RU2764478C1 - Tail apparatus for monitoring the integrity of a train - Google Patents
Tail apparatus for monitoring the integrity of a train Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764478C1 RU2764478C1 RU2021123796A RU2021123796A RU2764478C1 RU 2764478 C1 RU2764478 C1 RU 2764478C1 RU 2021123796 A RU2021123796 A RU 2021123796A RU 2021123796 A RU2021123796 A RU 2021123796A RU 2764478 C1 RU2764478 C1 RU 2764478C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiver
- train
- receiving
- microprocessor module
- information
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L9/00—Illumination specially adapted for points, form signals, or gates
- B61L9/02—Illumination specially adapted for points, form signals, or gates non-electric
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к измерительной и управляющей технике, используемой на железнодорожном транспорте, а именно к устройствам контроля целостности поезда.The present invention relates to measuring and control technology used in railway transport, namely to devices for monitoring the integrity of the train.
Необходимость контроля целостности поезда обусловлена необходимостью обеспечения безопасности движения железнодорожного транспорта. В частности, контроль целостности поезда необходим при организации движения по технологии «подвижного» или «плавающего» межпоездного интервала (далее блок-участка). Длина такого блок-участка определяется в реальном времени в зависимости от местоположения (координат) начала (локомотива) и конца (хвостового вагона) попутно следующих поездов, их типа и характеристик.The need to control the integrity of the train is due to the need to ensure the safety of railway traffic. In particular, control of the integrity of the train is necessary when organizing traffic using the technology of a "moving" or "floating" inter-train interval (hereinafter referred to as a block section). The length of such a block section is determined in real time depending on the location (coordinates) of the beginning (locomotive) and end (tail car) of the following trains along the way, their type and characteristics.
Традиционными системами интервального регулирования движения поездов являются системы, в основе которых лежит принцип существования блок-участков фиксированной длины, не привязанных к координатам составов. Так, известны устройства проверки целостности подвижного состава, основанные на счете числа осей проходящих поездов [Устинский А.А., Степенский Б.М., Цыбуля Н.А. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1985 г., с. 17-23, 139-140.]. Устройства, реализующие способ счета осей подвижного состава, могут снабжаться первичным датчиком различного типа. На с. 18 описана конструкция педали рельсовой саморегулирующейся просадочной. На с. 20 представлена трансформаторно-компенсационная педаль типа ТКП (используется на сортировочных станциях). На с. 21 представлены магнитоэлектронный датчик типа МЭД и бесконтактная магнитная педаль типа ПБМ-56.Traditional systems of interval regulation of train traffic are systems based on the principle of the existence of block sections of a fixed length, not tied to the coordinates of trains. Thus, devices for checking the integrity of rolling stock based on counting the number of axles of passing trains are known [Ustinskiy A.A., Stepenskiy B.M., Tsybulya N.A. Automation, telemechanics and communication in railway transport. - M.: Transport, 1985, p. 17-23, 139-140.]. Devices that implement the method of counting the axles of the rolling stock can be equipped with a primary sensor of various types. US. 18 describes the design of a rail self-adjusting subsidence pedal. US. 20 shows a transformer-compensating pedal of the TKP type (used at marshalling yards). US. 21 shows a magnetoelectronic sensor of the MED type and a non-contact magnetic pedal of the PBM-56 type.
К недостаткам таких устройств относятся:The disadvantages of such devices include:
1) необходимость размещения напольной аппаратуры, протягивания линий связи и электропитания;1) the need to place outdoor equipment, pull communication lines and power supply;
2) низкая помехозащищенность системы контроля от ложных срабатываний в результате воздействия на напольные контрольные датчики волочащихся за подвижным составом предметов, колебаний подвижного состава и т.д.;2) low noise immunity of the control system from false alarms as a result of the impact on the floor control sensors of objects dragging behind the rolling stock, vibrations of the rolling stock, etc.;
3) формирование сигнала целостности состава возможно только в отдельных жестко заданных точках пути;3) the formation of a train integrity signal is possible only at certain rigidly specified points on the way;
4) резкое увеличение количества напольной аппаратуры с увеличением числа точек проверки целостности подвижного состава;4) a sharp increase in the number of outdoor equipment with an increase in the number of points for checking the integrity of the rolling stock;
5) информация от данного устройства бортовой аппаратурой не используется;5) information from this device is not used by on-board equipment;
6) низкая информативность применяемых устройств;6) low information content of the devices used;
7) напольная аппаратура может стать объектом вандализма.7) outdoor equipment may become an object of vandalism.
Известно устройство контроля целостности подвижного состава, состоящее из пассивного датчика, закрепляемого на хвосте сформированного поезда, и напольного активного датчика, монтируемого в контрольной точке пути [Устинский А.А., Степенский Б.М., Цыбуля Н.А. Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1985 г., с. 17-23, 139-140.]. В устройстве применяют активный датчик типа индуктор.A device for monitoring the integrity of rolling stock is known, consisting of a passive sensor mounted on the tail of the formed train, and a floor active sensor mounted at the control point of the path [Ustinskiy A.A., Stepensky B.M., Tsybulya N.A. Automation, telemechanics and communication in railway transport. - M.: Transport, 1985, p. 17-23, 139-140.]. The device uses an active sensor type inductor.
Основными недостатками устройств контроля целостности подвижного состава, состоящих из пассивного датчика, закрепляемого на хвосте сформированного поезда, и напольного активного датчика, монтируемого в контрольной точке пути, являются следующие:The main disadvantages of rolling stock integrity monitoring devices, consisting of a passive sensor mounted on the tail of the formed train, and a floor active sensor mounted at the control point of the track, are the following:
1) индуктор, изготавливаемый из металла, имеет значительную массу, что затрудняет обслуживание поездов;1) an inductor made of metal has a significant mass, which makes it difficult to service trains;
2) низкая помехозащищенность системы контроля от ложных срабатываний в результате воздействия на напольные контрольные датчики волочащихся за подвижным составом предметов;2) low noise immunity of the control system from false alarms as a result of the impact on the floor control sensors of objects dragging behind the rolling stock;
3) отсутствие контроля полносоставности при движении поезда на участках маршрута, расположенных между точками контроля целостности подвижного состава, из-за отсутствия информации от индуктора в тех местах, где отсутствует напольная приемная аппаратура;3) lack of completeness control during train movement on route sections located between the points of control of the integrity of the rolling stock, due to the lack of information from the inductor in those places where there is no floor receiving equipment;
4) информация от данного датчика бортовой аппаратурой не используется, а используется только диспетчерским пунктом;4) information from this sensor is not used by the onboard equipment, but is used only by the control room;
5) низкая информативность применяемых устройств.5) low information content of the devices used.
Важно отметить, что любой подход, основанный на организации блок-участков фиксированной длины, имеет ограничения минимального интервала следования поездов по участку пути и не позволяет гибко оптимизировать пропускную способность участков при выполнении заданных требований по безопасности.It is important to note that any approach based on the organization of block sections of a fixed length has limitations on the minimum interval for trains to run along a track section and does not allow flexible optimization of the throughput of sections while meeting the specified safety requirements.
Решением указанной задачи является использование систем интервального регулирования по технологии «подвижных» или «плавающих» межпоездных интервалов. Данный подход подразумевает высокоточное определение координаты хвоста впередиидущего поезда и контроль его состояния. Применение данной технологии позволяет выявлять такие опасные ситуации как разрыв поезда (вагоны остаются на участке ЖД пути и становятся препятствием для движения попутно следующих поездов), сход тележки хвостового вагона с рельс (происходит разрушение строения пути, что, в свою очередь, также является препятствием для безопасного движения поездов).The solution to this problem is the use of interval control systems based on the technology of "moving" or "floating" inter-train intervals. This approach implies a high-precision determination of the coordinates of the tail of the train in front and control of its condition. The use of this technology makes it possible to detect such dangerous situations as a train break (cars remain on the railway track and become an obstacle for the movement of passing trains), derailment of the tail car bogie from the rail (the track structure is destroyed, which, in turn, is also an obstacle for safe train traffic).
Известно устройство контроля целостности подвижного состава, содержащее локомотивный пневмоэлектрический датчик, узел отображения состояния подвижного состава и исполнительный узел. Пневмоэлектрический датчик представляет собой корпус, разделенный на две полости при помощи мембранной перегородки, снабженный узлом контроля положения мембраны в виде микровыключателя и катушкой. Одна полость датчика сообщается с каналом дополнительной разрядки магистральной части воздухораспределителя, другая - с каналом тормозного цилиндра. Узел отображения состояния подвижного состава представляет собой сигнальную лампу, а исполнительный узел - контакты реле [З. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. - М.: Транспорт, 1979 г., с. 242-243.].A device for monitoring the integrity of the rolling stock is known, containing a locomotive pneumoelectric sensor, a node for displaying the state of the rolling stock and an actuating node. The pneumoelectric sensor is a housing divided into two cavities by means of a membrane partition, equipped with a membrane position control unit in the form of a microswitch and a coil. One cavity of the sensor communicates with the channel for additional discharge of the main part of the air distributor, the other - with the channel of the brake cylinder. The node for displaying the state of the rolling stock is a signal lamp, and the actuating node is the relay contacts [З. Inozemtsev V.G. Brakes of railway rolling stock. - M.: Transport, 1979, p. 242-243].
Недостатками данного устройства контроля целостности подвижного состава являются:The disadvantages of this rolling stock integrity monitoring device are:
1) низкая информационная емкость;1) low information capacity;
2) отсутствие дополнительных диагностических функций;2) lack of additional diagnostic functions;
3) контроль целостности состава только с одного конца тормозной магистрали не обеспечивает безопасности движения, так как возможны ситуации, при которых обрыв тормозной магистрали при отцепе хвостового вагона не приводит к торможению состава автоматически.3) monitoring the integrity of the train only from one end of the brake line does not ensure traffic safety, since situations are possible in which a break in the brake line when uncoupling the tail car does not automatically brake the train.
Последнее характерно для длинных поездов, наиболее склонных к обрывам хвостовой части [3. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. - М.: Транспорт, 1979 г., с. 242-243.]. С учетом изношенности парка вагонов возможны также ситуации, когда за одну поездку происходят два неблагоприятных события: закупорка или засорение тормозной магистрали и последующий обрыв вагона или группы вагонов, расположенных дальше места первой неисправности, по направлению от головы к хвосту поезда.The latter is typical for long trains, which are most prone to tail breaks [3. Inozemtsev V.G. Brakes of railway rolling stock. - M.: Transport, 1979, p. 242-243]. Taking into account the depreciation of the fleet of cars, situations are also possible when two unfavorable events occur in one trip: blockage or clogging of the brake line and the subsequent breakage of a car or a group of cars located farther than the place of the first malfunction, in the direction from the head to the tail of the train.
Из уровня техники известно устройство контроля целостности подвижного состава, содержащее локомотивный пневмоэлектрический датчик, узел отображения состояния подвижного состава и исполнительный узел [3. Иноземцев В.Г. Тормоза железнодорожного подвижного состава. - М.: Транспорт, 1979 г., с. 242-243.].In the prior art, a device for monitoring the integrity of the rolling stock, containing a locomotive pneumoelectric sensor, a node for displaying the state of the rolling stock and an actuating node [3. Inozemtsev V.G. Brakes of railway rolling stock. - M.: Transport, 1979, p. 242-243].
Также из уровня техники известно устройство контроля целостности подвижного состава, содержащее локомотивный пневмоэлектрический датчик, узел отображения состояния подвижного состава и исполнительный узел [патент РФ RU2240243]. Устройство содержит также хвостовой пневмоэлектрический датчик, соединенный с передатчиком, который связан посредством приемника сигналов хвостового пневмоэлектрического датчика с узлом обработки информации датчиков, к другому входу которого подключен выход локомотивного пневмоэлектрического датчика. Выход узла обработки информации датчиков связан со входом узла отображения состояния подвижного состава, входом узла внешней связи и исполнительным узлом. В результате повышается достоверность контроля целостности подвижного состава. Однако данное решение имеет некоторые недостатки:Also known from the prior art is a rolling stock integrity monitoring device containing a locomotive pneumoelectric sensor, a rolling stock status display unit and an actuating unit [RF patent RU2240243]. The device also contains a tail pneumoelectric sensor connected to a transmitter, which is connected by means of a signal receiver of the tail pneumoelectric sensor to the sensor information processing unit, to the other input of which the output of the locomotive pneumoelectric sensor is connected. The output of the sensor information processing unit is connected to the input of the rolling stock state display unit, the input of the external communication unit and the actuating unit. As a result, the reliability of monitoring the integrity of the rolling stock is increased. However, this solution has some disadvantages:
1) Контроль целостности поезда осуществляется по единственному параметру - величине давления сжатого воздуха в тормозной магистрали поезда, измеренного в хвостовом вагоне и величине давления в локомотиве (голове поезда). Это может приводить к ложным срабатываниям устройства, или наоборот, к пропуску факта разрыва поезда при различных поездных ситуациях, например, в случае, когда производится штатное управление пневматическими тормозами поезда (когда давления в локомотиве и последнем вагоне поезда будут иметь разное значение);1) The train integrity control is carried out according to a single parameter - the pressure of compressed air in the brake line of the train, measured in the tail car and the pressure in the locomotive (the head of the train). This can lead to false alarms of the device, or vice versa, to skipping the fact of a train break in various train situations, for example, in the case when the pneumatic brakes of the train are regularly controlled (when the pressures in the locomotive and the last car of the train will have different values);
2) Неспособность выполнять свои функции в коротких поездах, при маневровой работе, когда отсутствует подключение состава к тормозной магистрали локомотива;2) Inability to perform their functions in short trains, during shunting work, when the train is not connected to the brake line of the locomotive;
3) Отсутствие возможности определения точной координаты хвоста оторванной части поезда, что может привести к потенциальной ситуации столкновения идущего следом поезда и оторванной частью состава.3) The inability to determine the exact coordinates of the tail of the detached part of the train, which can lead to a potential situation of collision between the following train and the detached part of the train.
Также из уровня техники известен блок хвостового вагона 034, ТУ 3184-134-05756760-2012, ОАО «МТЗТрансмаш» (далее БХВ) [http://catalog-mtz.ru/#/prodnct/blok-livostovogo-vagona]. БХВ предназначен для управления давлением в тормозной магистрали поезда по командам от локомотивной системы безопасности и управления, либо иной другой совместимой системы. Область применения БХВ: грузовой подвижной состав железных дорог.БХВ состоит из:Also known from the prior art is the tail car block 034, TU 3184-134-05756760-2012, OAO MTZTransmash (hereinafter referred to as BHV) [http://catalog-mtz.ru/#/prodnct/blok-livostovogo-vagona]. BHV is designed to control the pressure in the brake line of the train on commands from the locomotive safety and control system, or another compatible system. Scope of BHV: freight rolling stock of railways. BHV consists of:
- платы индикатора, предназначенной для обеспечения работоспособности и вывода сообщения об информационном состоянии БХВ;- an indicator board designed to ensure the operability and output a message about the information state of the BHV;
- АКБ, предназначенной для автономной работоспособности БХВ;- battery designed for autonomous operation of BHV;
- части пневматической, предназначенной для обеспечения разрядки тормозной магистрали (ТМ) служебным или экстренным темпом;- parts of the pneumatic, designed to ensure the discharge of the brake line (TM) at a service or emergency pace;
- соединительной головки, предназначенной для подсоединения БХВ к тормозной магистрали вагона;- a connecting head designed to connect the BHV to the brake line of the car;
- антенны БХВ, предназначенной для приема и передачи информации.- BHV antenna designed for receiving and transmitting information.
БХВ устанавливается на конструктивные элементы автосцепки грузового вагона. Блок БХВ имеет дисплей, на который выводятся следующие данные:BKhV is installed on the structural elements of the automatic coupler of a freight car. The BHV block has a display on which the following data is displayed:
- наличие связи по основному и резервному каналам;- availability of communication on the main and backup channels;
- процент оставшейся емкости и напряжение аккумулятора;- percentage of remaining capacity and battery voltage;
- давление в тормозной магистрали;- pressure in the brake line;
- номер канала, на котором работает БХВ- channel number on which BHV works
Помимо недостатков, сходных с недостатками решения, изложенного в [патент РФ RU2240243], следует учесть, что данное решение предназначено исключительно для управления давлением в тормозной магистрали поезда с хвоста состава и напрямую не осуществляет контроль целостности поезда.In addition to the disadvantages similar to the disadvantages of the solution described in [RF patent RU2240243], it should be noted that this solution is intended solely for controlling the pressure in the brake line of the train from the tail of the train and does not directly control the integrity of the train.
Ближайшим аналогом заявленного изобретения является хвостовой полукомплект подсистемы TIMS, Bombardier Transportation [http://daikenautomacao.com.br/home/automacao_uft_en.php]. Данное устройство предназначено для обеспечения безопасности движения поездов в поездной и маневровой работе на участках железных дорог с автономной и электрической тягой постоянного и переменного тока, оборудованных устройствами интервального регулирования движения поездов на базе цифрового радиоканала.The closest analogue of the claimed invention is the tail subsystem TIMS, Bombardier Transportation [http://daikenautomacao.com.br/home/automacao_uft_en.php]. This device is designed to ensure the safety of train traffic in train and shunting work on sections of railways with autonomous and electric traction of direct and alternating current, equipped with devices for interval control of train traffic based on a digital radio channel.
TIMS работает с бортовой локомотивной системой управления и безопасности и обеспечивает функцию по определению положения хвостового вагона и подтверждения целостности поезда. TIMS устанавливается на последний вагон и имеет крепление на рычаге автосцепки и обеспечивает информационный обмен с бортовой локомотивной системой управления и безопасности.TIMS works with the onboard locomotive control and safety system and provides a function to determine the position of the tail car and confirm the integrity of the train. TIMS is installed on the last car and is mounted on the automatic coupler lever and provides information exchange with the onboard locomotive control and safety system.
Однако данное устройство имеет ряд существенных недостатков при использовании в целях определения целостности подвижного состава (поезда), а также в целях определения межпоездного интервала в технологии подвижных («плавающих») блок участков. К таким недостаткам относятся следующие:However, this device has a number of significant drawbacks when used to determine the integrity of the rolling stock (train), as well as to determine the inter-train interval in the technology of moving ("floating") block sections. These disadvantages include the following:
1) хвостовой блок TIMS, информационно связан только с локомотивной системой управления, причем, для связи с локомотивной системой управления использует единственный канал радиосвязи - радиоканал дальнего поля действия, связь по которому нередко имеет длительные сбои под действием помех, нарушение связи со стационарными ретрансляторами из-за рельефа местности, отсутствия зоны устойчивой радиосвязи или движения поезда в тоннелях;1) the TIMS tail unit is informationally connected only with the locomotive control system, and, for communication with the locomotive control system, it uses a single radio communication channel - a long-range radio channel, communication over which often has long-term failures due to interference, disruption of communication with stationary repeaters due to for the terrain, the lack of a stable radio communication zone or the movement of a train in tunnels;
2) Для определения своего точного местоположения хвостовой блок TIMS использует координаты, полученные от спутниковой навигационной системы (СНС) с корректировкой этой координаты по данным с акселерометра. Однако устойчивый прием информации от спутниковой навигационной системы затруднителен при движении поезда в тоннелях, на сложном рельефе местности;2) To determine its exact position, the TIMS tail unit uses the coordinates received from the satellite navigation system (SNS) with the correction of this coordinate according to the data from the accelerometer. However, stable reception of information from a satellite navigation system is difficult when the train is moving in tunnels, on difficult terrain;
3) хвостовой блок TIMS не позволяет осуществлять автономную самостоятельную оценку полученных и измеренных параметров на предмет детектирования опасных поездных ситуаций (таких, например, как разрыв поезда), а лишь отправляет полученные от собственных датчиков данные в локомотивную систему управления, где и осуществляется оценка этих параметров;3) the TIMS tail unit does not allow for an autonomous self-assessment of the received and measured parameters in order to detect dangerous train situations (such as, for example, a train break), but only sends the data received from its own sensors to the locomotive control system, where these parameters are evaluated ;
4) хвостовой блок TIMS не обладает собственными устройствами предотвращения обнаруженных опасных поездных ситуаций;4) the TIMS tail unit does not have its own devices to prevent detected dangerous train situations;
5) в хвостовом блоке TIMS отсутствует функционал приема управляющих команд и приема актуальных данных о параметрах поезда, текущего режима движения поезда;5) in the TIMS tail block, there is no functionality for receiving control commands and receiving actual data about the train parameters, the current train movement mode;
6) в хвостовом блоке TIMS отсутствует механизм передачи собранных им данных и оценок этих данных на удаленные диспетчерские центры;6) the TIMS tail block lacks a mechanism for transmitting the data it collects and the evaluation of this data to remote dispatch centers;
7) в хвостовом блоке TIMS отсутствует механизм регистрации и хранения собранных данных, а также результатов их анализа.7) in the tail block of TIMS there is no mechanism for recording and storing the collected data, as well as the results of their analysis.
Таким образом, техническим результатом заявленного изобретения является повышение безопасности движения поезда и поездопотока, а также повышение пропускной способности железнодорожных линий.Thus, the technical result of the claimed invention is to increase the safety of train traffic and train traffic, as well as to increase the capacity of railway lines.
Технический результат обеспечивает устройство контроля целостности подвижного состава, включающее в себя приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия, приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия, приемник сигналов спутниковых навигационных систем, микропроцессорный модуль приема и обработки информации, датчик температуры, датчик давления, акселерометр, гироскоп, магнетометр, клапан сброса давления, часы реального времени, контроллер питания, преобразователи напряжений, батарею питания, генератор переменного тока, информационно управляющую шину, шину питания. При этом датчик температуры соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, датчик давления соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, акселерометр соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, гироскоп соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, магнетометр соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, клапан сброса давления, соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, часы реального времени соединены с микропроцессорным модулем приема и обработки информации, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с приемником-передатчиком радиосигналов ближнего поля действия посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с приемником сигналов спутниковых навигационных систем посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с контроллером питания посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия соединен с приемником сигналов спутниковых навигационных систем посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с контроллером питания посредством информационно управляющей шины, приемник сигналов спутниковых навигационных систем соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством информационно управляющей шины, приемник сигналов спутниковых навигационных систем соединен с контроллером питания посредством информационно управляющей шины, микропроцессорный модуль приема и обработки информации соединен с контроллером питания посредством информационно управляющей шины, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством шины питания, приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия соединен с преобразователями напряжений посредством шины питания, приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством шины питания, приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия соединен с преобразователями напряжений посредством шины питания, приемник сигналов спутниковых навигационных систем соединен с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством шины питания, приемник сигналов спутниковых навигационных систем соединен с преобразователями напряжений посредством шины питания, микропроцессорный модуль приема и обработки информации соединен с преобразователями напряжений посредством шины питания, контроллер питания соединен с батареей питания, батарея питания соединена с преобразователями напряжений, генератор переменного тока соединен с контроллером питания.The technical result provides a device for monitoring the integrity of the rolling stock, including a receiver-transmitter of long-range radio signals, a receiver-transmitter of short-range radio signals, a receiver of signals from satellite navigation systems, a microprocessor module for receiving and processing information, a temperature sensor, a pressure sensor, an accelerometer, a gyroscope , magnetometer, pressure relief valve, real time clock, power controller, voltage converters, power battery, alternator, information control bus, power bus. At the same time, the temperature sensor is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the pressure sensor is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the accelerometer is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the gyroscope is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the magnetometer is connected to the microprocessor module for receiving and processing information. and information processing, the pressure relief valve is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the real-time clock is connected to the microprocessor module for receiving and processing information, the receiver-transmitter of the far-field radio signals is connected to the receiver-transmitter of the near-field radio signals through the information control bus, the receiver-transmitter of radio signals of the far field of action is connected to the receiver of signals of satellite navigation systems via the information control bus, the receiver-transmitter of radio signals of the far field of action is connected connected with a microprocessor module for receiving and processing information via an information control bus, a far-field radio signal receiver-transmitter is connected to the power controller via an information control bus, a near-field radio signal receiver-transmitter is connected to a satellite navigation system signal receiver via an information control bus, the receiver- the transmitter of the near-field radio signals is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the information control bus, the receiver-transmitter of the far-field radio signals is connected to the power controller via the information control bus, the signal receiver of satellite navigation systems is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the information control bus. bus, the signal receiver of satellite navigation systems is connected to the power controller via an information control bus, micro the processor module for receiving and processing information is connected to the power controller via an information control bus, the receiver-transmitter of far-field radio signals is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the power bus, the receiver-transmitter of far-field radio signals is connected to voltage converters via the power bus, the receiver - the transmitter of the near-field radio signals is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the power bus, the receiver-transmitter of the near-field radio signals is connected to voltage converters via the power bus, the signal receiver of satellite navigation systems is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the power bus, the signal receiver of satellite navigation systems is connected to voltage converters via the power bus, the microprocessor module for receiving and processing information is connected to voltage converters through the power bus, the power controller is connected to the power battery, the power battery is connected to voltage converters, the alternator is connected to the power controller.
Как вариант, заявленное изобретение может дополнительно включать терминал чтения смарт-ключа. При этом терминал чтения смарт-ключа соединяется с радиомодемом ближнего поля действия посредством информационно управляющей шины, терминал чтения смарт-ключа соединяется с радиомодемом дальнего поля действия посредством информационно управляющей шины, терминал чтения смарт-ключа соединяется с приемником сигналов спутниковых навигационных систем посредством информационно управляющей шины, терминал чтения смарт-ключа соединяется с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством информационно управляющей шины, терминал чтения смарт-ключа соединяется с контроллером питания посредством информационно управляющей шины, терминал чтения смарт-ключа соединяется с микропроцессорным модулем приема и обработки информации посредством шины питания, терминал чтения смарт-ключа соединяется с преобразователями напряжений посредством шины питания.Alternatively, the claimed invention may further include a smart key reader terminal. In this case, the smart key reading terminal is connected to the near field radio modem via the information control bus, the smart key reading terminal is connected to the far field radio modem via the information control bus, the smart key reading terminal is connected to the satellite navigation system signal receiver via the information control bus , the smart key reading terminal is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the information control bus, the smart key reading terminal is connected to the power controller via the information control bus, the smart key reading terminal is connected to the microprocessor module for receiving and processing information via the power bus, the smart key reading terminal is connected to the voltage converters via the power rail.
В качестве акселерометра в составе заявленного изобретения может быть использован трехосевой акселерометр, например, инерциальный измерительный элемент ADIS16488A по технологии iMEMS или любой другой акселерометр со схожими характеристиками.As an accelerometer in the composition of the claimed invention, a three-axis accelerometer, for example, an ADIS16488A inertial measuring element using iMEMS technology, or any other accelerometer with similar characteristics, can be used.
В качестве генератора переменного тока в составе заявленного изобретения может быть использован пневмогенератор.As an alternating current generator in the composition of the claimed invention, a pneumatic generator can be used.
В качестве гироскопа в составе заявленного изобретения может быть использован трехстепенной гироскоп, например, инерциальный измерительный элемент ADIS16488A по технологии iMEMS или любой другой акселерометр со схожими характеристиками.As a gyroscope in the composition of the claimed invention, a three-degree gyroscope can be used, for example, an inertial measuring element ADIS16488A using iMEMS technology or any other accelerometer with similar characteristics.
В качестве датчика температуры в составе заявленного изобретения может быть, например, использован цифровой датчик температуры и влажности МТН02 или любой другой датчик температуры со схожими характеристиками.As a temperature sensor in the composition of the claimed invention, for example, a digital temperature and humidity sensor MTH02 or any other temperature sensor with similar characteristics can be used.
В качестве часов реального времени в составе заявленного изобретения может быть, например, использована микросхема M41T64Q6F или любые другие часы реального времени со схожими характеристиками.As a real time clock in the claimed invention, for example, the M41T64Q6F chip or any other real time clock with similar characteristics can be used.
В качестве магнитометра в составе заявленного изобретения может быть, например, использован инерциальный измерительный элемент ADIS16488A по технологии iMEMS или любой другой магнитометр со схожими характеристиками.As a magnetometer in the composition of the claimed invention, for example, an inertial measuring element ADIS16488A using iMEMS technology or any other magnetometer with similar characteristics can be used.
В качестве датчика давления в составе заявленного изобретения может быть, например, использован датчик давления Trafag 8293.78.23.17 или любой другой датчик давления со схожими характеристиками.As a pressure sensor in the composition of the claimed invention, for example, a Trafag 8293.78.23.17 pressure sensor or any other pressure sensor with similar characteristics can be used.
В качестве клапана сброса давления в составе заявленного изобретения может быть, например, использован электропневматический клапан Camozzi CFB15P-R1 или любой другой клапан сброса давления со схожими характеристиками.As a pressure relief valve in the composition of the claimed invention, for example, Camozzi CFB15P-R1 electro-pneumatic valve or any other pressure relief valve with similar characteristics can be used.
В качестве приемопередатчика ближнего поля действия в составе заявленного изобретения может быть, например, использован приемопередатчик типа LPWAN, WPAN или любой другой приемопередатчик ближнего поля действия со схожими характеристиками.As a near field transceiver in the claimed invention, for example, a transceiver of the LPWAN, WPAN type or any other near field transceiver with similar characteristics can be used.
В качестве приемопередатчика дальнего поля действия в составе заявленного изобретения может быть, например, использован приемопередатчик TETRA, GSM, GSM-R или любой другой приемопередатчик со схожими характеристиками.As a far-field transceiver in the claimed invention, for example, a TETRA, GSM, GSM-R transceiver or any other transceiver with similar characteristics can be used.
В качестве преобразователя напряжения в составе заявленного изобретения может быть, например, использован преобразователь напряжения DC/DC 24-3.3 (5) или любой другой преобразователь напряжения со схожими характеристиками.As a voltage converter in the composition of the claimed invention, for example, a DC/DC 24-3.3 (5) voltage converter or any other voltage converter with similar characteristics can be used.
В качестве контроллера питания в составе заявленного изобретения может быть, например, использована микросхема L6924 или любой другой контроллер питания со схожими характеристиками.As a power controller in the claimed invention, for example, the L6924 chip or any other power controller with similar characteristics can be used.
Информационно управляющая шина представляет собой цифровой проводной интерфейс приема-передачи информации с возможностью подключения множества устройств - приемников-передатчиков информации. Информация, поступающая на информационно управляющую шину, становится доступной для всех устройств, подключенных к информационно управляющей шине. Таким образом информационно управляющая шина обеспечивает высокую степень синхронизации обмена информацией между устройствами в составе заявленного изобретения. Как вариант, в качестве информационно-управляющей шины в составе заявленного изобретения может быть использована шина последовательного интерфейса Ethernet, CAN, RS485, MVB или любая другая со схожими характеристиками.The information control bus is a digital wired interface for receiving and transmitting information with the ability to connect a variety of devices - receivers and transmitters of information. The information received on the information control bus becomes available to all devices connected to the information control bus. Thus, the information and control bus provides a high degree of synchronization of information exchange between devices as part of the claimed invention. Alternatively, as part of the claimed invention, the bus of the serial interface Ethernet, CAN, RS485, MVB or any other with similar characteristics can be used as an information and control bus.
Заявленное изобретение устанавливается на автосцепку хвостового вагона поезда, соединяется с тормозной магистралью штатным рукавом и обеспечивает:The claimed invention is installed on the automatic coupler of the tail car of the train, connected to the brake line with a standard sleeve and provides:
1) Выявление нарушения целостности поезда и занятости блок участка за счет:1) Identification of a violation of the integrity of the train and the occupancy of the block section due to:
- оценки длины поезда по положению хвостового вагона относительно локомотива;- estimates of the length of the train by the position of the tail car relative to the locomotive;
- определения текущего точного местоположения поезда на участке движения;- determination of the current exact location of the train on the section of movement;
- оценки изменения скорости и координаты хвоста поезда по отношению к такому же изменению в голове поезда;- estimates of the change in the speed and coordinates of the tail of the train in relation to the same change in the head of the train;
- контроля давления в тормозной магистрали хвостового вагона;- pressure control in the brake line of the tail car;
- контроля векторов ускорений и динамики изменений напряженности магнитных полей, полученных от инерциальной измерительной подсистемы;- control of acceleration vectors and dynamics of changes in the intensity of magnetic fields received from the inertial measuring subsystem;
- контроля текущих географических координат и скорости движения с использованием спутниковой навигационной системы;- control of the current geographical coordinates and speed of movement using a satellite navigation system;
- информационного обмена с использованием беспроводного соединения повышенной надежности за счет реализации возможности прямого обмена с устройством, расположенным в локомотиве (транковая связь по технологии DMO или информационный обмен по протоколам LPWAN, или технологии УКВ-радиосвязи), а также за счет информационного обмена с соединением, использующим базовые станции (транковая связь, технологии семейства GSM) с возможностью приема передачи информации и управляющих команд с централизованной системой обеспечения безопасности движения или диспетчерским центром;- information exchange using a wireless connection of increased reliability due to the implementation of the possibility of direct exchange with a device located in the locomotive (trunk communication using DMO technology or information exchange using LPWAN protocols, or VHF radio communication technology), as well as due to information exchange with the connection, using base stations (trunk communication, GSM family technologies) with the ability to receive information transmission and control commands with a centralized traffic safety system or a dispatch center;
2) Выявление превышения вибрационных и ударных нагрузок различной природы возникновения, с привязкой к временной и географической метке появления подобного превышения, за счет специализированных многоосевых датчиков измерения вибрации и ускорений, с последующей передачей этой информации по радиоканалу в локомотивную систему управления и удаленные централизованные системы обеспечения безопасности движения или диспетчерские центры.2) Detection of excess vibration and shock loads of various nature of occurrence, with reference to the time and geographic mark of the occurrence of such an excess, due to specialized multi-axis vibration and acceleration sensors, with subsequent transmission of this information via radio to the locomotive control system and remote centralized security systems traffic or dispatch centers.
3) Самостоятельную оценку интенсивности и периодичности возникновения вибрационных и ударных нагрузок, превышающих допустимые уровни для выявления опасных ситуаций схода вагона с рельс, критического состояния пути и других потенциально опасных ситуаций.3) Self-assessment of the intensity and frequency of occurrence of vibration and shock loads exceeding the permissible levels in order to identify dangerous situations of car derailment, critical state of the track and other potentially dangerous situations.
4) Самостоятельное или по команде, полученной по радиоканалу, управление торможением подвижного состава за счет наличия пневматического клапана для выпуска воздуха из тормозной магистрали.4) Independent or by a command received via a radio channel, control of rolling stock braking due to the presence of a pneumatic valve for releasing air from the brake line.
Полностью автономная работа заявленного изобретения обеспечивается собственным источником питания (аккумуляторная батарея и электрогенератор, например, на основе альтернативных источников энергии).Fully autonomous operation of the claimed invention is provided by its own power source (battery and electric generator, for example, based on alternative energy sources).
Выявление собственных отказов и сбоев в работе заявленного изобретения осуществляется за счет алгоритмов внутреннего тестирования.Identification of own failures and failures in the operation of the claimed invention is carried out due to internal testing algorithms.
Съемное конструктивное исполнение позволяет осуществлять установку заявленного изобретения на вагон непосредственно перед поездкой (при формировании состава).Removable design allows the installation of the claimed invention on the car immediately before the trip (when forming the composition).
Идентификация и привязка заявленного изобретения к локомотивному оборудованию, его привязка к текущему номеру поезда и регистрация устройства на новом составе может осуществляться, например, при помощи смарт-ключа.Identification and binding of the claimed invention to the locomotive equipment, its binding to the current train number and registration of the device on a new train can be carried out, for example, using a smart key.
От ближайшего аналога заявленное изобретение отличается следующим образом:The claimed invention differs from the closest analogue in the following way:
- помимо доступа к радиоканалу дальнего поля действия заявленное изобретение имеет доступ к радиоканалу ближнего поля действия. Это позволяет напрямую осуществлять связь с локомотивной системой управления минуя стационарные ретрансляторы;- in addition to access to the far-field radio channel, the claimed invention has access to the near-field radio channel. This allows you to directly communicate with the locomotive control system bypassing stationary repeaters;
- помимо приемника сигналов спутниковой навигационной системы и акселерометра заявленное изобретение имеет в своем составе магнитометр, который позволяет корректировать текущую координату с частичной потерей информации от спутниковых навигационных систем (СНС);- in addition to the signal receiver of the satellite navigation system and the accelerometer, the claimed invention incorporates a magnetometer, which allows you to correct the current coordinate with partial loss of information from satellite navigation systems (SNS);
- заявленное изобретение имеет в своем составе микропроцессорный блок, который осуществляет обработку поступающей от датчиков информации, а также обработку информации от удаленных диспетчерских центров. На основании этих оценок производится детектирование опасных поездных ситуаций;- the claimed invention incorporates a microprocessor unit that processes information coming from sensors, as well as processing information from remote dispatch centers. Based on these estimates, dangerous train situations are detected;
- заявленное изобретение имеет встроенную (независимую от локомотивной) систему управления тормозной системой поезда. Это необходимо в целях предотвращения зафиксированных опасных поездных ситуаций путем применения служебного пневматического торможения (ступенчатого и/или экстренного);- the claimed invention has a built-in (independent of the locomotive) control system for the brake system of the train. This is necessary in order to prevent fixed dangerous train situations by applying service pneumatic braking (stepped and/or emergency);
- в целях более точного детектирования и оценки опасных поездных ситуаций заявленное изобретение осуществляет прием информации от удаленных диспетчерских центров и/или локомотивной системы управления, осуществляет прием и отработку управляющих команд на активацию пневматического торможения поезда от удаленных диспетчерских центров и/или локомотивной системы управления;- in order to more accurately detect and evaluate dangerous train situations, the claimed invention receives information from remote dispatch centers and/or a locomotive control system, receives and works out control commands to activate the pneumatic braking of a train from remote dispatch centers and/or a locomotive control system;
- заявленное изобретение позволяет передавать синхронизированные измеренные величины, оценки этих величин на удаленные диспетчерские центры в реальном времени;- the claimed invention allows you to transmit synchronized measured values, estimates of these values to remote control centers in real time;
- в заявленном изобретении микропроцессорный модуль содержит энергонезависимую память, для хранения всей собранной информации и ее последующей оценки.- in the claimed invention, the microprocessor module contains a non-volatile memory for storing all the collected information and its subsequent evaluation.
Заявленное изобретение функционирует следующим образом. В основном режиме работы (режим измерений и оценки) по собственным цифровым, дискретным или аналоговым цепям посредством заявленного изобретения обеспечивается непрерывный процесс получения информации от измерительных датчиков (датчика температуры, гироскопа, магнитометра, давления, акселерометра и часов реального времени), входящих в состав устройства. При этом электрическое питание датчиков осуществляется непосредственно от схемы электрического питания, в которую входят генератор, батарея питания, контроллер питания и преобразователь напряжения. Параллельно с получением информации от измерительных датчиков между микропроцессорным модулем посредством приемника сигналов СНС устанавливается и поддерживается канал связи для получения текущих географических координат и текущей скорости движения. По этим данным, а также с учетом информации от датчиков акселерометра и магнитометра, в микропроцессорном модуле происходит расчет уточненных текущих координат и текущей скорости движения поезда. Параллельно с этим через информационно-управляющую шину микропроцессорный модуль осуществляет трансляцию измеренных и сформированных величин в удаленные диспетчерские центры и локомотивную систему управления посредством радиоприемников/передатчиков ближнего и дальнего поля действия. По этим же каналам радиосвязи микропроцессорный блок получает от локомотивной системы управления и удаленных диспетчерских центров служебную информацию (координаты локомотива, скорость движения, давление в тормозной магистрали и др., параметры движения поезда, контролируемые пороги формируемых показателей), а также управляющие торможением команды. По всей совокупности получаемой информации, микропроцессорный блок формирует критические показатели параметров движения и функционирования поезда, осуществляет оценку этих параметров с учетом известных их пороговых значений, производит их комплексирование для формирования интегрального показателя, определяющего вероятность наступления одной из опасных для эксплуатации поезда ситуаций (ситуации указаны в таблице 1). Все результаты оценок и измерений, а также признаки детектирования опасных ситуаций микропроцессорный модуль передает посредством радиоприемников/передатчиков ближнего и дальнего поля действия в удаленные диспетчерские центры и локомотивную систему управления в целях дальнейшего принятия решения об изменении режима движения поезда. При этом микропроцессорный модуль по ряду признаков выполняет сценарий с применением пневматического торможения посредством клапана сброса давления из тормозной магистрали поезда. Также микропроцессорный модуль, независимо от результатов оценки интегральных показателей посредством управления клапаном сброса давления из тормозной магистрали выполняет команды на торможение, поступающие по радиоканалу ближнего или дальнего радиуса действия от диспетчерских центров или локомотивной системы управления. Список внешних команд, используемых для управления заявленным изобретением, приведен в таблице 2.The claimed invention functions as follows. In the main mode of operation (measurement and evaluation mode) through its own digital, discrete or analog circuits, the claimed invention provides a continuous process of obtaining information from the measuring sensors (temperature sensor, gyroscope, magnetometer, pressure, accelerometer and real time clock), which are part of the device . In this case, the electrical power supply of the sensors is carried out directly from the power supply circuit, which includes a generator, a power battery, a power controller and a voltage converter. In parallel with receiving information from the measuring sensors, a communication channel is established and maintained between the microprocessor module by means of the SNS signal receiver to obtain the current geographical coordinates and the current speed of movement. Based on these data, as well as taking into account information from the accelerometer and magnetometer sensors, the microprocessor module calculates the updated current coordinates and the current speed of the train. In parallel with this, through the information-control bus, the microprocessor module transmits the measured and generated values to remote dispatch centers and the locomotive control system by means of radio receivers/transmitters of the near and far field of action. Through the same radio communication channels, the microprocessor unit receives service information from the locomotive control system and remote dispatch centers (locomotive coordinates, movement speed, brake line pressure, etc., train movement parameters, controlled thresholds of generated indicators), as well as commands that control braking. Based on the totality of the information received, the microprocessor unit generates critical indicators of the parameters of movement and functioning of the train, evaluates these parameters taking into account their known threshold values, integrates them to form an integral indicator that determines the likelihood of one of the situations dangerous for the operation of the train (situations are indicated in table 1). The microprocessor module transmits all the results of assessments and measurements, as well as signs of detecting dangerous situations, via radio receivers / transmitters of the near and far field of action to remote dispatch centers and the locomotive control system in order to further make a decision on changing the train movement mode. At the same time, the microprocessor module, according to a number of features, performs a scenario with the use of pneumatic braking by means of a pressure relief valve from the brake line of the train. Also, the microprocessor module, regardless of the results of the assessment of integral indicators, by controlling the pressure relief valve from the brake line, executes braking commands received via a short-range or long-range radio channel from dispatch centers or a locomotive control system. The list of external commands used to control the claimed invention is given in Table 2.
Работа заявленного изобретения в режиме настройки и конфигурирования включает:The operation of the claimed invention in the setup and configuration mode includes:
- привязку идентификатора устройства к грузовому поезду, на котором оно установлено;- linking the device identifier to the freight train on which it is installed;
-загрузку в микропроцессорный модуль параметров поезда (длина, максимально допустимая скорость для данного поезда, вес поезда и др.), а также пороговых значений измеряемых и рассчитываемых устройством параметров;- loading into the microprocessor module of the train parameters (length, maximum allowable speed for a given train, train weight, etc.), as well as threshold values of parameters measured and calculated by the device;
Хранение конфигурационной информации осуществляется в памяти микропроцессорного модуля.Configuration information is stored in the memory of the microprocessor module.
Перечень используемых устройств для детектирования и предотвращения опасных с точки зрения обеспечения безопасного движения ситуаций приведен в таблице 1.The list of devices used to detect and prevent dangerous situations from the point of view of ensuring safe movement is given in Table 1.
* - спутниковая навигационная система; ** - приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия; *** - приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия; **** - клапан сброса давления в тормозной магистрали; ***** - может быть задействован в некоторых режимах работы изобретения.* - satellite navigation system; ** - receiver-transmitter of radio signals of the near field of action; *** - receiver-transmitter of radio signals of the far field of action; **** - pressure relief valve in the brake line; ***** - can be used in some modes of operation of the invention.
На фиг. 1 представлена структурная схема заявленного изобретения. Схема включает приемник-передатчик радиосигналов дальнего поля действия (1), приемник-передатчик радиосигналов ближнего поля действия (2), приемник сигналов спутниковых навигационных систем (3), терминал чтения смарт-ключа (4) микропроцессорный модуль приема и обработки информации (5), преобразователь напряжений (6), батарея питания (7), контроллер питания (8), генератор переменного тока (9), датчик температуры (10), акселерометр (11), гироскоп (12), магнетометр (14), часы реального времени (15), клапан сброса давления (16), шину питания (17), информационно управляющую шину (18), тормозную магистраль (19). Также на фиг. 1 изображен вариант расположения некоторых элементов устройства на платах (сенсорная палата (20) и плата (21)).In FIG. 1 shows a block diagram of the claimed invention. The circuit includes a receiver-transmitter of radio signals of the far field of action (1), a receiver-transmitter of radio signals of the near field of action (2), a receiver of signals from satellite navigation systems (3), a smart key reading terminal (4) a microprocessor module for receiving and processing information (5) , voltage converter (6), battery (7), power controller (8), alternator (9), temperature sensor (10), accelerometer (11), gyroscope (12), magnetometer (14), real time clock (15), pressure relief valve (16), power bus (17), information control bus (18), brake line (19). Also in FIG. 1 shows a variant of the arrangement of some elements of the device on the boards (sensor chamber (20) and board (21)).
Заявленное решение иллюстрируется нижеследующими примерами реализации.The claimed solution is illustrated by the following implementation examples.
Пример 1. Работа устройства при обнаружении опасного события (разрыв поезда).Example 1. Operation of the device upon detection of a dangerous event (train break).
Причина событияCause of the event
При движении поезда по участку движения произошло самопроизвольное разъединение сцепного устройства между вагонами в поезде.When the train was moving along the traffic section, a spontaneous separation of the coupling device between the cars in the train occurred.
Работа изобретенияThe work of the invention
Заявленное изобретение непрерывно в режиме реального времени получает от собственных устройств приема информации спутниковой навигационной системы текущую географическую координату, микропроцессорный модуль производит ее корректировку по данным от датчиков (магнитометр и 3-х осевой акселерометр) и, в итоге, формирует точную географическую координату своего текущего расположения (хвоста поезда). Затем устройство передает эту координату по каналам радиосвязи в локомотивную систему управления и удаленный диспетчерский центр по контролю занятости блок участков. При этом, по каналам радиосвязи ближнего действия (напрямую с локомотива), по радиоканалу дальнего поля действия (из диспетчерского пункта) поступает информация о текущей координате локомотива (головы поезда) и длине поезда (статическая длина поезда), полученной при формировании состава.The claimed invention continuously receives the current geographic coordinate from its own information receiving devices of the satellite navigation system in real time, the microprocessor module corrects it according to the data from the sensors (magnetometer and 3-axis accelerometer) and, as a result, forms the exact geographic coordinate of its current location (train tail). Then the device transmits this coordinate via radio communication channels to the locomotive control system and the remote dispatch center to control the occupancy of the block sections. At the same time, information about the current coordinate of the locomotive (the head of the train) and the length of the train (static length of the train) obtained during the formation of the composition is received via the short-range radio communication channels (directly from the locomotive), via the far-field radio channel (from the control room).
По радиоканалу заявленное изобретение получает команду на осуществление контроля текущей длины состава. Команда выглядит следующим образом:The claimed invention receives a command over the radio channel to control the current length of the train. The command looks like this:
0xF0C0 0x0005 0x0320,0xF0C0 0x0005 0x0320,
где первые два байта - идентификатор типа команды (команда контроля), вторые два байта - идентификатор контролируемого параметра (контроль длины состава), третий байт - значение контролируемого параметра (максимальная длина состава в метрах).where the first two bytes are the command type identifier (control command), the second two bytes are the identifier of the controlled parameter (train length control), the third byte is the value of the controlled parameter (maximum train length in meters).
Полученные таким образом координаты головы и хвоста поезда являются основой для вычисления микропроцессорным модулем текущей длины поезда с учетом радиусов возможных кривых ЖД пути. Полученная длина поезда сравнивается со статической длиной поезда, и, при этом, в случае увеличения текущей расчетной длины поезда относительно статической длины более чем на ΔL [задаваемый параметр - допуск длины всего поезда) устройство интерпретирует это событие как разрыв поезда. По каналам радиосвязи дальнего и ближнего поля действия устройство передает уведомление об опасной ситуации, а также передает в локомотив команду на применение торможения и производит торможение поезда собственными техническими средствами (клапан сброса давления и датчик давления). При этом информация от заявленного изобретения, переданная по каналу дальнего поля действия, позволяет диспетчерскому пункту отследить текущее местоположение оторванной хвостовой части поезда для корректировки режима движения следующего позади поезда для недопущения столкновения с оторвавшимися вагонами. Коррекция режима движения поезда от диспетчерского центра осуществляется путем передачи соответствующей команды по радиоканалу дальнего поля действия. По радиоканалу заявленное изобретение получает команду на применение пневматического торможения. Команда выглядит следующим образом:The coordinates of the head and tail of the train obtained in this way are the basis for the calculation by the microprocessor module of the current length of the train, taking into account the radii of possible curves of the railway track. The received train length is compared with the static train length, and, at the same time, if the current calculated train length increases relative to the static length by more than ΔL [set parameter - the length tolerance of the entire train), the device interprets this event as a train break. The device transmits a notification of a dangerous situation via radio communication channels of the far and near field of action, and also sends a command to the locomotive to apply braking and brakes the train using its own technical means (pressure relief valve and pressure sensor). At the same time, information from the claimed invention, transmitted via a far-field channel, allows the dispatcher to track the current location of the severed tail section of the train in order to correct the mode of movement of the train following behind to prevent collision with detached cars. Correction of the train movement mode from the dispatching center is carried out by transmitting the appropriate command over the far-field radio channel. The claimed invention receives a command to apply pneumatic braking via a radio channel. The command looks like this:
0xABCD 0хАААА 0x0000, где первые два байта - идентификатор типа команды (команда управления торможением), вторые два байта - идентификатор действия (применение торможения), третий байт - ступень торможения (экстренное торможение). Таким образом, при разрыве поезда устройство обеспечивает детектирование этого события в реальном времени (время детектирования этого события можно регулировать величиной ΔL), производит самостоятельное торможение хвостовой части поезда и отправляет команду на торможение в локомотивные системы управления, тем самым обеспечивая возможность автоматического торможения всего поезда. При этом в целях предотвращения возможного столкновения позади идущего поезда и оставшихся на путях оторванных вагонов устройство предоставляет информацию в диспетчерские службы. Использование заявленного изобретения позволяет повысить безопасность движения поезда и поездопотока, а также повысить пропускную способность железнодорожных линий.0xABCD 0хАААА 0x0000, where the first two bytes are the command type identifier (braking control command), the second two bytes are the action identifier (braking application), the third byte is the braking stage (emergency braking). Thus, when a train breaks, the device provides real-time detection of this event (the detection time of this event can be adjusted by ΔL), performs independent braking of the tail section of the train and sends a braking command to the locomotive control systems, thereby providing the possibility of automatic braking of the entire train. At the same time, in order to prevent a possible collision between the moving train and the detached cars remaining on the tracks, the device provides information to the dispatching services. The use of the claimed invention makes it possible to increase the safety of train traffic and train traffic, as well as to increase the capacity of railway lines.
Пример 2. Событие - перекрытие тормозной магистрали (ТМ) в поезде.Example 2. Event - blockage of the brake line (TM) in the train.
Причина событияCause of the event
Перемерзание тормозной магистрали, перекрытие концевых кранов ТМ вагона или локомотива.Freezing of the brake line, closing of the end valves of the TM of the car or locomotive.
Работа изобретенияThe work of the invention
Заявленное изобретение непрерывно в режиме реального времени получает от собственных устройств (датчика давления) измеренное значение давления в тормозной магистрали вагона по месту его установки. Одновременно с этим по каналам радиосвязи ближнего действия (напрямую с локомотива), по радиоканалу дальнего поля действия (из диспетчерского пункта) поступает информация о текущем давлении в тормозной магистрали (ТМ) локомотива. В случае применения пневматического торможения поезда с локомотива происходит снижение давления в ТМ. Информация об этом поступает в микропроцессорный модуль.The claimed invention continuously in real time receives from its own devices (pressure sensor) the measured pressure value in the brake line of the car at the place of its installation. At the same time, information about the current pressure in the brake line (TM) of the locomotive is received via the short-range radio communication channels (directly from the locomotive), via the far-field radio channel (from the control room). In the case of applying pneumatic braking of the train from the locomotive, the pressure in the TM decreases. This information is sent to the microprocessor module.
По радиоканалу заявленное изобретение получает команду на осуществление контроля текущего давления в тормозной магистрали. Команда выглядит следующим образом:The claimed invention receives a command over the radio channel to control the current pressure in the brake line. The command looks like this:
0xF0C0 0хАААА 0x0320, где первые два байта - идентификатор тип команды (команда контроля), вторые два байта - идентификатор контролируемого параметра (контроль давления), третий байт - значение контролируемого параметра (значение давления в МПа* 100).0xF0C0 0хАААА 0x0320, where the first two bytes are the identifier of the command type (control command), the second two bytes are the identifier of the controlled parameter (pressure control), the third byte is the value of the controlled parameter (pressure value in MPa * 100).
Производится сравнение текущего значения давления в ТМ по месту его установки со значением давления в ТМ, полученным от локомотива. Затем производится оценка времени прохождения воздушной волны по ТМ от локомотива до хвостового вагона. В случае, если в течение времени Δt в тормозной магистрали вагона по месту установки не произойдет соответствующее снижение давления, то изобретение зафиксирует опасное событие - перекрытие тормозной магистрали. При этом изобретение автоматически производит торможение поезда собственными техническими средствами (клапан сброса давления и датчик давления). По каналам радиосвязи дальнего и ближнего поля действия изобретение передает сигнал об опасной ситуации, а также команды для локомотивной системы управления о применении торможения и запретом включения тяги. Также устройство может получить команду на торможение из диспетчерского центра по радиоканалу. Команда выглядит следующим образом:The current pressure value in the TM is compared at the place of its installation with the pressure value in the TM received from the locomotive. Then, the time of passage of the air wave along the TM from the locomotive to the tail car is estimated. If during the time Δt in the brake line of the car at the place of installation there is no corresponding decrease in pressure, then the invention will record a dangerous event - the blockage of the brake line. In this case, the invention automatically brakes the train by its own technical means (pressure relief valve and pressure sensor). The invention transmits a signal about a dangerous situation via radio communication channels of the far and near field of action, as well as commands for the locomotive control system to apply braking and prohibit traction. Also, the device can receive a braking command from the dispatch center via radio. The command looks like this:
0xABCD 0хАААА 0x0001,0xABCD 0xAAAA 0x0001,
где первые два байта - идентификатор тип команды (команда управления торможением), вторые два байта - идентификатор действия (применение торможения), третий байт - ступень торможения (первая ступень торможения).where the first two bytes are the command type identifier (braking control command), the second two bytes are the action identifier (braking application), the third byte is the braking stage (first braking stage).
Таким образом, при перекрытии тормозной магистрали в поезде заявленное изобретение обеспечивает детектирование этого события в реальном времени и производит торможение поезда с хвоста состава, как по команде из диспетчерского центра, так и по собственным критериям, тем самым предотвращая опасную ситуацию, при которой происходит нарушение работы тормозной системы поезда. Также заявленное изобретение не позволяет начать или продолжить движение поезда без устранения выявленной опасной ситуации. Использование заявленного изобретения позволяет повысить безопасность движения поезда и поездопотока, а, также повысить пропускную способность железнодорожных линий.Thus, when the brake line is closed in the train, the claimed invention provides real-time detection of this event and brakes the train from the tail of the train, both on command from the dispatch center and according to its own criteria, thereby preventing a dangerous situation in which a disruption occurs. train braking system. Also, the claimed invention does not allow to start or continue the movement of the train without eliminating the identified dangerous situation. The use of the claimed invention makes it possible to increase the safety of train traffic and train flow, as well as to increase the capacity of railway lines.
Пример 3. Событие - прекращение или нарушение безопасного управления поезда машинистом или локомотивной системой безопасности и управления.Example 3. Event - termination or violation of the safe control of the train by the driver or the locomotive safety and control system.
Причина событияCause of the event
Нарушение в работе локомотивных систем управления или нарушения в работе локомотивной бригады.Violation in the work of locomotive control systems or violations in the work of the locomotive crew.
Работа изобретенияThe work of the invention
Заявленное изобретение непрерывно в режиме реального времени получает от собственных устройств приема информации спутниковой навигационной системы текущую фактическую скорость движения поезда, микропроцессорный модуль производит ее корректировку по данным от акселерометра, и, в конечном итоге, формирует значение точной текущей скорости движения поезда, которое передается по каналу радиосвязи дальнего поля действия в диспетчерский центр, при этом, по каналам радиосвязи изобретение может получать значение текущей допустимой скорости движения поезда.The claimed invention continuously in real time receives from its own information receiving devices of the satellite navigation system the current actual speed of the train, the microprocessor module corrects it according to the data from the accelerometer, and, ultimately, forms the value of the exact current speed of the train, which is transmitted over the channel far-field radio communication to the dispatch center, while, through radio communication channels, the invention can receive the value of the current allowable speed of the train.
По радиоканалу заявленное изобретение получает команду на осуществление контроля текущей скорости движения. Команда выглядит следующим образом:The claimed invention receives a command over the radio channel to control the current speed. The command looks like this:
0xF0C0 0x0001 0x0050,0xF0C0 0x0001 0x0050,
где первые два байта идентификатор - тип команды (команда контроля), вторые два байта - идентификатор контролируемого параметра (контроль максимальной скорости движения), третий байт - значение контролируемого параметра (значение скорости в км/ч).where the first two bytes are the identifier - the command type (control command), the second two bytes - the identifier of the controlled parameter (maximum speed control), the third byte - the value of the controlled parameter (speed value in km/h).
В случае явного превышения фактической скорости движения поезда, рассчитанной изобретением и переданной в диспетчерский центр, изобретение по команде из диспетчерского центра или по собственно сформированному критерию, производит пневматическое торможение поезда.In the case of a clear excess of the actual speed of the train, calculated by the invention and transferred to the dispatch center, the invention, on command from the dispatch center or according to the criterion itself, produces pneumatic braking of the train.
Таким образом, в случае нарушения в работе локомотивных систем управления или нарушения в работе локомотивной бригады заявленное изобретение обеспечивает детектирование этого события в реальном времени и производит торможение поезда с хвоста состава, по команде из диспетчерского центра или по собственным критериям, тем самым предотвращая чрезвычайно опасную ситуацию превышения допустимой скорости движения поезда. Использование заявленного изобретения позволяет повысить безопасность движения поезда и поездопотока, а, также повысить пропускную способность железнодорожных линий.Thus, in the event of a malfunction in the operation of the locomotive control systems or a malfunction in the operation of the locomotive crew, the claimed invention provides for the detection of this event in real time and brakes the train from the tail of the train, on command from the dispatch center or according to its own criteria, thereby preventing an extremely dangerous situation. exceeding the allowed speed of the train. The use of the claimed invention makes it possible to increase the safety of train traffic and train flow, as well as to increase the capacity of railway lines.
Пример 4. Событие - сход тележки вагона с рельсExample 4. Event - wagon bogie derailment
Причина события:Reason for the event:
Неудовлетворительное техническое состояние тележки вагона, нарушение режимов движения или условий эксплуатации.Unsatisfactory technical condition of the wagon bogie, violation of traffic modes or operating conditions.
Работа изобретенияThe work of the invention
Заявленное изобретение непрерывно в режиме реального времени получает от собственных устройств (акселерометр и гироскоп) информацию о вибрационных и ударных воздействиях и углах наклона по месту установки, эти данные передается по каналам радиосвязи в локомотивную систему управления и в диспетчерский центр, где они анализируются и пронимаются решения по режиму ведения поезда. Параллельно, изобретение непрерывно оценивает поступающие данные от указанных датчиков и, в том случае, если в течение времени At превышают полученные значения превышают заложенные допуски, то изобретение производит пневматическое торможение поезда.The claimed invention continuously receives real-time information from its own devices (accelerometer and gyroscope) about vibration and shock effects and angles of inclination at the installation site, these data are transmitted via radio channels to the locomotive control system and to the dispatch center, where they are analyzed and decisions are made according to the mode of the train. In parallel, the invention continuously evaluates the incoming data from these sensors and, if during the time At exceed the obtained values exceed the inherent tolerances, the invention produces pneumatic braking of the train.
По радиоканалу заявленное изобретение получает команду на осуществление контроля текущих амплитудных значениях ускорений в трех плоскостях. Команда выглядит следующим образом:The claimed invention receives a command over the radio channel to control the current amplitude values of accelerations in three planes. The command looks like this:
0xF0C0 0x0002 0x0280,0xF0C0 0x0002 0x0280,
где первые два байта - идентификатор типа команды (команда контроля), вторые два байта - идентификатор контролируемого параметра (контроль максимальной амплитуды вертикального ускорения), третий байт - значение контролируемого параметра (значение ускорения в м/с2 * 100.)where the first two bytes are the identifier of the command type (control command), the second two bytes are the identifier of the controlled parameter (control of the maximum amplitude of vertical acceleration), the third byte is the value of the controlled parameter (acceleration value in m/s 2 * 100.)
Таким образом, при угрозе схода тележки вагона с рельс заявленное изобретение обеспечивает детектирование этого события в реальном времени, передает параметры и оценки этих параметров по радиоканалам в диспетчерский центр и в локомотивную систему управления для принятия решения о дальнейшем режиме движения поезда. Также, сопоставляя получаемые значения с заложенными допусками, изобретение может произвести пневматическое торможение поезда, как по команде от диспетчерского центра, так и самостоятельно, тем самым предотвращая дальнейшее развитие аварии до возможного крушения поездов с человеческими жертвами и существенными материальными потерями. Использование заявленного изобретения позволяет повысить безопасность движения поезда и поездопотока, а также повысить пропускную способность железнодорожных линий.Thus, in case of a threat of a car bogie derailment, the claimed invention provides real-time detection of this event, transmits the parameters and estimates of these parameters via radio channels to the dispatch center and to the locomotive control system to decide on the further mode of train movement. Also, comparing the values obtained with the tolerances, the invention can produce pneumatic braking of the train, both on command from the dispatch center, and independently, thereby preventing the further development of the accident to a possible train crash with human casualties and significant material losses. The use of the claimed invention makes it possible to increase the safety of train traffic and train traffic, as well as to increase the capacity of railway lines.
Пример 5. Управление поезд опотоком с использованием заявленного изобретения.Example 5. Control of a train flow using the claimed invention.
Заявленное изобретение непрерывно в режиме реального времени получает от собственных устройств приема информации спутниковой навигационной системы текущую географическую координату, микропроцессорный модуль производит ее корректировку по данным от магнитометра и акселерометра, формируя точную географическую координату своего текущего расположения (хвоста поезда). Затем изобретение передает эту координату по каналам радиосвязи в удаленный диспетчерский центр по контролю занятости блок участков. Локомотивная система безопасности и управления идущего следом поезда получает из диспетчерского центра информацию о координате хвоста впередиидущего поезда и рассчитывает допустимую скорость движения и тормозные траектории исходя из текущего расстояния до хвоста впередиидущего поезда.The claimed invention continuously receives the current geographic coordinate from its own information receiving devices of the satellite navigation system in real time, the microprocessor module corrects it according to the data from the magnetometer and accelerometer, forming the exact geographic coordinate of its current location (train tail). Then the invention transmits this coordinate via radio channels to a remote dispatch center to control the occupancy of a block of sections. The locomotive safety and control system of the trailing train receives from the dispatch center information about the coordinate of the tail of the train in front and calculates the allowable speed and braking trajectories based on the current distance to the tail of the train in front.
Таким образом, при наличии в заявленного изобретения в составе поездов, находящихся на одном участке движения, управление поездопотоком может осуществляться по технологии «плавающих» блок участков. При организации поездопотока использована информация о точной координате последних вагонов каждого поезда в составе поездопотока. Использование заявленного изобретения позволяет повысить безопасность движения поезда и поездопотока, а также повысить пропускную способность железнодорожных линий.Thus, in the presence of the claimed invention in the composition of trains located on the same section of movement, the control of the train flow can be carried out using the technology of "floating" block sections. When organizing the train flow, information about the exact coordinates of the last cars of each train in the train flow was used. The use of the claimed invention makes it possible to increase the safety of train traffic and train traffic, as well as to increase the capacity of railway lines.
Claims (41)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123796A RU2764478C1 (en) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Tail apparatus for monitoring the integrity of a train |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021123796A RU2764478C1 (en) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Tail apparatus for monitoring the integrity of a train |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764478C1 true RU2764478C1 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=80040501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021123796A RU2764478C1 (en) | 2021-08-10 | 2021-08-10 | Tail apparatus for monitoring the integrity of a train |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764478C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104991266B (en) * | 2015-06-04 | 2017-03-29 | 北京交通大学 | A kind of train satellite positioning method and system based on collaboration integrity monitoring |
CN105035122B (en) * | 2015-06-25 | 2017-07-28 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | A kind of master control mobile unit, non-master control vehicle-mounted equipment and train system |
MX2016017313A (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-06 | Westinghouse Air Brake Tech Corp | System, method, and apparatus for improving safety of ecp-equipped trains with flammable cargo. |
US20200189630A1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Method and Apparatus to Verify Train Integrity by Comparing Head of Train and End of Train Telemetry |
US20200207385A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Sensing and Indicating Motion of a Rear Car of a Train |
-
2021
- 2021-08-10 RU RU2021123796A patent/RU2764478C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104991266B (en) * | 2015-06-04 | 2017-03-29 | 北京交通大学 | A kind of train satellite positioning method and system based on collaboration integrity monitoring |
CN105035122B (en) * | 2015-06-25 | 2017-07-28 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | A kind of master control mobile unit, non-master control vehicle-mounted equipment and train system |
MX2016017313A (en) * | 2016-03-07 | 2017-09-06 | Westinghouse Air Brake Tech Corp | System, method, and apparatus for improving safety of ecp-equipped trains with flammable cargo. |
US20200189630A1 (en) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Method and Apparatus to Verify Train Integrity by Comparing Head of Train and End of Train Telemetry |
US20200207385A1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-02 | Westinghouse Air Brake Technologies Corporation | Sensing and Indicating Motion of a Rear Car of a Train |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7872591B2 (en) | Display of non-linked EOT units having an emergency status | |
CA3018917C (en) | Method for safe supervision of train integrity and use of on-board units of an automatic train protection system for supervision train integrity | |
Shafiullah et al. | Survey of wireless communications applications in the railway industry | |
CA2660867C (en) | Train control system comprising a backup communication system | |
KR101899381B1 (en) | Balise error detection device of ATP and control method thereof | |
US11001284B2 (en) | Method for determining location of other trains for PTC purposes | |
US20090177344A1 (en) | Method for the Onboard Determination of Train Detection, Train Integrity and Positive Train Separation | |
US11235789B2 (en) | Train control system and train control method including virtual train stop | |
US20100213321A1 (en) | Method and systems for end of train force reporting | |
CN112339792B (en) | Intelligent personal rapid transportation system based on communication control | |
EA034117B1 (en) | Train traffic control system in railway transport | |
KR100877587B1 (en) | Control system for safety operation of train | |
CN110712666B (en) | Train running distance monitoring system and method | |
RU2511760C1 (en) | Method of determining the track section non-occupancy at spans | |
US12012135B2 (en) | Vehicle warning system | |
RU2764478C1 (en) | Tail apparatus for monitoring the integrity of a train | |
RU2508218C1 (en) | Train control system | |
EP3686081A1 (en) | Methods and devices for monitoring train integrity | |
RU2591551C1 (en) | Train control system on railway haul | |
WO2009089492A1 (en) | Method for the onboard determination of train detection, train integrity and positive train separation | |
RU87399U1 (en) | SAFE TRAFFIC SYSTEM FOR TRAINS NEXT TO EACH OTHER | |
CN211001362U (en) | Station staff reminding and alarming device | |
RU2400386C2 (en) | System of forced stop of engine | |
RU2800413C2 (en) | Monitoring system for railway axle and peripheral devices | |
EP3868628A1 (en) | System for monitoring a railroad axle and peripherals |