RU2766936C1

RU2766936C1 - Locomotive control and driver vigilance control device

Info

Publication number: RU2766936C1
Application number: RU2021130361A
Authority: RU
Inventors: Александр Игоревич Долгий; Михаил Григорьевич Лысиков; Алексей Валерьевич Озеров; Алексей Михайлович Ольшанский; Павел Александрович Попов; Ефим Наумович Розенберг
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2022-03-16

Abstract

FIELD: locomotive control means.

SUBSTANCE: invention relates to locomotive control and driver vigilance control means. Device contains intermodule interface (1), amplifier (2) of electropneumatic valve (3) (EPV), safe control circuit (4), central information processing modules (5) and (6) (CPM), two modules (7) and (8) for measuring motion parameters, unit (9) of path and speed sensors, two modules (10) and (11) of continuous channels of external devices (ED), receiving coils (12) of ALSN and ALS-EN, route module (13), satellite navigation receiver (14), radio channel module (15), radio modem (16), message encoding/decoding unit (17), vigilance control unit (18), engineman interface unit (19), vigilance handle (20), unmanned train driving support unit (21), consisting of two units (23) and (24) sensors for detecting and positioning obstacles on the track connected to internal communication interface (22), and memory module (25) with recorded database of actual train movement history, processors (26) and (27) for processing patterns of signals reflected from possible obstacles and from selected objects of roadside infrastructure, modules (28) and (29) of controlled artificial neural networks for recognizing obstacles and patterns of operational situations for controlling train movement, modules (30) and (31) of rigid logic control of calculation quality.

EFFECT: expansion of functionality is achieved by providing unmanned driving of trains.

1 cl, 1 dwg

Description

Устройство относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в устройствах контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста.The device relates to the field of railway automation and telemechanics and can be used in control devices for locomotive control and driver vigilance.

Известно устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с датчиками пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, соединенного с антенной спутниковой навигации, и модуль радиоканала, первый порт которого соединен с радиомодемом, выход которого соединен с радиоантенной, блок кодирования/декодирования сообщений, содержащий координатно-временную информацию, блок интерфейса машиниста и блок контроля бдительности, причем выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, блок контроля бдительности соединен с межмодульным интерфейсом и рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста (RU 106206, B61L 25/04, 10.07.2011).A control device for locomotive control and driver vigilance is known, containing an inter-module interface, an electro-pneumatic valve amplifier, the output of which is connected to the input of the electro-pneumatic valve, and the input to the output of a safe control circuit, the inputs of which are connected to the outputs of two central information processing modules that are interconnected and connected to the inter-module interface, to which two modules for measuring motion parameters are connected, the inputs of which are connected to the path and speed sensors, two modules of continuous channels of external devices, the inputs of which are connected to the receiving coils ALSN and ALS-EN, the route module connected to the first output a satellite navigation receiver connected to the satellite navigation antenna, and a radio channel module, the first port of which is connected to a radio modem, the output of which is connected to the radio antenna, a message encoding / decoding unit containing coordinate-time information, a driver interface unit and a vigilance control unit, wherein the output of the satellite navigation receiver is connected to the input of the message encoding/decoding unit, the first port of which is connected to the driver interface unit, and the second port is connected to the inter-module interface, the vigilance control unit is connected to the inter-module interface and the vigilance handle, which is connected to driver interface unit (RU 106206, B61L 25/04, 07/10/2011).

Известное устройство не осуществляет мониторинг препятствий на пути движения поезда (оказавшиеся на пути предметы, люди и животные), которые не обнаруживаются устройствами контроля свободности путевых участков от подвижного состава. По этой причине известное устройство не обеспечивает необходимый уровень безопасности движения.The known device does not monitor obstacles in the way of the train (objects, people and animals that are on the way), which are not detected by devices for monitoring the freeness of track sections from rolling stock. For this reason, the known device does not provide the necessary level of traffic safety.

В качестве прототипа выбрано устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с датчиками пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, первый порт которого соединен с радиомодемом, блок кодирования/декодирования сообщений и блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, блок цифровой обработки сигналов, первый и второй порты которого подключены соответственно к портам цифровой видеокамеры и радиолокационного измерителя дальности и скорости, а его третий порт соединен с межмодульным интерфейсом (RU133799, B61L 25/04, 27.10.2013). As a prototype, a control device for locomotive control and driver vigilance was selected, containing an intermodule interface, an electro-pneumatic valve amplifier, the output of which is connected to the input of the electro-pneumatic valve, and the input to the output of a safe control circuit, the inputs of which are connected to the outputs of two modules of the central information processing, which interconnected and connected to the intermodule interface, to which two modules for measuring motion parameters are connected, the inputs of which are connected to the path and speed sensors, two modules of continuous channels of external devices, the inputs of which are connected to the receiving coils ALSN and ALS-EN, the route module connected with the first output of the satellite navigation receiver, the radio channel module, the first port of which is connected to the radio modem, the message encoding / decoding unit and the vigilance control unit, the second output of the satellite navigation receiver is connected to the input of the message encoding / decoding unit, the first the port of which is connected to the driver's interface unit, and the second port is connected to the inter-module interface, the vigilance control unit is connected to the vigilance handle, which is connected to the driver's interface unit, the digital signal processing unit, the first and second ports of which are connected respectively to the ports of a digital video camera and a radar meter range and speed, and its third port is connected to the intermodule interface (RU133799, B61L 25/04, 10/27/2013).

Недостатком известного устройства является ограниченность области применения, обусловленная отсутствием возможности беспилотного вождения поездов.The disadvantage of the known device is the limited scope due to the lack of the possibility of unmanned driving of trains.

Технический результат заключается в расширении области применения за счет обеспечения возможности беспилотного вождения поездов.The technical result consists in expanding the scope by providing the possibility of unmanned driving of trains.

Технический результат достигается тем, что устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста, содержащее межмодульный интерфейс, усилитель электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана, а вход - с выходом безопасной схемы контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей центральной обработки информации, которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу, к которому подключены два модуля измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком датчиков пути и скорости, два модуля непрерывных каналов внешних устройств, входы которых соединены с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН, модуль маршрута, соединенный с первым выходом приемника спутниковой навигации, модуль радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом и блок кодирования/декодирования сообщений, блок контроля бдительности, второй выход приемника спутниковой навигации соединен с входом блока кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу, причем блок контроля бдительности соединен с рукояткой бдительности, которая подключена к блоку интерфейса машиниста, согласно изобретению оно снабжено блоком поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоящего из подключенных к внутреннему интерфейсу связи двух блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом и модуля памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры подключен к внутреннему интерфейсу связи, который соединен с межмодульным интерфейсом устройства.The technical result is achieved by the fact that the control device for locomotive control and driver vigilance, containing an intermodule interface, an electro-pneumatic valve amplifier, the output of which is connected to the input of the electro-pneumatic valve, and the input to the output of a safe control circuit, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of two central processing modules information, which are interconnected and connected by their ports to the inter-module interface, to which two modules for measuring motion parameters are connected, the inputs of which are connected to the block of path and speed sensors, two modules of continuous channels of external devices, the inputs of which are connected to the receiving coils ALSN and ALS- EH, route module connected to the first output of the satellite navigation receiver, radio channel module, the port of which is connected to the radio modem and message encoding / decoding unit, vigilance control unit, the second output of the satellite navigation receiver is connected to input b a message encoding/decoding unit, the first port of which is connected to the driver's interface unit, and the second port is connected to the inter-module interface, the vigilance control unit being connected to the vigilance handle, which is connected to the driver's interface unit, according to the invention, it is equipped with an unmanned train driving support unit, consisting of two blocks of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train connected to the internal communication interface and a memory module with a database of the actual history of movement along the routes of the train recorded in it, the communication port of each block of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train is connected to to the communication port of the corresponding processor for processing patterns of signals reflected from possible obstacles and from selected roadside infrastructure objects, to the other communication ports of which the module of controlled artificial neural networks for recognition is connected, respectively obstacles and patterns of operational situations for train traffic control and a module for strict logical control of the quality of the calculation, while the modules are interconnected by a communication line, an additional communication port of each processor for processing patterns of signals reflected from possible obstacles and from selected roadside infrastructure objects is connected to the internal communication interface , which is connected to the inter-module interface of the device.

На чертеже приведена схема устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста.The drawing shows a diagram of a control device for the control of the locomotive and vigilance of the driver.

Устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста содержит межмодульный интерфейс 1, усилитель 2 электропневматического клапана, выход которого соединен с входом электропневматического клапана 3 (ЭПК), а вход - с выходом безопасной схемы 4 контроля, входы которой соединены с соответствующими выходами двух модулей 5 и 6 центральной обработки информации (МЦО), которые соединены между собой и подключены своими портами к межмодульному интерфейсу 1, к которому подключены два модуля 7 и 8 измерения параметров движения, входы которых соединены с блоком 9 датчиков пути и скорости, два модуля 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств (ВУ), входы которых соединены с приемными катушками 12 АЛСН и АЛС-ЕН, модуль 13 маршрута, соединенный с первым выходом приемника 14 спутниковой навигации, модуль 15 радиоканала, порт которого соединен с радиомодемом 16, блок 17 кодирования/декодирования сообщений и блок 18 контроля бдительности, второй выход приемника 14 спутниковой навигации соединен с входом блока 17 кодирования/декодирования сообщений, первый порт которого соединен с блоком 19 интерфейса машиниста, а второй порт подключен к межмодульному интерфейсу 1, причем блок 18 контроля бдительности соединен с рукояткой 20 бдительности, которая подключена к блоку 19 интерфейса машиниста, блок 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда, состоит из подключенных к внутреннему интерфейсу 22 связи двух блоков 23 и 24 датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом (включающие оптические, и/или радио локационные, и/или ультразвуковые датчики обнаружения и позиционирования препятствий) и модуля 25 памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда, порт связи каждого блока 23 (24) датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом подключен к порту связи соответствующего процессора 26 (27) обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры, к другим портам связи которого подключены соответственно модуль 28 (29) контролируемых искусственных нейронных сетей распознавания препятствий и паттернов эксплуатационных ситуаций по управлению движением поезда и модуль 30 (31) жесткого логического контроля качества расчёта, при этом модули 28 и 30 (29 и 31) соединены между собой линией связи, дополнительный порт связи каждого процессора 26 (27) обработки паттернов сигналов отраженных от возможных препятствий и от выделенных объектов придорожной инфраструктуры подключен к внутреннему интерфейсу 22 связи, который соединен с межмодульным интерфейсом 1 устройства.The locomotive control and driver vigilance control device contains an inter-module interface 1, an electro-pneumatic valve amplifier 2, the output of which is connected to the input of the electro-pneumatic valve 3 (EPC), and the input is connected to the output of a safe control circuit 4, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of two modules 5 and 6 central information processing (MTsO), which are interconnected and connected by their ports to the inter-module interface 1, to which two modules 7 and 8 for measuring motion parameters are connected, the inputs of which are connected to the block 9 of the path and speed sensors, two modules 10 and 11 continuous channels of external devices (VU), the inputs of which are connected to the receiving coils 12 ALSN and ALS-EN, the route module 13 connected to the first output of the satellite navigation receiver 14, the radio channel module 15, the port of which is connected to the radio modem 16, the message encoding/decoding unit 17 and vigilance control unit 18, the second output of the receiver 14 satellite to navigation is connected to the input of the message encoding/decoding block 17, the first port of which is connected to the driver interface block 19, and the second port is connected to the intermodule interface 1, the vigilance control block 18 is connected to the vigilance handle 20, which is connected to the driver interface block 19, block 21 support for unmanned train driving mode, consists of two blocks 23 and 24 connected to the internal communication interface 22 for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train (including optical and / or radio location and / or ultrasonic sensors for detecting and positioning obstacles) and of the memory module 25 with the database of the actual history of movement along the routes of the train recorded in it, the communication port of each block 23 (24) of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train is connected to the communication port of the corresponding processor 26 (27) for processing patterns of signals reflected from possible obstacles and from selection of these roadside infrastructure objects, to the other communication ports of which the module 28 (29) of controlled artificial neural networks for recognizing obstacles and patterns of operational situations for controlling the movement of the train and the module 30 (31) of strict logical control of the quality of the calculation are connected, respectively, while modules 28 and 30 ( 29 and 31) are interconnected by a communication line, an additional communication port of each processor 26 (27) for processing patterns of signals reflected from possible obstacles and from selected roadside infrastructure objects is connected to the internal communication interface 22, which is connected to the intermodule interface 1 of the device.

Устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста работает следующим образом.The control device for the management of the locomotive and vigilance of the driver works as follows.

Перед каждой поездкой в базы данных модуля 13 маршрута и в модуль 25 памяти с записанной в нем базой данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда заносят актуальные данные для управления движением поезда для каждой координаты маршрута движения поезда. Before each trip, in the database of the route module 13 and in the memory module 25 with the database of the current history of movement along the train routes recorded in it, actual data is entered to control the movement of the train for each coordinate of the train route.

Сигналы АЛСН и АЛС-ЕН, через приемные катушки 12, поступают в модули 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств и дешифрируются для отображения на индикаторе блока 19 интерфейса машиниста состояния впереди расположенных участков пути и показаний путевых светофоров, а также для сообщения машинисту допустимой скорости движения поезда.The signals ALSN and ALS-EN, through the receiving coils 12, enter the modules 10 and 11 of continuous channels of external devices and are decoded to display on the indicator block 19 of the driver's interface the state of the ahead located sections of the track and indications of traffic lights, as well as to inform the driver of the permissible speed trains.

Допустимая скорость движения рассчитывается в модулях 5 и 6 центральной обработки информации, связанных с модулями 10 и 11 непрерывных каналов внешних устройств через межмодульный интерфейс 1 (например, типа CAN). Сигналы от блока 9 датчиков пути и скорости, связанных с колесами локомотива, поступают в модули 7 и 8 измерения параметров движения, которые формируют значения фактической скорости и пройденного пути. Сигналы от приемника 14 спутниковой навигации через модуль 13 маршрута поступают в модули 7 и 8 измерения параметров движения, которые на основании этих сигналов и данных из электронной карты маршрута, хранящейся в модуле 13 маршрута, определяют местоположение поезда и расстояние до мест ограничения скорости или до мест остановки перед препятствием. По этим данным модули 5 и 6 центральной обработки информации вычисляют скоростной режим движения поезда, сравнивают с допустимой скоростью и принимают, при необходимости, решения о режиме торможения.The allowable movement speed is calculated in modules 5 and 6 of the central information processing connected to modules 10 and 11 of continuous channels of external devices via inter-module interface 1 (for example, CAN type). The signals from the block 9 of the path and speed sensors associated with the wheels of the locomotive are sent to the modules 7 and 8 for measuring motion parameters, which form the values of the actual speed and the distance traveled. The signals from the satellite navigation receiver 14 through the route module 13 are sent to the modules 7 and 8 for measuring traffic parameters, which, based on these signals and data from the electronic route map stored in the route module 13, determine the location of the train and the distance to places of speed limits or to places stops in front of an obstacle. Based on these data, the modules 5 and 6 of the central information processing calculate the speed of the train, compare with the allowable speed and, if necessary, decide on the mode of braking.

Информация, касающаяся безопасности движения поезда, дублируется в модулях 5 и 6 центральной обработки информации, и циклически проверяется на соответствие безопасной схемой 4 контроля. При нарушении соответствия, безопасная схема 4 контроля воздействует на усилитель 2 электропневматического клапана 3 и, отключая питание электропневматического клапана 3, обеспечивает экстренное торможение поезда. Если в модулях 5 и 6 центральной обработки информации нет информации о получении разрешения проезда границы занятого участка пути, то после пересечения границы занятого участка пути они также воздействуют на усилитель 2 электропневматического клапана 3 и отключением его питания вызывают экстренное торможение поезда.The information relating to the safety of train traffic is duplicated in the modules 5 and 6 of the central information processing, and is cyclically checked for compliance with the safe control circuit 4. In case of violation of compliance, the safe control circuit 4 acts on the amplifier 2 of the electro-pneumatic valve 3 and, by turning off the power of the electro-pneumatic valve 3, provides emergency braking of the train. If the modules 5 and 6 of the central information processing do not have information about obtaining permission to pass the border of the busy section of the track, then after crossing the border of the busy section of the track, they also act on the amplifier 2 of the electro-pneumatic valve 3 and, by turning off its power, cause an emergency braking of the train.

В процессе движения поезда блок 18 контроля бдительности, через межмодульный интерфейс 1 и блок 17 кодирования/декодирования сообщений, выдает на блок 19 интерфейса машиниста сигнал на подтверждение бдительности. Машинист подтверждает свою бдительность нажатием рукоятки 20 бдительности, сигналы с выходов которой поступают на вход блока 18 контроля бдительности и на блок 19 интерфейса машиниста, который через блок 17 кодирования/декодирования сообщений и межмодульный интерфейс 1 передает эту информацию в модули 5 и 6 центральной обработки информации. При отсутствии подтверждения бдительности безопасная схема 4 контроля воздействует на усилитель 2 электропневматического клапана 3. При отключении питания электропневматического клапана 3 происходит экстренное торможение поезда. В процессе управления поездом машинист запрашивает разрешение диспетчера на выполнение стандартных действий по управлению движением поезда, в предусмотренных инструкциями ситуациях, путем нажатия соответствующих клавиш функциональной клавиатуры, входящей в состав блока 19 интерфейса машиниста.During the movement of the train, the vigilance control unit 18, through the inter-module interface 1 and the message encoding/decoding unit 17, issues a vigilance confirmation signal to the driver interface unit 19. The driver confirms his vigilance by pressing the vigilance handle 20, the signals from the outputs of which are fed to the input of the vigilance control unit 18 and to the driver interface unit 19, which, through the message encoding/decoding unit 17 and the intermodule interface 1, transmits this information to modules 5 and 6 of the central information processing . In the absence of confirmation of vigilance, the safe control circuit 4 acts on the amplifier 2 of the electro-pneumatic valve 3. When the power of the electro-pneumatic valve 3 is turned off, an emergency braking of the train occurs. In the process of controlling the train, the driver requests the permission of the dispatcher to perform standard actions to control the movement of the train, in the situations provided for by the instructions, by pressing the corresponding keys of the functional keyboard, which is part of the block 19 of the driver's interface.

Радиосигналы через радиомодем 16 поступают в модуль 15 радиоканала, который выделяет из них кодированную цифровую информацию, передаваемую из диспетчерского центра управления движением. В обратном направлении в диспетчерский центр управления поступает кодированная информация, связанная с передачей параметров движения поезда и с запросами к поездному диспетчеру от машиниста поезда. В частности, при запросе от машиниста к поездному диспетчеру на разрешение проезда границы занятого путевого участка, на первый вход блока 17 кодирования/декодирования сообщений, содержащего координатно-временную информацию, поступает команда от блока 19 интерфейса машиниста. По команде на втором входе блока 17 кодирования/декодирования сообщений с выхода приемника спутниковой навигации 14 считывается координата и текущее время соответствующие моменту нажатия клавиши функциональной клавиатуры. Они используются блоком 17 кодирования/декодирования сообщений как часть кодированного запроса, который блок 17 кодирования/декодирования сообщений формирует и через межмодульный интерфейс 1, модуль радиоканала 15 и радиомодем 16 передает в центр диспетчерского управления. При декодировании сообщения в аппаратуре центра диспетчерского управления эта часть информации сопоставляется с информацией о местонахождении поезда в текущий момент времени, получаемой от напольных устройств ДЦ (рельсовые цепи, счетчики осей, считыватели номеров вагонов и т.д.). Этим обеспечивается дополнительный контроль правильности приходящей с локомотива информации. При передаче команды разрешающей проследование границы занятого блок - участка координата и текущее время из запроса служит ключом для кодирования сообщения. Одновременно с разрешением на локомотив поступает информация о длительности периода времени, в течение которого разрешение действует. При этом отсчет времени производится от момента времени передачи исходного запроса с поезда. На локомотиве блок 17 кодирования/декодирования сообщений, содержащий координатно-временную информацию, получает сообщение от поездного диспетчера и использует координатно-временную информацию из исходного запроса в качестве ключа для декодирования ответа от диспетчера.The radio signals through the radio modem 16 enter the module 15 of the radio channel, which extracts from them the encoded digital information transmitted from the traffic control center. In the opposite direction, the dispatch control center receives coded information related to the transmission of train movement parameters and requests to the train dispatcher from the train driver. In particular, when a driver requests a train dispatcher to allow the border of an occupied track section to pass, the first input of the message encoding/decoding block 17 containing coordinate-time information receives a command from the driver interface block 19. On command at the second input of the block 17 encoding/decoding messages from the output of the satellite navigation receiver 14 is read the coordinate and the current time corresponding to the moment the key of the functional keyboard is pressed. They are used by the message encoding/decoding unit 17 as part of an encoded request, which the message encoding/decoding unit 17 generates and transmits via the inter-module interface 1, the radio channel module 15 and the radio modem 16 to the dispatch control center. When decoding the message in the equipment of the dispatching control center, this part of the information is compared with information about the location of the train at the current moment of time received from floor devices of the DC (rail circuits, axle counters, readers of car numbers, etc.). This provides additional control over the correctness of the information coming from the locomotive. When sending a command allowing the passage of the boundary of an occupied block - section, the coordinate and current time from the request serve as the key for encoding the message. Simultaneously with the permit, the locomotive receives information about the duration of the period during which the permit is valid. In this case, the time is counted from the moment of transmission of the initial request from the train. On the locomotive, the message encoder/decoder 17 containing the time-position information receives a message from the train dispatcher and uses the time-position information from the original request as a key to decode the response from the dispatcher.

Модули 5 и 6 центральной обработки информации определяют скорость сближения с препятствием, вид и поведение препятствия для отображения ситуации машинисту блоком 19 интерфейса машиниста. В зависимости от выбранных алгоритмов эти данные используются для информирования машиниста с проверкой его бдительности, например, посредством требований нажатия рукоятки 20 бдительности и/или для подачи предупредительных гудков и речевых и световых сигналов (или, например, специальных сигналов отпугивания крупных животных), и/или активизации средств предупреждения столкновения (подушки безопасности, выдвижные бамперы и т.д.), и/или автоматического экстренного торможения поезда. Аналогичные действия выполняются устройством автоматически при беспилотным режиме ведения поезда.The modules 5 and 6 of the central information processing determine the speed of approach to the obstacle, the type and behavior of the obstacle to display the situation to the driver by the block 19 of the driver's interface. Depending on the selected algorithms, this data is used to inform the driver with a check of his vigilance, for example, by requiring the vigilance handle 20 to be pressed and/or to issue warning beeps and speech and light signals (or, for example, special signals to scare away large animals), and / or activation of collision avoidance means (airbags, retractable bumpers, etc.), and/or automatic emergency braking of the train. Similar actions are performed by the device automatically in the unmanned mode of the train.

Процессоры 26 и 27 в блоке 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда управляют работой первого 23 и второго 24 блоков датчиков обнаружения и позиционирования препятствий на пути перед поездом, а также модулей 28 и 29 контролируемых искусственных нейронных сетей (ИНС) и модулей 30, 31 жесткого логического контроля качества расчёта ИНС, а также управляют обменом информацией этих модулей с соответствующими модулями 5 и 6 центральной обработки информации. The processors 26 and 27 in the support unit 21 of the unmanned mode of driving the train control the operation of the first 23 and second 24 blocks of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train, as well as modules 28 and 29 of controlled artificial neural networks (INS) and modules 30, 31 of hard logic quality control of the ANN calculation, as well as manage the exchange of information between these modules and the corresponding modules 5 and 6 of the central information processing.

Блок 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда автоматически распознает препятствия на пути движения поезда, вычисляет их координаты и распознает эксплуатационные ситуации для выработки исторически оправданных режимов ведения, используя при этом данные хранящиеся в модуле 25 памяти, в котором записана база данных актуальной истории движения по маршрутам следования поезда. Unit 21 for supporting the unmanned mode of driving the train automatically recognizes obstacles in the way of the train, calculates their coordinates and recognizes operational situations to develop historically justified driving modes, using the data stored in the memory module 25, in which the database of the current history of movement along the routes is recorded trains.

Модули 28 и 29 контролируемых ИНС по синхронным периодическим запросам от модулей 5 и 6 центральной обработки информации МЦО, не реже чем каждые 0.25 сек, выдают пакеты цифровых данных с результатами своей работы для дальнейшего использования в модулях 5 и 6 центральной обработки информации. Модули 28 и 29 контролируемых ИНС выдают эти данные только при условии разрешений от соответствующих первого 30 и второго 31 модулей жесткого логического контроля качества расчёта ИНС. Модули 30 и 31 каждый раз перед выдачей разрешений соответствующим модулям 28 и 29 контролируемых ИНС тестируют правильность их работы на наборах данных полученных при распознавании выделенных опорных объектов придорожной инфраструктуры по маршрутам движения и образцовых паттернов управления движением поезда, выработанных заранее при тренировочных и реальных исторических эксплуатационных ситуациях. Эти наборы данных хранятся в базе данных модуля 25 памяти. Modules 28 and 29 of the controlled INS, upon synchronous periodic requests from modules 5 and 6 of the central information processing of the MCO, at least every 0.25 seconds, issue digital data packets with the results of their work for further use in modules 5 and 6 of the central information processing. Modules 28 and 29 of the controlled ANNs issue these data only if permissions are given by the respective first 30 and second 31 modules of the strict logical control of the quality of the calculation of the ANN. Modules 30 and 31, each time before issuing permits to the corresponding modules 28 and 29 of the controlled INS, test the correctness of their work on data sets obtained by recognizing selected roadside infrastructure reference objects along the routes and exemplary train traffic control patterns developed in advance during training and real historical operational situations . These data sets are stored in the database of the memory module 25 .

Если пакеты данных, полученные модулями 5 и 6 центральной обработки информации из блока 21 проходят проверку на совпадение безопасной схемой 4 контроля, то полученная от блока 21 модулями 5 и 6 информация используется для управления движением поезда, а если не проходят проверку, то эта информация отклоняется. If the data packets received by modules 5 and 6 of the central information processing from block 21 pass the check for a match by the secure control circuit 4, then the information received from block 21 by modules 5 and 6 is used to control the movement of the train, and if they do not pass the check, then this information is rejected .

В беспилотном режиме ведения поезда, в процессе работы блока 21, модули 28 и 29 контролируемых ИНС выдают результаты своей работы для дальнейшего использования в модулях 5 и 6 центральной обработки информации с добавлением проверочной информации от соответствующих модулей 30, 31. Эти данные синхронно запрашиваются из блока 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда модулями 5 и 6 центральной обработки информации, например, не реже чем каждые 0.25 сек. По этим запросам результаты работы модулей в блоке 21 поддержки беспилотного режима ведения поезда синхронно передаются в интерфейс 1 в виде кодовых векторов, содержащих рабочую и контрольную информацию. Алгоритмы обработки информации процессорами 26 и 27 также как и структуры и алгоритмы работы управляемых ими модулей 28-31 и используемые ими данные из базы данных модуля 25 памяти для достижения требований полноты безопасности выполнены максимально различными и не зависимыми друг от друга на всех программных и аппаратных путях преобразования их к конечному результату, являются разными и максимально независимыми друг от друга. Это обеспечивает возможность до синхронной проверки полного совпадения этих векторов модулями 5 и 6 центральной обработки информации вместе с безопасной схемой 4 контроля, снизить вероятность одинаковых ошибок в каналах обработки информации, вызывающих опасные отказы до требований полноты безопасности на уровне SIL4. Только конечные результаты работы блока 21, передаваемые в модули 5 и 6 центральной обработки информации, для возможности проверки на совпадение безопасной схемой 4 контроля приводятся к сопоставимому виду. In the unmanned train driving mode, during the operation of block 21, modules 28 and 29 of the controlled ANNs issue the results of their work for further use in modules 5 and 6 of the central information processing with the addition of verification information from the corresponding modules 30, 31. These data are synchronously requested from the block 21 support for the unmanned mode of driving the train by modules 5 and 6 of the central information processing, for example, at least every 0.25 sec. According to these requests, the results of the work of the modules in the block 21 of the support for the unmanned mode of driving the train are synchronously transmitted to the interface 1 in the form of code vectors containing working and control information. The algorithms for processing information by processors 26 and 27 as well as the structures and algorithms of the modules 28-31 controlled by them and the data they use from the database of the memory module 25 to achieve safety integrity requirements are made as different as possible and independent of each other on all software and hardware paths their transformations to the final result are different and maximally independent of each other. This makes it possible to synchronously check the complete coincidence of these vectors by the modules 5 and 6 of the central information processing, together with the safe control circuit 4, to reduce the likelihood of identical errors in the information processing channels that cause dangerous failures to safety integrity requirements at the SIL4 level. Only the final results of the operation of block 21, transmitted to the modules 5 and 6 of the central information processing, for the possibility of checking for a match by a safe control circuit 4, are brought to a comparable form.

После синхронной проверки полного совпадения этих данных, они в каждом очередном цикле между проверками независимо могут использоваться модулями 5 и 6 центральной обработки информации для решения задач беспилотного режима ведения поезда.After a synchronous check of the complete coincidence of these data, they can be independently used by the modules 5 and 6 of the central information processing in each next cycle between checks to solve the problems of an unmanned train driving mode.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет расширить область применения за счет обеспечения возможности беспилотного вождения поездов.Thus, the proposed invention allows to expand the scope by providing the possibility of unmanned driving of trains.

Claims

Control device for locomotive control and driver vigilance, comprising an inter-module interface, an electro-pneumatic valve amplifier, the output of which is connected to the input of the electro-pneumatic valve, and the input to the output of a safe control circuit, the inputs of which are connected to the corresponding outputs of two modules of the central information processing, which are interconnected and are connected by their ports to the intermodule interface, to which two modules for measuring motion parameters are connected, the inputs of which are connected to the block of distance and speed sensors, two modules of continuous channels of external devices, the inputs of which are connected to the receiving coils ALSN and ALS-EN, the route module connected with the first output of the satellite navigation receiver, the radio channel module, the port of which is connected to the radio modem, the message encoding/decoding unit and the vigilance control unit, the second output of the satellite navigation receiver is connected to the input of the message encoding/decoding unit, the first port of which is connected to the driver's interface unit, and the second port is connected to the inter-module interface, the vigilance control unit is connected to the vigilance handle, which is connected to the driver's interface unit, characterized in that it is equipped with an unmanned train driving support unit, consisting of connected to to the internal communication interface of two blocks of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train and a memory module with a database of the actual history of movement along the routes of the train recorded in it, the communication port of each block of sensors for detecting and positioning obstacles on the way in front of the train is connected to the communication port of the corresponding processor processing of patterns of signals reflected from possible obstacles and from selected objects of roadside infrastructure, to other communication ports of which, respectively, a module of controlled artificial neural networks for recognizing obstacles and patterns of operation is connected. ion situations for train traffic control and a module for strict logical control of the calculation quality, while the modules are interconnected by a communication line, an additional communication port of each processor for processing signal patterns reflected from possible obstacles and from selected roadside infrastructure objects is connected to an internal communication interface, which connected to the inter-module interface of the device.