SK1362017U1 - Elektronický projekčný systém pre železnice - Google Patents

Abstract

Elektronický projekčný systém pre železnice pozostáva z počítača (1) prepojeného komunikačným rozhraním s mobilným zariadením (2) s pozičným senzorom (3) a dotykovým displejom alebo klávesnicou na potvrdenie identity prvkov v koľajisku a priradenie pozičnej súradnice. Mobilným zariadením (2) môže byť napr. priemyselný počítač, mobilný počítač, tablet alebo smartfón. Vhodný je taký senzor (3), ktorý na výstupe poskytuje údaj o geografickej polohe, napr. senzor GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou Navigation Satellite System alebo Indian Regional Navigation Satellite System. Elektronický projekčný systém pre železnice slúži na modelovanie siete koľajiska, generovanie vlakových a posunových ciest pre stavadlo, generovanie predpripravených tabuliek zameraných vzdialeností pre ETCS, verifikáciu vzdialeností prvkov.

Description

Oblasť techniky

Elektronický projekčný systém je určený pre zjednodušenie práce pri projekcii vlakových a posunových jazdných ciest pre stavadlo, ku generovaniu tabuliek nameraných vzdialenosti pre ETCS, a verifikácii pozícií vonkajších prvkov (návestidiel, výhybiek, koľají, priecestí, križovatiek, traťových podmienok).

Doterajší stav techniky

Pre projektovanie reléového alebo elektronického stavadla, ETCS (European Train Control Systém - európsky vlakový zabezpečovač) je potrebných veľa vstupných podkladov resp. údajov. Najznámejšími podkladmi je záverová tabuľka, tabuľka jazdných ciest, tabuľky návestidiel, rýchlostí. Pre ETCS je to tabuľka zameraných vzdialeností, sklonu trate, tabuľky dodatočných informácii napr. traťových podmienok. Z hľadiska kombinatoriky je tabuľka jazdných ciest najrozsiahlejšia a môže mať v prípade veľkej železničnej stanice niekoľko tisíc kombinácií jazdných ciest. Počet jázd je závislý od počtu návestidiel, ale aj od počtu výhybiek ktoré značne zvyšujú počet variantných jázd tzv. „obchádzkových“ jázd, keď od jedného štartovacieho návestidla po druhé cieľové návestidlo vedie veľa obchádzkových jázd cez rôzne výhybky. Pre veľkú stanicu je počet kombinácií niekoľko tisíc. Tieto údaje sú dodávané vo formátoch ktoré sú historicky zadefinované veľa desaťročí. Zväčša sa jedná o železničiarske plány ktoré sú dodávané zhotoviteľovi stavadla v papierovej forme. Pre ETCS sa v niektorých prípadoch dodávajú podklady aj vo formátoch ktoré sú elektronicky spracovateľné t. j. načítateľné do počítača, ale formát dát je často nemožné elektronicky spracovať nakoľko je tu napr. množstvo syntaktických chýb, chýbajúce údaje napr. chýba celistvosť údajov. Tak je nutné ručne prerobiť podklady do správneho formátu. To je spojené s vyšším časovým úsilím na prácu a zároveň pri manuálnom upravovaní dát do správneho formátu s a môžu vytvoriť ďalšie nové chyby.

Po vyhotovení plánov a tabuliek je nutné tieto údaje verifikovať, ale veľakrát sa to robí len manuálne. Možnosť elektronickej verifikácie chýba.

Podstata technického riešenia

Uvedené nedostatky odstraňuje elektronický projekčný systém, ktorého princíp spočíva v technickom zariadení z obr. 1.

Pre tvorbu moderných podkladov sa topológia koľajiska (situačná schéma) vymodeluje v programe v počítači, to znamená že sa v počítači vytvorí sieť prvkov ktorá zodpovedá reálnemu koľajisku. Prvkami sú návestidlá, výhybky, križovatky, koľaje, priecestia, traťové podmienky, body variantných jázd. Tieto prvky sú navzájom spojné koľajiskom (vetvami siete) so svojimi susedmi z obr. 2. Program v počítači na základe tejto siete vygeneruje všetky možné kombinácie vlakových a posunových ciest. Vlaková a posunová cesta je železničiarsky pojem, ktorý je daný štartovacím návestidlom, výhybkami ktoré sú medzi štartovacím a cieľovým návestidlom, cieľovým návestidlom a preklzovou dráhou, ktorá je za cieľovým návestidlom Odkaz na wikipédiu: https://cs.wkapedia.org/wkii/Vlakov%C3%A1 cesta Vlakové cesty slúži na premávku vlakov osobnej a aj nákladnej dopravy a slúžia na zabezpečenie jázd vlakov medzi dopravia mi. Posunové cesty slúžia pre posunujúce diely, ktoré môžu byť len z HDV (hnacími dráhovými vozidlami napr. lokomotívy) alebo zo súprav z vlakov osobnej a aj nákladnej dopravy. Posunové cesty slúžia na posun v rámci stanice.

Vlakové cesty sa začínajú aj končia hlavným návestidlom (vlakovým návestidlom), ale nikdy nezačínajú a nekončia posunovým návestidlom Posunové cesty sa začínajú a končia posunovým návestidlom alebo kombinovaným návestidlom. Kombinované návestidlo je hlavné návestidlo ktoré slúži aj ako posunové návestidlo.

Program na základe siete prvkov generuje jednoduché jazdy t. j. štart - cieľ, alebo zložené jazdy t. j. štart medzicieľ (alebo viac medzicieľov) - cieľ. Pre variantné jazdy je možné definovať cez ktoré prvky (návestidlá, koľaje, výhybky) sa má variantná cesta generovať. Dôležitou funkciou programu je možnosť zvoliť ktorá cesta je pravidelná tzv. predvolená a tiež je možné určité cesty vylúčiť t. j. zakázať vedenie jázd cez určité prvky (výhybky, návestidlá, koľaje). Napr. na ľubovoľnú výhybku sa nastaví STOP prejazdy napr. vpravo, a program automaticky vylúči všetky jazdné cesty ktoré prechádzali touto výhybkou. Pri cieľovom návestidle je možné priradiť preklzovú dráhu a vyznačiť z ktorých prvkov sa skladá (výhybky, koľaj). Výsledkom takéhoto postupu je transparentné generovanie vlakových a posunových jázd bezchybnej kvality. Pri ručnom vytváraní papierových podkladov dochádza k chybám zavinenou ľudskou nepozornosťou.

Ak sa vonkajšia topológia koľajiska zmení napr. v koľajisku pribudne alebo sa odoberie návestidlo, výhybka, koľaj, a zmena sa prenesie do siete prvkov v programe, tak sa automaticky vygenerujú desiatky, stovky a pri veľkých staniciach tisícky jázd automaticky. Táto elektronická metóda generovania jázd je podstatne jednoduchšia ako ručne upravovať množstvo plánov.

SK 136-2017 U1

Okrem tabuliek jazdných ciest je možné generovať pred pripravené tabuľky pre vyplnenie zameraných vzdialeností pre ETCS. Výhoda elektronicky generovaných tabuliek spočíva v tom, že odpadá problém s nekompatibilitou spätného načítania. Jedná sa iba o tabuľky bez hodnôt vzájomných vzdialeností susedných prvkov (návestidiel, výhybiek, križovatiek, priecestí). Hodnoty vzdialeností sa zistia meraním napr manuálne alebo meracím vlakom a doplnia sa do tabuliek. Tabuľka slúži ako pred pripravený podkladový dokument ktorý definuje kde sa má meranie vykonať. Pri použití predpripravených tabuliek sa zníži chybovosť zavarená ľudským faktorom V prípade použitia meracieho vlaku je možné generovať v tabuľke zameraných vzdialeností aj zodpovedajúce jazdné cesty, ktoré je nutné postaviť na stavadle pre vykonanie jednotlivých meraní.

Ďalšou funkciou elektronického projekčného systému je verifikácia vzdialeností prvkov (návestidlá, výhybky, križovatky, koľaje, priecestia, traťové podmienky) a kontrola poradia prvkov v koľajisku pomocou mobilného zariadenia s pozičným senzorom napr GPS senzorom Predpripravené tabuľky zameraných vzdialeností sa naplnia reálnymi nameranými vzájomnými vzdialenosťami prvkov (návestidlami, výhybkami, križovatiek, priecestí) a spätne sa načítajú do programu elektronického pozičného systému na počítači. Cez komunikačné rozhranie sa sieť prvkov (návestidlá, výhybky, križovatky, koľaje, priecestia, traťové podmienky) umies tnia (aktualizujú) do mobilného zariadenia zo zabrazovacou jednotkou (dotykovým display -om). Minimálne 3 prvky (napr. 3 návestidlá) sa ohodnotia reálnymi GPS súradnicami, aby bolo možné vypočítať súradnice ďalších prvkov.

Mobilné zariadenie s pozičným senzorom sa umiestni do testovacej lokomotívy alebo sa manuálne nesie po koľajisku a je obsluhovaný školeným personálom Program resp. mobilná aplikácia ktorá je spustená v mobilnom zariadení s pozičným senzorom vie určiť a zobraziť na display -i kde sa GPS mobilné zariadenie nachádza, pri ktorom prvku v koľajisku. Týmto spôsobom je možné verifikovať či poradie prvkov v programe sa zhoduje s poradím prvkov v koľajisku, či nedošlo napr. k nejakej zámene prvkov koľajiska. Mobilná aplikácia vie verifikovať pomocou rozdielu pozičných súradníc aj vzdialenosti prvkov, ale len s určitou odchýlkou ktorú má samotný pozičný senzor. Princíp spočíva vtom, že obsluhujúci personál v momente prechodu daného prvku (návestidlá, výhybky, križovatky, koľaje, priecestia, traťovej podmienky) jeho totožnosť potvrdí. V tomto okamihu sa porovnáva reálna nameraná pozícia zo satelitu s hodnotou v mobilnej aplikácii. Ak by mobilná aplikácia zistila väčšiu odchýlku ako je odchýlka pozičného senzora, vypíše sa tento rozdiel do verifikačného protokolu. Preto sa odporúča použiť čo najpresnejší pozičný senzor, resp. použiť pozičný systém, ktorý má lepšiu presnosť.

Prehľad obrázkov na výkres och

Technické riešenia je bližšie vysvetlené na príklade uskutočnenia pomocou pripojených výkresov a následného opisu. Na obr. 1. je počítač prepojený cez komunikačné rozhranie s mobilným zariadením s pozičným senzorom Na obr. 2 je príklad vymodelovanej siete prvkov v počítači elektronického projekčného systému.

Príklady uskutočnenia

Zariadenie podľa obr. 1 pozostáva z počítača 1 a mobilného zariadenia 2 s dotykovým display-om alebo s klávesnicou a pozičným senzorom 3. Na počítači 1 je spustený program elektronického projekčného systému pre železnice. Reálna topológia koľajiska (situačná schéma) sa vymodeluje v programe v počítači pomocou prvkov (návestidlá 4, výhybky 5, križovatky, koľají 6, priecestia, traťové podmienky, body variantných jázd), to znamená že sa v počítači vytvorí sieť prvkov ktorá zodpovedá reálnemu koľajisku. Príklad takejto vymodelovanej siete je na obr. 2. Jednotlivé prvky sú navzájom spojené koľajiskom (vetvami siete) a výhybkami (body vetvenia) so svojimi susednými pivkami. U návestidiel sa v programe definuje či sa jedná o hlavné návestidlo, posunové návestidlo alebo kombinované návestidlo. Program v počítači 1 na základe tejto siete pozná všetky prvky v koľajisku, ich vzájomné prepojenie a podľa tejto siete prvkov generuje vlakové jazdné cesty a posunové jazdné cesty pre stavadlo.

Program v počítači 1 generuje tiež pred pripravené tabuľky zameraných vzdialeností pre ETCS. Tabuľka slúži ako pred pripravený podkladový dokument ktorý definuje kde sa má meranie vykonať. Jedná sa o tabuľky bez hodnôt vzájomných vzdialeností susedných prvkov (návestidiel 4, výhybiek 5, križovatiek, priecestí, traťových podmienok). Tabuľky je nutné doplniť skutočnými nameranými hodnotami vzdialeností prvkov, ktoré sa zistia meraním napr. manuálne alebo meracím vlakom Doplnené tabuľky s reálnymi nameranými vzdialenosťami sa načítajú spätne do programu v počítači 1. Program tým získa informáciu o skutočných vzdialenostiach prvkov. Cez komunikačné rozhranie sa sieť prvkov (návestidlá 4, výhybky 5, križovatky, koľaje 6, priecestia, traťové podmienky) umiestnia (aktualizujú) do mobilného zariadenia 2 zo zabrazo

S K136-2017 U1 vacou jednotkou (dotykovým display-om) a pozičným senzorom 3. Minimálne 3 prvky sa ohodnotia reálnymi GPS súradnicami, aby bolo aby bolo možné v mobilnom zariadení 2 vypočítať súradnice ďalších prvkov.

Mobilné zariadenie 2 s pozičným senzorom 3 sa umiestni do testovacej lokomotívy alebo sa manuálne nesie po koľajisku a je obsluhovaný školeným personálom Mobilným zariadením 2 môže byť napr. priemyselný počítač, mobilný počítač (notebook), tablet alebo smartfón. Program resp. mobilná aplikácia ktorá je spustená v mobilnom zariadení 2 s pozičným senzorom 3 vie určiť a zobraziť na display-i kde sa mobilné zariadenie 2 nachádza, pri ktorom prvku. Týmto spôsobom je možné verifikovať či poradie prvkov v programe sa zhoduje s poradím prvkov v koľajisku, či nedošlo napr. k nejakej zámene prvkov. Mobilná aplikácia vie verifikovať pomocou rozdielu pozičných súradníc aj vzdialenosti prvkov, ale len s určitou odchýlkou ktorú má samotný pozičný senzor 3. Princíp spočíva vtom, že obsluhujúci personál v momente prechodu daného prvku (návestidlá 4, výhybky 5, križovatky, koľaje 6, priecestia, traťové podmienky) potvrdí totožnosť prvku na dotykovom disply-i alebo pomocou klávesnice. V tomto okamihu sa porovnáva reálna načítaná pozícia zo satelitu s hodnotou v mobilnom zariadení 2. Ak by mobilná aplikácia zistila väčšiu odchýlku ako je odchýlka pozičného senzora 3, vypíše sa tento rozdiel do verifikačného protokolu. Preto sa odporúča použiť čo najpresnejší pozičný senzor, resp. použiť pozičný systém, ktorý ma lepšiu presnosť. Vhodný je taký senzor 3, ktorý na výstupe poskytuje údaj o geografickej polohe t. j. údaj o zemepisnej šírke a dĺžke. V reálnej praxi je možné použiť rôzne pozičné senzory napr. na území Cíny je to pozičný senzor BeiDou Navigation Satellite Systém, na území Indie je to Indický regionálny navigačný systém Indián Regional Navigation Satellite Systém (IRNSS). Ďalej je možné použiť európsky globálny pozičný systém Galileo (vznikol ako alternatíva ku GPS) alebo ruský systém Gonass (globálny navigačný satelitný systém).

Claims (10)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Elektronický projekčný systém pre železnice, vyznačujúci sa tým, že pozostáva z počítača (1) prepojeného komunikačným rozhraním s mobilným zariadením (2) s pozičným senzorom (3) a dotykovým display-om alebo klávesnicou na potvrdenie identity prvkov v koľajisku a priradenie pozičnej súradnice.
2. 2. Zariadenie podľa nároku 1, vyz načujúce sa tým, že mobilným zariadením (2) je priemyselný počítač.
3. 3. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že mobilným zariadením (2) je mobilný počítač.
4. 4. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že mobilným zariadením (2) je tablet.
5. 5. Zariadenie podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že mobilným zariadením (2) je smartfón.
6. 6. Zariadenie podľa nároku 1, 2, 3, 4, alebo 5, vyznačujúce sa tým, že pozičným senzorom (3) je GPS senzor
7. 7. Zariadenie podľa nároku 1, 2, 3, 4, 5, alebo 6, vyznačujúce sa tým, že pozičným senzorom (3) je senzor Galileo.
8. 8. Zariadenie podľa nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, alebo 7, vyznačujúce sa tým, že pozičným senzorom (3) je senzor GLONASS.
9. 9. Zariadenie podľa nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, alebo 8, vyznačujúce sa tým, že pozičným senzorom (3) je senzor BeiDou Navigation Satellite Svstem
10. 10. Zariadenie podľa nároku 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 alebo 9, vyznačujúce sa tým, že pozičným senzorom (3) je senzor Indián Regional Navigation Satellite Svstem.