми датчиками 3 фиксации прохождения колесных пар поезда. Эти данные о временных интервалов между импульсами используют в бортовом устройстве 7 управления локомотива 8 для построения расчетной геометрической модели состава поезда, а эту расчетную модель используют при определении в бортовом устройстве управления 7 проезда поезда пункта 2 счета осей в полном или в не полном составе. В случае несовпадения подсчитанного количества осей и с априорно известными данными о количестве осей, записанными в блоке 21 памяти, в котором также записаны данные эталонной геометрической модели состава поезда, бортовое устройство 7 управления дополнительно осуществляет сопоставление априорно известных данных из эталонной модели расстояний между колесными парами в составе поезда с соответствующими расстояниями из расчетной геометрической модели состава поезда, причем расстояния между колесными парами в расчетной геометрической модели состава поезда принимают равными расстояниям, которые проходил поезд во временных интервалах соответствующих интервалам времени между импульсами, формируемыми рельсовыми датчиками 3 фиксации прохождения колесных пар поезда, а величины расстояний определяют по массиву данных, содержащем изменения координаты текущего места нахождения локомотива 8, в функции от текущего времени, увязанных с электронной картой маршрута движения поезда и записанному в памяти блока 18 регистрации параметров движения. Таймеры 11, 12 и 13 в микроконтроллере 10, измеряющие временные интервалы между импульсами, формируемыми рельсовыми датчиками 3 фиксации прохождения колесных пар поезда и таймер 19 системного времени бортового устройства 7 управления локомотива 8 синхронизируют между собой посредством передачи по локальному радиоканалу цифровой связи синхронизирующих сигналов от бортового устройства 7 управления в пункт 2 счета осей, при приближении локомотива 8 к этому пункту 2. Возможна синхронизация таймеров посредством независимой их синхронизации по глобальному времени систем спутниковой навигации ГЛОНАСС, GPS или аналогичных. После сопоставления данных из расчетной и эталонной геометрических моделей в бортовом устройстве 7 управления формируют сигнал, несущий информацию о проследовании поезда очередного пункта 2 счета осей в полном или в неполном составе, и передают его по локальному радиоканалу цифровой связи в пункт 2 счета осей, а по радиоканалам дальней мобильной связи посредством бортового приемопередатчика 6 передают эту информацию в другие системы управления движением поездов (на чертеже не показаны), использующие данные о проследовании поезда мимо этого пункта счета осей. Сообщение для приготовления аппаратуры каждого пункта 2 к началу счета осей очередного поезда передают в аппаратуру пункта 2 счета осей с локомотива 8 поезда, приближающегося к координате места расположения этого пункта на электронной карте маршрута движения поезда, а сообщение о завершении временного интервала для счета осей передают с этого локомотива 8 после расчетного удаления последнего вагона состава поезда от данного пункта 2 счета осей на расстояние, гарантирующее завершение полного проследования состава поезда мимо этого пункта.Floor-mounted electronic modules 4 calculate the number of axles of the wheel pairs when the train enters the next section of the track and the number of axles of the wheel pairs when the train leaves this section of the track, and with further comparison of the received data, they determine free (if the received data coincide) or occupancy (if the received does not match data) of the track section, and data on the number of axles of the train’s wheelsets are transmitted via the local digital communication channel via the on-board transceiver 6 of the locomotive 8 moving and, using it as a carrier of said information. Additionally, with information about the number of axles of the wheelsets, data on the time intervals between pulses generated by the rail sensors 3 for fixing the passage of the wheelsets of the train are transmitted to the on-board control device 7. This data on the time intervals between pulses is used in the on-board control device 7 of the locomotive 8 for constructing a calculated geometric model of the train composition, and this calculation model is used when determining, in the on-board control device 7 of the train passage 7, item 2 of axle counts in full or in part. If the calculated number of axles does not coincide with the a priori known data on the number of axles recorded in the memory unit 21, which also contains data of the reference geometric model of the train composition, the on-board control device 7 additionally compares a priori known data from the reference model of the distances between the wheelsets in the composition of the train with the corresponding distances from the calculated geometric model of the composition of the train, and the distances between the wheel pairs in the calculated geometric The train composition is taken equal to the distances that the train traveled in time intervals corresponding to the time intervals between pulses generated by the rail sensors 3 for fixing the passage of the train wheelsets, and the distances are determined by the data array containing changes in the coordinate of the current location of the locomotive 8, as a function of the current time associated with the electronic map of the train movement route and recorded in the memory of block 18 for recording movement parameters. Timers 11, 12, and 13 in the microcontroller 10, measuring the time intervals between pulses generated by the rail sensors 3 for detecting the passage of train wheelsets and the system time timer 19 of the on-board device 7 for controlling the locomotive 8, are synchronized with each other by transmitting synchronizing signals from the on-board digital channel via a local radio channel control device 7 to point 2 of the axle count, when the locomotive 8 approaches this point 2. Synchronization of timers is possible by means of their independent synchronization according to chapter ballroom-time satellite navigation system GLONASS, GPS or similar. After comparing the data from the calculated and reference geometric models in the on-board control device 7, a signal is generated that carries information about the next train of the next item 2 of the axle account in full or in part, and transmit it via the local digital channel to point 2 of the axle account, and long-distance mobile radio channels using the on-board transceiver 6 transmit this information to other train control systems (not shown), using data about the train passing by this th point counting axes. A message for preparing the equipment of each point 2 to the beginning of the counting of the axes of the next train is transmitted to the equipment of point 2 of the axle counting from the train locomotive 8, approaching the coordinate of the location of this point on the electronic map of the train route, and the message about the completion of the time interval for counting the axes is transmitted from of this locomotive 8, after the calculated removal of the last carriage of the train from this point 2, the axle counts to a distance guaranteeing the completion of the full train sequence of the train past this point but.

При движении поезда по станциям, бортовое устройство 7 управления локомотива 8 по локальному радиоканалу цифровой связи может устанавливать связь с расположенными на станциях пунктами 1 считывания идентификационной и диагностической информации для оперативного получения от них значений параметров эталонной геометрической модели состава поезда.When the train moves through the stations, the on-board control device 7 of the locomotive 8 via the local digital digital communication channel can establish communication with the points 1 for reading identification and diagnostic information located at the stations to quickly obtain from them the values of the parameters of the reference geometric model of the composition of the train.

В составе напольного электронного модуля 4 каждого из пунктов 2 счета осей содержится микроконтроллер 10, обеспечивающий первичную обработку сигналов от рельсовых датчиков 3 и взаимодействие этого электронного модуля с другими блоками пункта счета осей.As part of the floor electronic module 4 of each of the points 2 of the axle count, there is a microcontroller 10 that provides primary processing of signals from rail sensors 3 and the interaction of this electronic module with other blocks of the axis counting point.

Бортовое устройство 7 управления посредством приемопередатчика 6 устанавливает двухстороннюю радиосвязь с каждым очередным пунктом 2 счета осей, ближайшим по ходу движения поезда по своему маршруту. Данные о координате местоположения пункта 2 счета осей и уникальный адрес известны и записаны в блоке 21 памяти. Данные о текущей координате локомотива 8 поступают из приемника 20 сигналов спутниковой навигации и записываются в блоке 18 регистрации параметров движения, который также непрерывно записывает и хранит данные, поступающие от устройств измерения пройденного пути локомотивом 8 и его скорости (на чертеже не показаны) и увязанные с координатами текущего места нахождения локомотива на электронной карте маршрута движения поезда.The on-board control device 7, by means of the transceiver 6, establishes two-way radio communication with each successive point 2 of the axle count closest to the direction of the train along its route. The location coordinate data of point 2 of the axis count and a unique address are known and recorded in the memory unit 21. Data on the current coordinate of the locomotive 8 comes from the satellite navigation signal receiver 20 and is recorded in the motion parameter registration unit 18, which also continuously records and stores data from the measuring devices for the distance traveled by the locomotive 8 and its speed (not shown in the drawing) and linked to coordinates of the current location of the locomotive on the electronic map of the train route.

В процессе радиообмена по локальному радиоканалу цифровой связи между локомотивом 8 и пунктом 2 счета осей приемопередатчик 6 передают свой адрес для связи с приемопередатчиком 5 и синхронизирует по времени встроенные таймеры 11, 12 и 13 микроконтроллера 10, с таймером 19 системного времени бортового устройства, что позволяет записанные в модуль 9 памяти данные о последовательности импульсов, формируемых при прохождении колесных пар поезда над рельсовыми датчиками 3, преобразовать в бортовом устройстве 7 управления в данные о расстояниях между осями колесных пар поезда. Микроконтроллер 10 с помощью встроенных таймеров 12 и 13 фиксирует время поступления импульсов от соответствующих рельсовых датчиков 3, определяет длительность интервалов между импульсами и записывает эту информацию в модуль 9 памяти. Для измерения длительности каждого последующего интервала между импульсами таймеры 12 и 13 переносят свои очередные данные в модуль 9 памяти и обнуляются, тем самым уменьшается влияние сбоев от помех на результаты измерений, производимых с помощью таймеров 12 и 13, и улучшается возможность последующего восстановления в бортовом устройстве 7 управления достоверной информации о проследовании осей поезда над рельсовыми датчиками 3. Массивы данных измерений, хранящиеся в модуле 9 памяти, включаются в пакет данных для их передачи в бортовое устройство 7 управления.In the process of radio exchange via a local digital digital communication channel between the locomotive 8 and the axis counting point 2, the transceiver 6 transmits its address for communication with the transceiver 5 and synchronizes the built-in timers 11, 12 and 13 of the microcontroller 10 with a timer 19 of the system time of the on-board device, which allows the data recorded in the memory module 9 on the sequence of pulses generated when the wheelset of the train passes over the rail sensors 3, convert in the on-board control device 7 into data on the distances between axles of wheelsets of a train. The microcontroller 10 using the built-in timers 12 and 13 captures the time of arrival of the pulses from the respective rail sensors 3, determines the duration of the intervals between pulses and writes this information to the memory module 9. To measure the duration of each subsequent interval between pulses, the timers 12 and 13 transfer their next data to the memory module 9 and are reset to zero, thereby reducing the effect of interference glitches on the measurement results made using timers 12 and 13, and the possibility of subsequent restoration in the on-board device is improved 7 control reliable information about the trace of the axes of the train over the rail sensors 3. Arrays of measurement data stored in the memory module 9 are included in the data package for transmission to the on-board device Management 7 Management.

После того, как хвостовой вагон состава поезда удалился от пункта 2 счета осей на расстояние 50÷100 м, из бортового устройства 7 управления передают в напольный электронный модуль 4 сообщение о завершении счета осей и запрашивают все данные, записанные в модуле 9 памяти, которые напольный электронный модуль 4 передает с помощью приемопередатчика 5 по локальному радиоканалу цифровой связи в бортовое устройство 7 управления, осуществляющее на основе этих данных проверку проследования поезда через пункт 2 счета осей в полном составе, и результат передает обратно в электронный модуль 4. Расчетное определение того, что хвостовой вагон состава поезда удалился от пункта 2 счета осей на заданное расстояние, осуществляется в бортовом устройстве 7 управления на основе измерения текущей координаты места нахождения локомотива, данных из эталонной геометрической модели о длине состава поезда и непрерывной регистрации текущей скорости движения поезда в блоке 18 регистрации параметров движения и координаты местонахождения локомотива 8 по электронной карте маршрута движения поезда.After the tail train of the train departed from point 2 of the axle counting at a distance of 50 ÷ 100 m, from the on-board control device 7, a message is sent to the floor electronic module 4 about the completion of the axle count and they request all the data recorded in the memory module 9, which is outdoor the electronic module 4 transmits using a transceiver 5 via a local digital communication channel to the on-board control device 7, which, on the basis of these data, checks the progress of the train through point 2 of the complete axle count, and the result transmits back to the electronic module 4. The calculated determination of the fact that the tail carriage of the train’s composition is removed from point 2 of the axle count by a specified distance is carried out in the on-board control device 7 based on measuring the current coordinate of the locomotive’s location, data from the reference geometric model on the length of the train and continuous registration of the current speed of the train in block 18 registration of motion parameters and the location coordinates of the locomotive 8 on the electronic map of the train route.

Пакет данных, который на локомотиве 8 принимается бортовым приемопередатчиком 6, содержит информацию об адресе приемопередатчика 5, моментах времени начала счета осей, числе импульсов, полученных от каждого из рельсовых датчиков 3 и длительности временных интервалов между этими импульсами. Бортовое устройство 7 управления осуществляет анализ этих данных и используют их для проверки проследования поезда мимо пункта 2 счета осей в полном или в неполном составе. По радиоканалам дальней мобильной связи эта информация из бортового устройства 7 управления может также передаваться другим устройствам, входящим в системы интервального регулирования и в ЭВМ пункта диспетчерского управления движением (на чертеже не показано).The data packet, which is received by the on-board transceiver 6 on the locomotive 8, contains information about the address of the transceiver 5, the times of the start of counting axes, the number of pulses received from each of the rail sensors 3 and the duration of time intervals between these pulses. The on-board control device 7 analyzes this data and uses it to verify that the train is passing past point 2 of the axle count in full or in part. On the radio channels of long-distance mobile communications, this information from the on-board control device 7 can also be transmitted to other devices included in the interval control systems and to the computer of the traffic control station (not shown).

За счет наличия в принятых данных информационной избыточности и использования независимых априорных данных, имеющихся в бортовом устройстве 7 управления, результаты обработки данных в бортовом устройстве 7 управления локомотива 8 являются более достоверными по сравнению с результатами подсчета осей только в самих напольных электронных модулях 4, как это используется в известных решениях. Кроме этого обработка данных в бортовом устройстве 7 управления (по сравнению с напольным электронным модулем) производится в условиях меньшего влияния помех, а само бортовое устройство более надежное и производительное по сравнению со средствами обработки, используемыми в напольных электронных модулях.Due to the presence of information redundancy in the received data and the use of independent a priori data available in the on-board control device 7, the data processing results in the on-board control device 7 of the locomotive 8 are more reliable than the results of counting the axes only in the floor electronic modules 4 themselves, as used in well-known solutions. In addition, data processing in the on-board control device 7 (as compared to the floor-mounted electronic module) is performed under conditions of less interference, and the on-board device itself is more reliable and efficient compared to the processing means used in the floor-mounted electronic modules.

Использование избыточности данных для повышения надежности и безопасности требует достаточно сложной обработки, которая осуществляется независимо и параллельно во времени в модулях 14 и 15 центральной обработки информации бортового устройства управления на локомотиве 8. Модули 14 и 15 обмениваются между собой информацией и выдают ее на модуль 16 контроля, который при рассогласовании данных по двум каналам обработки данных осуществляет перезапуск устройства. За счет высокого уровня полноты безопасности (SIL4) такой обработки данных и двухстороннего обмена данными с пунктами 2 счета осей значительно снижаются требования к безопасности обработки информации в самих пунктах 2 счета осей. Таким образом, в системе обеспечивается требуемый уровень полноты безопасности SIL4 при упрощенной аппаратной и программной реализации напольных электронных модулей 4, в которых нет необходимости иметь средства контроля обработки информации с двумя независимыми микроконтроллерами. Это существенно упрощает и удешевляет путевую аппаратуру и повышает надежность ее работы.The use of data redundancy to increase reliability and safety requires rather complicated processing, which is carried out independently and in parallel in time in modules 14 and 15 of the central information processing on-board control device on locomotive 8. Modules 14 and 15 exchange information with each other and issue it to control module 16 which, when the data are mismatched across two data processing channels, restarts the device. Due to the high level of safety integrity (SIL4) of such data processing and two-way data exchange with points 2 of the axis count, the requirements for the safety of information processing in points 2 of the axis count themselves are significantly reduced. Thus, the system provides the required level of SIL4 safety integrity with simplified hardware and software implementation of floor-mounted electronic modules 4, in which there is no need to have information processing controls with two independent microcontrollers. This greatly simplifies and reduces the cost of track equipment and increases the reliability of its work.

Каждый из модулей 14 и 15 использует массив данных от одного канала формирования исходных данных, полученных из микроконтроллера 10. Модули 14 и 15 сопоставляют данные геометрической модели состава, хранящейся в блоке 21 памяти, с данными расчетной геометрической модели состава. Эта расчетная модель формируется каждым из модулей 14 и 15 на основе исходных данных, полученных из микроконтроллера 10 и данных, полученных из блока 18 регистрации параметров движения.Each of the modules 14 and 15 uses an array of data from one channel for generating the initial data obtained from the microcontroller 10. Modules 14 and 15 compare the data of the geometric composition model stored in the memory unit 21 with the data of the calculated geometric composition model. This calculation model is formed by each of the modules 14 and 15 on the basis of the initial data obtained from the microcontroller 10 and the data obtained from the motion parameter registration unit 18.

После получения из бортового устройства 7 управления сигнала проследования поезда и подтверждения в пункте 2, что счет осей прошел нормально, напольный электронный модуль 4 удаляет использованную информацию и передает в бортовое устройство 7 и другим устройствам, входящим в связанные системы интервального регулирования, состояние своей исправности и готовности к счету осей следующего поезда.After receiving the train follow-up signal from the on-board control device 7 and confirming in paragraph 2 that the axle count was normal, the outdoor electronic module 4 deletes the used information and transfers to the on-board device 7 and other devices included in the associated interval control systems the state of its health and readiness for counting the axes of the next train.

В случае обнаружения бортовым устройством 7 управления ошибок в работе пункта 2 счета осей, оно передает информацию об этом в пункт 2 и в центр диспетчерского управления, где предпринимаются возможные действия, по предотвращению дальнейших ошибок и парированию их последствий.In the event that the on-board control device 7 detects errors in the operation of point 2 of the axle count, it transfers information about this to point 2 and to the dispatch control center, where possible actions are taken to prevent further errors and counter their consequences.

Если в процессе счета осей поезд останавливается или очень медленно движется над рельсовыми датчиками 3, то пункт 2 счета осей фиксируя слишком большой интервал между импульсами не будет передавать на локомотив 8 информацию о длительности интервалов между импульсами, а передаст только информацию о числе осей в поезде, чтобы не усложнять алгоритмы обработки данных в бортовым устройством 7 управления для таких очень редких случаев.If in the process of counting the axes the train stops or moves very slowly over the rail sensors 3, then point 2 of counting the axes fixing an interval too large between pulses will not transmit information about the duration of the intervals between pulses to locomotive 8, but will only transmit information about the number of axles in the train, so as not to complicate the data processing algorithms in the on-board control device 7 for such very rare cases.

Обработка данных, поступающих из пункта 2 счета осей, осуществляется следующим образом.The processing of data coming from point 2 of the axle count is carried out as follows.

Модули 14 и 15 на локомотиве 8 взаимодействуют между собой посредством системного CAN интерфейса 17. Каждый модуль циклически с периодичностью (450-500) мс выдает в системный интерфейс информацию о своем состоянии и результаты своей работы. Вместе с тем, каждый модуль выделяет из сообщений других модулей информацию, необходимую ему для обработки данных. Вначале каждый модуль 14 и 15 независимо сравнивает количества осей, посчитанных напольным электронным модулем 4 по импульсам, полученным по каждому из каналов от рельсовых датчиков 3 и переданных в пакете данных из пункта 2 счета осей. Если количество осей совпадает с данными о количестве осей в составе поезда, хранящимися в блоке 21 памяти, то бортовое устройство 7 управления формирует сигнал об исправной работе пункта 2 и проследовании через него поезда в полном составе. Правильность работы модулей 14 и 15 проверяется модулем 16 контроля.Modules 14 and 15 on the locomotive 8 interact with each other through the system CAN interface 17. Each module cyclically with a frequency of (450-500) ms provides information on its status and the results of its work to the system interface. At the same time, each module extracts from the messages of other modules the information it needs to process the data. First, each module 14 and 15 independently compares the number of axes counted by the floor-mounted electronic module 4 from the pulses received on each channel from the rail sensors 3 and transmitted in the data packet from point 2 of the axis counting. If the number of axles coincides with the data on the number of axles in the train stored in the memory unit 21, then the on-board control device 7 generates a signal about the correct operation of point 2 and the full train following through it. The correct operation of the modules 14 and 15 is checked by the control module 16.

Сообщение об успешном завершении счета осей передается бортовым приемопередатчиком 6 в пункт 2 счета осей, а также связанные со счетом осей в другие системы регулирования движения поездов.The message about the successful completion of the axle count is transmitted by the on-board transceiver 6 to point 2 of the axle count, as well as related to the axle count to other train control systems.

Если обнаруживается несоответствие в данных о количестве осей, то бортовым устройством 7 управления выполняется более сложный анализ данных из пакета информации, переданного из пункта 2 счета осей. При этом используется записанные в блоке 21 памяти данные эталонной геометрической модели подвижного состава, содержащие информацию о структуре межосевых расстояний колесных пар, соответствующих типам и порядковому расположению подвижных единиц в составе поезда, а также информацию об общей длине состава. В процессе движения поезда параметры модели могут дополнительно подтверждаться после каждого успешного прохождении поездом пункта 2 счета осей. Модули 14 и 15 используют разной сложности алгоритмы проверки полносоставности поезда, основанные на сопоставлении данных эталонной геометрической модели состава поезда с вычисленными расстояниями между тележками колесных пар вагонов в составе поезда. Модули 14 и 15 осуществляют вычисление этих расстояний на основе данных об интервалах между импульсами от рельсовых датчиков 3, переданных в пакете данных из напольного электронного модуля 4, и приращениях координаты места нахождения за интервалы времени между этими импульсами. Эти приращения координаты X в функции от глобального текущего времени t спутниковых систем навигации ГЛОНАСС, GPS непрерывно вычисляются в бортовом устройстве 7 управления и запоминаются в блоке 18 регистрации параметров движения. По глобальному текущему времени t приемника 20 сигналов спутниковой навигации в бортовом устройстве 7 синхронизируется таймер 19 системного времени.If a discrepancy is detected in the data on the number of axles, then the on-board control device 7 performs a more complex analysis of the data from the information packet transmitted from point 2 of the axle count. In this case, the data of the reference geometric model of the rolling stock recorded in the memory unit 21 are used, containing information on the structure of the interaxal distances of the wheel pairs corresponding to the types and ordinal arrangement of the moving units in the train, as well as information on the total length of the train. In the process of train movement, the model parameters can be additionally confirmed after each successful passage by the train of point 2 of axle counting. Modules 14 and 15 use algorithms for checking the completeness of a train of varying complexity, based on a comparison of the data of the reference geometric model of the composition of the train with the calculated distances between the carts of the wheelsets of the cars in the train. Modules 14 and 15 calculate these distances on the basis of data on the intervals between pulses from the rail sensors 3 transmitted in the data packet from the floor-mounted electronic module 4 and the increments of the location coordinate for the time intervals between these pulses. These increments of the X coordinate as a function of the global current time t of the GLONASS, GPS satellite navigation systems are continuously calculated in the on-board control device 7 and stored in the motion parameter registration unit 18. According to the global current time t of the receiver 20 of satellite navigation signals in the on-board device 7 is synchronized timer 19 system time.

Когда рельсовые датчики 3 находятся между тележками колесных пар подвижной единицы, то формируется более длинный интервал времени между импульсами прохода колесных пар, следовательно, по количеству этих длинных интервалов уже можно определить количество отдельных подвижных единиц в составе поезда. Это может быть использовано при недостаточной информации о геометрических параметрах состава поезда. Но более защищенной от ошибок система будет при использовании информации о пройденных поездом расстояний в интервалах времени между импульсами и сопоставлении этих расстояний равных расстоянию между колесными парами с их заранее известными величинами из геометрической модели состава поезда.When the rail sensors 3 are located between the carts of the wheelsets of the rolling unit, a longer time interval is formed between the pulses of the passage of the wheelsets, therefore, the number of individual moving units in the train can already be determined by the number of these long intervals. This can be used with insufficient information about the geometric parameters of the train. But the system will be more error-proof when using information about the distances traveled by the train in the time intervals between pulses and comparing these distances equal to the distance between the wheelsets with their previously known values from the geometric model of the train composition.

Микропроцессорные модули 14 и 15 преобразуют данные из блока 18 регистрации параметров движения в массив данных расстояний, пройденных поездом в интервалах времени, значения которых переданы в пакете данных от пункта 2 счета осей, и формирует расчетную геометрическую модель состава поезда. В случае, если возникнет неточность синхронизации по времени таймера 19 бортового устройства 7 управления и таймеров 11, 12 и 13 электронного модуля 4, обусловленная задержкой между моментом времени передачи и приема пакета данных из устройства 7 в пункт 2 счета осей, то она мала (связь между ними осуществляется по маломощному цифровому радиоканалу связи диапазона ISM за время меньше 1 сек) и погрешность от нее не значительна, так как скорость поезда за 1 с меняется незначительно. Если связь осуществляется через модули GSM, то синхронизация таймеров производится по глобальному времени спутниковой системы навигации и погрешность синхронизации практически отсутствует.Microprocessor modules 14 and 15 convert the data from the block 18 for recording motion parameters into an array of data of distances traveled by the train in time intervals, the values of which are transmitted in the data packet from point 2 of the axle count, and forms a calculated geometric model of the composition of the train. In case there is an inaccuracy in time synchronization of the timer 19 of the on-board control device 7 and the timers 11, 12 and 13 of the electronic module 4, due to the delay between the time of transmission and reception of the data packet from the device 7 to point 2 of the axis counting, then it is small (communication between them it is carried out via a low-power digital radio channel of the ISM range for a time less than 1 second) and the error from it is not significant, since the speed of the train changes insignificantly for 1 s. If communication is carried out via GSM modules, then the timers are synchronized according to the global time of the satellite navigation system and there is practically no synchronization error.

В процессе работы каждый из модулей 14 и 15, независимо друг от друга, определяет расстояния между соответствующими осями состава поезда в расчетной геометрической модели, которые они обрабатывают и сравнивают полученные данные с данными о расстоянии между соответствующими осями состава поезда. Сравнение может производиться по всем геометрическим размерам или по наиболее характерным геометрическим размерам. В простейшем случае каждый из модулей проверяет с заданной точностью совпадение геометрического местоположения и длин больших промежутков между колесными парами поезда, которые соответствуют расстояниям между тележками колесных пар каждой отдельной подвижной единицы в составе поезда. Эти расстояния обычно намного больше остальных расстояний между колесными парами и между тележками колесных пар соседних подвижных единиц в составе поезда. Количество и местоположение, относительно местоположения колесных пар локомотива 8, этих больших промежутков соответствует количеству подвижных единиц в составе поезда, а измеренная величина этих больших расстояний характеризует типы этих подвижных единиц. Если вычисленная длина этих больших промежутков и их геометрическое место в вычисленной расчетной геометрической модели поезда совпадает с заданной точностью с их длиной и их геометрическим местом в эталонной геометрической модели поезда, то это свидетельствует о том, что поезд проследовал очередной пункт 2 в полном составе.In the process, each of the modules 14 and 15, independently of each other, determines the distances between the corresponding axes of the train composition in the calculated geometric model, which they process and compare the data obtained with the data on the distance between the corresponding axes of the train composition. Comparison can be made for all geometric dimensions or for the most characteristic geometric dimensions. In the simplest case, each of the modules checks with a given accuracy the coincidence of the geometric location and the lengths of large gaps between the wheelsets of the train, which correspond to the distances between the carts of the wheelsets of each individual rolling unit in the train. These distances are usually much greater than the remaining distances between the wheelsets and between the carts of the wheelsets of the adjacent moving units in the train. The number and location, relative to the location of the wheelsets of the locomotive 8, of these large gaps corresponds to the number of moving units in the train, and the measured value of these large distances characterizes the types of these moving units. If the calculated length of these large gaps and their geometrical place in the calculated computational geometric model of the train coincides with the given accuracy with their length and their geometrical place in the reference geometric model of the train, this indicates that the train has followed the next point 2 in its entirety.

Такая система определения проследования поезда в полном составе является более защищенной от сбоев по сравнению с простым устройством счета осей и может быть использована для исправления ошибок, допущенных при обычном счете количества осей колесных пар. Если в процессе прохождения колесных тележек поезда над рельсовыми датчиками 3 пропадают некоторые импульсы и/или формируются ложные импульсы, то большие расстояния между тележками колесных пар все равно будут вычислены с точностью, которая позволяет их правильно идентифицировать и, следовательно, обеспечить достоверное определение полносоставности поезда при наличии сбоев.Such a system for determining the full train track is more protected from failures compared to a simple axle counting device and can be used to correct errors made in the usual count of the number of axles of wheelsets. If some impulses disappear and / or false impulses form during the passage of the train’s wheeled carts over the rail sensors 3, then the large distances between the carts of the wheelsets will still be calculated with an accuracy that allows them to be correctly identified and, therefore, to ensure a reliable determination of the train’s fullness at the presence of failures.

Рассмотренный алгоритм достаточно прост и позволяет обнаруживать и исправлять широкий класс ошибок. При сравнении всех расчетных расстояний между колесными парами с соответствующими расстояниями на эталонной геометрической модели состава поезда используются еще более сложные, но еще более надежные алгоритмы обнаружения и исправления ошибок при определении полносоставности поезда. Эти алгоритмы могут быть использованы для дополнительной проверки, когда первый алгоритм обнаружил одно или несколько несоответствий расстояний для внутренних подвижных единиц в составе поезда. Также такие алгоритмы могут быть использованы, когда в состав поезда входят очень короткие подвижные единицы (например, дрезины и т.п.), не имеющие однозначно определяемых больших расстояний между их тележками колесных пар. Информация о полносоставности поезда, удовлетворяющая требованиям по вероятности опасного отказа SIL4, в бортовом устройстве 7 управления окончательно формируется при совпадении результатов обоих модулей 14 и 15 с проверкой соответствия их работы модулем 16 контроля. Только после этого бортовое устройство 7 управления передает в пункт 2 счета осей и в другие устройства управления движением поездов информацию о проследовании поездом очередного пункта 2 в полном или в не полном составе.The considered algorithm is quite simple and allows to detect and correct a wide class of errors. When comparing all the estimated distances between the wheelsets with the corresponding distances on the reference geometric model of the composition of the train, even more complex, but even more reliable algorithms for detecting and correcting errors in determining the fullness of the train are used. These algorithms can be used for additional verification when the first algorithm detected one or more distance mismatches for internal moving units in the train. Also, such algorithms can be used when the train includes very short moving units (for example, railcar, etc.) that do not have unambiguously large distances between their bogies. Information on the train’s completeness that meets the requirements for the probability of a dangerous failure SIL4 in the on-board control device 7 is finally generated when the results of both modules 14 and 15 coincide with the verification of their operation by the control module 16. Only after this, the on-board control device 7 transmits to point 2 the axle accounts and to other devices for controlling the movement of trains information about whether the next item 2 has been followed by the train in full or in full.

Таким образом, предлагаемая система для определения свободности от подвижного состава обеспечивает повышенную надежность счета осей при одновременном упрощении аппаратуры пунктов счета осей.Thus, the proposed system for determining the freedom from rolling stock provides increased reliability of axle counting while simplifying the equipment of axle counting points.

Claims

A system for determining the freeness of sections of the track from rolling stock, containing at stations limiting hauls, points for reading identification and diagnostic information from trains moving along the stage, points for counting axles, each of which includes rail sensors for detecting the passage of train wheelsets connected to the floor-mounted electronic module , the communication port of which is connected to the communication port of a stationary transceiver, which is connected to the radio channels of long-distance mobile communication and connected via a local radio digital communication channel through an on-board transceiver with an on-board control device of a locomotive of a train passing through an axle counting station, characterized in that each floor electronic module further comprises a memory module to which a microcontroller with three integrated timers is connected, the first of which is connected to the communication port of the floor electronic module, and the second and third timers are connected to the corresponding connections of the floor electronic module with sensors for detecting the passage of train wheelsets, At the same time, the on-board locomotive control device includes at least two interconnected central processing microprocessor modules, connected by outputs to the corresponding inputs of the microprocessor modules control module, the output of which is connected to the restart circuit of the on-board control device, and to the system CAN interface microprocessor modules, a unit for recording motion parameters, an on-board device system timer, a satellite navigation signal receiver, an airborne transceiver and a memory unit in which data of a reference geometric model of rolling stock containing information about the structure of the axle spacing of the wheelsets are recorded.