УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ И ОСТАНОВКИ ПОЕЗДА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЕЗДОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Российский патент 2009 года по МПК B61L23/14 B61L3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству автоматической защиты и остановки поезда (ATPS). В частности, данное изобретение относится к устройству защиты и остановки поезда, имеющему функции как автоматической защиты поезда (АТР), так и автоматической остановки поезда (ATS) посредством добавления электромагнитного К-индуктора на земле, который способен передавать наземную информацию с использованием передачи данных через небольшой воздушный зазор, и пакета наземной информации в памяти в поезде.

Уровень техники

Обычно устройство, передающее наземную информацию для автоматической остановки поезда, называют электромагнитным индуктором (balise). Индуктор является устройством для передачи из наземного оборудования в бортовое оборудование данных наземной информации, такой как рабочие наземные условия, расстояние и положение сигнального огня и целевая скорость.

К-индуктор, выполненный согласно данному изобретению в качестве части имеющейся системы защиты поезда, является индуктором, интегрирующим радиомаяк, метку (ретранслятор или катушка), плату или терминал. В частности, он включает евроиндуктор и называется в данном изобретении К-индуктором.

На обычном участке железной дороги имеется много проблем, таких как проблема узких мест и нарушение безопасности, вызванные большой нагрузкой и скоростью движения. Таким образом, необходимо сокращать время работы, обеспечивать рабочую информацию и обеспечивать надежную работу в качестве вспомогательной функции. При улучшении обычной железной дороги для работы с высокими скоростями необходимо разработать устройство автоматической защиты и остановки поезда, способное работать при скоростях свыше 200 км/ч.

В частности, необходимо контролировать подлежащее прохождению расстояние посредством предоставления наземной информации для обеспечения надежности и использовать способ связи для обеспечения надежной связи в небольшом пространстве воздушного зазора.

В обычном способе связи, выполняемом через пространство, используются характеристики распространения электромагнитной волны. Это является предпочтительным для большого расстояния распространения, но не гарантирует надежность и безопасность.

В последнее время разработан способ связи, приспособленный для плат, с использованием передачи данных через узкое пространство. Однако этот способ связи имеет очень низкую скорость связи, так что его трудно использовать для высокоскоростных транспортных средств, таких как поезд.

В частности, имеется недостаток, состоящий в том, что ширина полосы системы автоматической остановки поезда, которая широко распространена в национальной системе сигнализации, имеет очень низкую скорость связи.

В то же время способ связи, используемый для получения информации с целью анализа абсолютного положения в системе управления сигналами на железной дороге, требует высокой скорости передачи данных, высокой надежности и безопасности.

Передача данных через узкое пространство в основном используется для прямой связи, требующей безопасности и надежности по сравнению со связью на дальние расстояния с использованием распространения в свободном пространстве.

Устройство связи через узкое пространство, используемое для высокочастотной идентификации, включает основное устройство (считыватель) для обеспечения энергии и сбора данных и индуктор, снабжаемый энергией и несущей частотой, для передачи удерживаемых данных.

Раскрытие изобретения

Обычная связь через узкое пространство имеет недостатки, заключающиеся в зависимости скорости и расстояния передачи данных от используемой частоты, в частности, скорость передачи данных очень мала при низкой частоте.

Для управления поездом требуется высокая надежность и безопасность, и хотя ретранслятор, индуктор или метка приспособлены для системы автоматической защиты поезда, они не показывают требующихся характеристик в отношении скорости передачи данных, надежности и безопасности при обычной ширине полосы частот системы автоматической остановки поезда.

Скорость передачи данных ограничена даже для высокочастотной идентификации, так что она тем более ограничена в применениях, требующих обработки большого массива данных. В соответствии с этим ограничено применение обычной техники в индукторе, требующем высокой надежности и безопасности.

Для достижения указанных выше целей данное изобретение предлагает устройство автоматической защиты и остановки поезда, включающее функции системы автоматической защиты поезда и системы автоматической остановки поезда посредством установки К-индуктора в наземном оборудовании для передачи наземной информации с использованием способа передачи данных и добавления на поезде пакета памяти для наземной информации. В частности, автоматическая остановка поезда с информационной точки зрения осуществляется посредством дополнения передачи данных к концепции автономной частоты системы автоматической остановки поезда с целью получения предельной скорости и расстояния, подлежащего прохождению.

Кроме того, данное изобретение имеет функции обеспечения бортовой рабочей информацией, добавления вспомогательной операции, самотестирования системы перед работой и сохранения рабочих записей.

Согласно данному изобретению можно осуществлять функции автоматической защиты поезда и автоматической остановки поезда с использованием способа передачи данных. В частности, бортовое оборудование системы автоматической защиты поезда определяет предельную рабочую скорость, уменьшает рабочую скорость ниже предельной скорости или включает систему аварийного торможения, когда рабочая скорость превышает предельную скорость, а затем выключает постоянное торможение или режим торможения, когда скорость падает ниже предельной скорости. Устройство автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению имеет функцию обеспечения бортовой рабочей информации, функцию вспомогательной операции и функцию самотестирования для тестирования системы перед отходом поезда, и функцию запоминания записей и сохранения рабочих записей с целью эффективного управления скоростью на участке дороги в соответствии с частотой системы автоматической остановки поезда.

Поскольку в устройстве автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению используется способ передачи данных без источника электропитания, то можно обеспечивать высокую безопасность и надежность во время высокоскоростной связи в каждой частотной полосе.

Кроме того, согласно данному изобретению можно увеличить использование рельс посредством увеличения эффективности контроля расстояния, подлежащего прохождению, с помощью наземной информации и дополнительно к этому повысить устойчивость и точность управления поездом посредством проверки положений поезда в различных точках с использованием радиомаяка, К-индуктора, измерителя скорости и/или приемника GPS. В частности, можно передавать большие массивы данных посредством выбора частот в соответствии с количеством информации и улучшать устойчивость с помощью защиты от несрабатывания и неправильной работы.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображено:

фиг.1 - блок-схема устройства автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению;

фиг.2 - принципиальная схема системы передачи данных через узкое пространство;

фиг.3 - блок-схема контроллера расстояния до цели основного устройства согласно данному изобретению;

фиг.4 - принципиальная схема системы управления электромагнитного К-индуктора; и

фиг.5 - график, иллюстрирующий управление работой обычной системы автоматической остановки поезда и системы автоматической защиты и остановки поезда.

Осуществление изобретения

Основная техническая структура характеризуется бортовым оборудованием, включающим основное устройство, имеющее несколько схем для осуществления функции автоматической остановки поезда и функции автоматической защиты поезда, бортовую антенну, интегрированную с бортовой катушкой и генератором, измеритель скорости вращательного типа, соединенный с валом колеса, и дисплей рабочей информации, предоставляющий информацию о скорости, наземную информацию и рабочую информацию, рабочий переключатель для выбора режима работы, контроллер поезда для управления тормозами поезда и модуль связи для передачи бортовой информации и соответствующих наземных функций, описание которых приводится ниже.

Анализатор 21 скорости преобразует выходной сигнал измерителя 4 скорости в информацию о реальной скорости для непрерывного обеспечения информацией о скорости.

Динамический частотный детектор 22 выполняет функцию выделения резонансной частоты, генерируемой при резонансе радиомаяка 11 системы автоматической остановки поезда и бортовой антенны 3.

Контроллер 23 расстояния до цели принимает информацию на соответствующем участке (текущую информацию о сигналах и рельсовую информацию), когда К-индуктор 12 на земле и бортовая антенна 3 сближаются друг с другом, а также информацию о положении и расстоянии до поезда, для непрерывного вычисления и выдачи расстояния до цели и скорости и безопасной рабочей скорости поезда.

Рабочий контроллер 24 полностью управляет всеми операциями и непрерывно обеспечивает систему информацией. Кроме того, рабочий контроллер 24 выбирает рабочий режим, устанавливает колесную арку, устанавливает связь с внешним устройством и следит за функцией вычисления скорости анализатора 21 скорости.

Выходной контроллер 25 выдает информацию о скорости и текущую информацию системы автоматической остановки поезда, существующую в системе, и сигнал контактной точки для ограничения чрезмерной скорости поезда на основе предельной скорости для автоматической защиты поезда.

Преобразователь 26 источника электропитания преобразует электропитание поезда в электропитание основного устройства.

Приемник 27 GPS выдает информацию о местоположении поезда с использованием глобальной системы определения местоположения (GPS).

Устройство 28 записи информации является картой USB или картой флэш-памяти, включающей средство флэш-памяти, контроллер для управления вводом и выводом данных и соединительное средство для универсальной последовательной шины; и выполнено с возможностью записи и считывания фиксированной и изменяемой информации соответствующего земного участка, обмена информацией и облегчает обмен информацией. Устройство 28 записи информации записывает фиксированную и изменяемую информацию соответствующих земных участков и непрерывно снабжает информацией систему.

В данном случае фиксированная информация, касающаяся наземной информации, представляет собой данные, такие как состояние рельсов, включая положение сигнальных огней, кривизну участка, угол наклона участка и т.п., и данными, автоматически распознаваемыми и компенсируемыми во время движения поезда. Изменяемая информация, касающаяся наземной информации, представляет собой информацию о грунте, которая изменяется и является временной, т.е. данные, представляющие информацию, подлежащую контролированию, такую как информация о рельсовых работах или о перемещении рабочей зоны относительно лавины, наводнения и т.п., которая вводится перед выходом поезда из депо.

Интерфейсная плата 29 принимает внутренние или межконтинентальные сигналы (сигналы рельсовой цепи) для их обработки в качестве информации и снабжения системы этой информацией за счет чего происходит обмен информацией, касающейся сигналов рельсовой цепи, и обеспечивается международное или межконтинентальное управление поездом независимо от стандартов сигналов.

Кроме того, бортовая антенна 3 бортового оборудования 1 интегрирована с элементом бортовой катушки и генератором так, чтобы выдавать частотные сигналы и сигналы изменения напряжения в соответствии с резонансной частотой радиомаяка 11. Кроме того, бортовая антенна 3 устанавливает связь при приближении к К-индуктору 12 и принимает наземную информацию, касающуюся участка рельсового пути, кодированную программной частью 13, из К-индуктора 12.

Измеритель 4 скорости имеет два устройства: измеритель скорости вращения или доплеровское устройство измерения скорости, соединенные с валом колес.

Рабочий информационный дисплей 5 имеет функцию индикатора аналогового или цифрового типа для отображения информации о скорости, наземной информации и необходимой для оператора рабочей информации и включает индикатор скорости. Кроме того, дисплей 5 рабочей информации включает устройство голосовой подачи сигнала тревоги, которое голосом дает оператору информацию о скорости и наземную информацию, касающуюся соответствующего участка, с использованием приемника 27 GPS, а также устройства 28 записи информации. В данном случае устройство подачи голосового сигнала тревоги проверяет текущее положение поезда с помощью GPS и затем подает голосовой сигнал с учетом наземной информации (фиксированной информации и изменяемой информации) по соответствующему участку. Например, устройство подачи голосового сигнала тревоги выдает голосовую информацию, такую как "Данный участок является участком для скорости ниже 150 км/ч" или "На данном участке выполняются работы", чтобы предупредить оператора о необходимости обеспечения безопасного режима.

Рабочий переключатель 6 обеспечивает функции выбора рабочего режима и выполнения требуемых манипуляций.

Контроллер 7 поезда является устройством для управления тормозной системой поезда, таким как выходное устройство контактной точки биметаллического типа, за которым выполняется непрерывное наблюдение.

Модуль 8 связи передает всю наземную информацию и бортовую информацию о текущем состоянии поезда в интегральную систему управления (центр мониторинга) и получает радиокоманды для управления поездом. В это время обмен информацией между модулем связи и интегральной системой управления осуществляется с помощью широкополосной передачи данных с использованием свободного пространства, и срочные команды передаются непосредственно в поезд через модуль связи. В данном случае бортовая информация представляет собой данные, представляющие информацию о поезде, такую как тормозные характеристики и рабочие характеристики, которые передаются из системы информации о поездах (TIS) или системы мониторинга управления поездами (TCMS), и предоставляются после того, как они будут записаны в устройстве записи информации или контроллере расстояния до цели. Бортовую информацию можно использовать в качестве инспекционной информации о поезде во время управления поездом.

В то же время радиомаяк 11 системы автоматической остановки поезда наземного оборудования генерирует частоту с использованием индуктивной связи с целью создания информации для управлению скоростью, определяемой для данного участка пути, и поставляет наземную информацию при проверке текущего положения поезда.

Электромагнитный К-индуктор 12 является устройством передачи информации для передачи наземной информации, поставляемой радиомаяком 11 системы автоматической остановки поезда, так что, когда бортовая антенна 3 подходит близко, то он устанавливает линию передачи данных через узкое пространство, модулирует кодированную и сохраненную программной частью информацию, и передает модулированную информацию в основное устройство. В данном случае К-индуктор 12 поставляет информацию для изменения скорости поезда в соответствии с участком пути и информацию для контролирования предельной скорости на каждом участке пути с учетом тормозных характеристик и рабочих характеристик поезда. Кроме того, К-индуктор поставляет информацию о текущем положении поезда для безопасного и точного управления поездом.

В нижней части на фиг.1 показан процесс передачи данных К-индуктора. Программная часть 13 включает переносной компьютер и устройство передачи данных для генерирования и записи данных радиомаяка К-индуктора. К-индуктор 12 является преобразователем, использующим выходной сигнал генератора в качестве источника энергии вместо питающего фидера, и передает данные, записанные программной частью, в поезд. Радиомаяк 11 системы автоматической остановки поезда выполняет, как указывалось выше, функцию АТА. Связь выполняется между бортовой антенной 3 и радиомаяком 11 системы автоматической остановки поезда или же между бортовой антенной 3 и К-индуктором 12.

В это время можно осуществлять автоматическую защиту остановки поезда следующими 4 способами:

во-первых, способом вычисления наземной информации и расстояния с использованием данных, передаваемых К-индуктором,

во-вторых, способом определения наземной информации, скорости движения и расстояния с использованием информации, хранящейся в наземной плате памяти или в пакете памяти поезда;

в-третьих, способом вычисления наземной информации и расстояния в соответствии с отображением сигналов на закрытом участке, и

в-четвертых, способом вычисления скорости движения и расстояния с использованием наземной информации, хранящейся в памяти, на основе информации о местоположении, поставляемой с использованием системы GPS.

Целью данного изобретения является создание устройства автоматической защиты и остановки поезда, имеющего функцию передачи данных в концепции автоматической остановки поезда с адаптивной частотой, в виде комбинированного устройства, которое способно улучшить функции автоматической остановки поезда и контролирования расстояния до цели с использованием способа передачи данных через узкое пространство, модифицированного из способа связи с высокочастотной идентификацией.

Ниже приводится описание способа получения информации устройством автоматической защиты и остановки поезда, имеющим указанную цель, а также содержание и функции информации.

Для получения информации о конкретном положении поезда на земле в поезде, который быстро движется, требуется высокая надежность и безопасность. Поскольку способ связи, полностью защищенный от окружающего шума, не доступен в случае распространения сигнала в пространстве, то используется передача данных с индуктивной связью. Например, европейский индуктор, японский преобразователь и обычный коммерческий высокочастотный идентификатор являются устройствами с фиксированным носителем, так что основное устройство (считыватель) передает частотный несущий сигнал, а терминал принимает сигнал для обеспечения электрической энергии и модулирует принятый сигнал посредством изменения электрической нагрузки с использованием способа отраженного излучения. В данном случае эти способы имеют очень низкую скорость модуляции, так что трудно получать высокую скорость передачи данных.

С другой стороны, в способе передачи данных, используемом в данном изобретении, несущая частота (при условии постоянных колебаний) определяется в соответствии с контуром колебаний, расположенным между основным устройством (считывателем) и терминалом, т.е. между бортовой антенной и К-индуктором, так что осуществляется синхронная высокоскоростная связь посредством обеспечения электрической энергии из носителя с помощью К-индуктора и передачи данных.

В соответствии с этим для обеспечения функций как автоматической остановки поезда, так и автоматической защиты поезда сеть передачи данных реализуется с частотной полосой, в которой используется радиомаяк системы автоматической остановки поезда, для обеспечения функции передачи данных системы автоматической защиты поезда, так что выбирая частоты можно передавать большие массивы данных в соответствии с количеством информации, обеспечивать безопасность за счет работы на доступном расстоянии и поставлять наземную информацию без электрического источника.

А именно в данном изобретении бортовая антенна, выполненная интегрально с бортовым элементом и генератором для системы автоматической остановки поезда, установлена на поезде, а радиомаяк системы автоматической остановки поезда и К-индуктор системы автоматической остановки поезда установлены так, чтобы одновременно выполнять функции автоматической остановки поезда и автоматической защиты поезда.

В то же время существенная информация, подлежащая передаче из наземного оборудования в бортовое оборудование, состоит в следующем:

идентификатор или маркер указывает доступный радиомаяк, максимальную скорость, разрешенную в физических условиях участка, допустимую скорость на участке, определяемую с учетом предшествующего поезда или рабочего расписания, расстояние до доступного участка (радиомаяка) и информацию о проверке ошибок в кадре данных.

Указанная информация структурирована в одном кадре данных так, чтобы она передавалась в течение времени, когда бортовая антенна проходит радиомаяк.

Для передачи информации в доступное время связи информацию необходимо уплотнять так, чтобы минимизировать имеющиеся данные с помощью наиболее типичного способа создания таблицы данных. Сжатая имеющаяся информация и информация о проверке ошибок заключаются в один кадр и непрерывно и повторно передаются.

На фиг.2 показан вариант выполнения для пояснения концепции системы связи через узкое пространство согласно данному изобретению. Как показано на фиг.2, бортовая антенна (считыватель основного устройства) 40 может включать демодулятор 44, имеющий первую и вторую катушки L1, L2 для генерирования максимального выходного сигнала на резонансной частоте посредством соединения выхода усилителя мощности и емкости С1 с первой катушкой, с обеспечением постоянных колебаний за счет соединения второй катушки с входом усилителя 41 и декодирования данных, передаваемых К-индуктором.

К-индуктор 50 может включать модулятор 51, микроблок 52 управления, тактовый генератор 53 и запоминающее устройство 54 для образования параллельного резонансного контура из L3 и С3 для колебаний на частоте, близкой к частоте колебаний бортовой антенны 40, и аналитическое устройство 55 для самотестирования рабочего состояния К-индуктора и запоминания и сохранения рабочих записей.

При этом модулятор 51 предпочтительно соединен с конденсатором Crr и параллельным колебательным контуром (L3, С3) во время модуляции с использованием быстродействующего полевого транзистора (FET). Микроблок 52 управления выдает кодированные данные, хранящиеся в запоминающем устройстве, в модулятор 51 в каждом тактовом цикле. Запоминающее устройство (54) сохраняет данные наземной информации, кодированные программной частью 13.

Ниже приводится описание способа передачи данных с помощью указанной выше структуры. При подаче сигнала в катушку L2 при взаимной индуктивности М21 сигнал усиливается с помощью первого усилителя 42 мощности для обеспечения постоянных колебаний, и усиленный сигнал подается с выхода усилителя 42 мощности во второй усилитель 43. В данном случае усилитель 42 мощности включен в последовательный колебательный контур L1, C1 так, чтобы формировать на выходе частоту колебаний и подавать сигнал с частотой последовательного колебательного контура во второй усилитель 43.

В это время, если бортовая антенна 40 приближается к К-индуктору 50, то сигнал резонансной частоты колебательного контура воздействует на К-индуктор 50 для аккумулирования мощности, обусловленной падением напряжения, вызванным приложением частотного сигнала. В соответствии с этим можно обеспечить надежность с использованием способа без электрического источника для передачи данных.

При аккумулировании мощности в К-индукторе 50 тактовый генератор 53 генерирует стандартный тактовый сигнал с использованием приложенного частотного сигнала, так что микроблок 52 управления возбуждается стандартным тактовым сигналом и мощностью и считывает данные кодированной наземной информации из запоминающего устройства в каждом тактовом цикле с помощью заранее сохраненного программного управления (например, 1 бит за 3 тактовых цикла) и выдает их в модулятор 51.

В это время модулятор 51 модулирует принятые из микроблока 52 управления данные и передает модулированные данные в бортовую антенну 40. При этом схема модуляции может быть частотной манипуляцией, амплитудной манипуляцией или фазовой манипуляцией.

При указанных схемах модуляции, посредством выбора подлежащей использованию частоты в соответствии с количеством информации, можно передавать большие массивы данных и обеспечивать безопасность за счет работы на доступном расстоянии.

При передаче данных с К-индуктора 50 в бортовую антенну 40 модулированный сигнал проходит через схему формирования формы волны, а затем демодулируется в демодуляторе 44, так что демодулированные данные используются для управления поездом.

При передаче данных указанным способом сохраняется полная интегральная синхронизация между бортовой антенной 40 и К-индуктором 50 для обеспечения точной передачи данных.

Кроме того, аналитическое устройство 55 К-индуктора 50 анализирует работу самого К-индуктора 50 и запоминает и сохраняет рабочие записи.

На фиг.3 показан контроллер 23 расстояния до цели в качестве компонента основного устройства 2 согласно данному изобретению. Как показано на фиг.3, контроллер 23 расстояния до цели включает микропроцессор 23а, базу данных 23b информации радиомаяка и декодер 23с. При этом микропроцессор 23а принимает различную информацию из анализатора 21 скорости, динамического частотного детектора 22, приемника 27 GPS и базы данных 23b информации радиомаяка и декодера 23с и выдает информацию о расстоянии до цели, информацию о скорости цели и информацию о предельной скорости. В это время микропроцессор 23а принимает информацию о расстоянии движения из анализатора 21 скорости, информацию текущего сигнала из динамического частотного детектора 22, информацию о стандартном положении из приемника 27 GPS, информацию о положения из базы данных 23b информации радиомаяка и рельсовую информацию из декодера 23с, который декодирует динамическую частоту, выделенную динамическим частотным детектором 22, и выполняет вычисления. При этом база данных 23b информации радиомаяка включает данные, представляющие состояние радиомаяка, для определения положения поезда и наземного сигнала (частотного сигнала).

При этом информация о стандартном положении принимается с помощью приемника GPS, однако стандартное положение можно предпочтительно получать путем комбинации информации о положении, комбинации радиомаяка, который может проверять настоящее положение поезда, К-индуктора и измерителя скорости, и предпочтительно комбинировать информацию, получаемую из двух или более устройств, таких как радиомаяк, К-индуктор, измеритель скорости и приемник GPS. Это необходимо для улучшения надежности и безопасности работы поезда в условиях возможного выхода из строя или появления ошибок.

На фиг.4 показана концепция системы управления К-индуктора. Как показано на фиг.4, К-индукторы закопаны с регулярными интервалами и несколько К-индукторов группируются и управляются с помощью каждой подсистемы 61 управления. Кроме того, несколько подсистем 61 управления составляют интегральную управляющую систему 62. Эта система является последовательной системой управления для последовательного управления поездом, так что команда интегральной системы 62 управления передается в подсистемы 61 управления, а затем эта информация передается в бортовое оборудование с использованием передачи данных через узкое пространство между К-индуктором и бортовой антенной. В этом состоит различие между указанным выше модулем связи и беспроводной системой управления с помощью широкополосной передачи данных интегральной системы управления.

На фиг.5 показан график кривых для иллюстрации управления работой обычной системы автоматической остановки поезда и устройства автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению. Как показано, кривая управления работой системы автоматической остановки поезда (ATS) является ступенчатой, в то время как кривая управления работой устройства автоматической защиты и остановки поезда (ATPS) имеет гладкую параболическую форму. Система автоматической остановки поезда работает с 5 типами сигнала для национальной железной дороги, и 5 радиомаяков связаны друг с другом на каждом участке пути, где установлены радиомаяки, для ограничения максимальной скорости поезда на каждом участке пути в соответствии с частотой. В то же время способ автоматической остановки поезда является способом управления скоростью ниже заданной скорости для каждого участка пути с помощью частоты, соответствующей сигналу радиомаяка. Таким образом, выполняется управление скоростью ниже заданной скорости для каждого участка пути независимо от характеристик тормозов, рабочих характеристик и других наземных характеристик поезда. Система автоматической остановки поезда имеет систему из 5 текущих сигналов для уменьшения рабочей скорости поезда ниже предельной скорости участка.

Задачей устройства автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению является автоматическая остановка поезда посредством вычисления, распознавания и определения подлежащего прохождению расстояния с помощью системы автоматической остановки поезда. В частности, устройство автоматической защиты и остановки поезда может повысить пропускную способность рельсового пути посредством управления расстоянием, подлежащим прохождению, с использованием наземной информации и свободного регулирования скорости на каждом участке пути в соответствии с частотой, с учетом наземной информации, а также бортовой информации, такой как тормозные характеристики и рабочие характеристики поезда, для уменьшения времени работы. Таким образом, можно плавно управлять остановкой поезда.

Устройство автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению предназначено для увеличения скорости на железной дороге и устранения эффекта узких мест. Устройство автоматической защиты и остановки поезда может использоваться как с обычными участками с 3-5 значениями текущего времени, так и с участками системы автоматической остановки поезда. Оно может быть также приспособлено для ответвлений и для основных магистралей для повышения безопасности. Кроме того, можно уменьшить рабочее время посредством регулирования участка блокировки и скорости. Устройство автоматической защиты и остановки поезда может быть приспособлено для работы высокоскоростных поездов и обеспечения безопасности и надежности с помощью точного управления скоростью.

Устройство автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению является очень экономичным, поскольку оно может использовать обычную железную дорогу в имеющемся состоянии. Устройство автоматической защиты и остановки поезда имеет быстродействие 12 мс с учетом максимально доступного времени связи при скорости поезда 200 км/ч, когда размер К-индуктора составляет 60 см × 30 см, так что предпочтительно выполнять бортовую антенну в соответствии с этой величиной. Доступное расстояние связи определяется размером и относительным углом каждой антенны К-индуктора и предпочтительно составляет 1 м.

Можно избирательно использовать одну из схем модуляции: частотную манипуляцию, амплитудную манипуляцию и фазовую манипуляцию.

В этом случае при предположении, что постоянная частота колебаний (несущая частота) находится в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц, показано, что модуляция данных является частотной модуляцией и амплитудной модуляцией, и скорость связи имеет максимальную пропускную способность 50 кбит/с при скорости в 1/3 несущей частоты. Отсюда следует возможность регулирования для улучшения скорости связи за счет регулирования диапазона частоты постоянных колебаний.

В соответствии с этим устройство автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению может иметь эффективную рабочую кривую управления, как в случае европейского К-индуктора, с использованием К-индуктора без замены обычной железной дороги, и возможно комбинирование функций автоматической остановки поезда и автоматической защиты поезда без замены обычного наземного участка системы автоматической остановки поезда за счет комбинации К-индуктора и бортовой антенны. В частности, поезд, в котором может работать устройство, согласно данному изобретению может быть поездом, в котором установлена система автоматической защиты поезда, высокоскоростным поездом (КТХ), поездом с установленной системой автоматической остановки поезда ATS-1 (с точечным управлением) и ATS-2 (с измерением скорости), движущимся по обычной железной дороге.

Хотя выше было приведено подробное описание предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения, для специалистов в данной области техники понятно, что возможны различные изменения и модификации основных концепций изобретения без отхода от идеи и объема данного изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.

Устройство автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению обеспечивает бортовую рабочую информацию и имеет вспомогательные рабочие функции для уменьшения стоимости в области сигнальных систем управления поездом и улучшения устойчивости и точности управления поездом, что приводит к его высокой полезности.

В устройстве автоматической защиты и остановки поезда согласно данному изобретению используется способ передачи данных без источника электропитания, так что можно обеспечивать высокую безопасность и надежность во время высокоскоростной связи в частотных диапазонах.

Изобретение относится к устройству автоматической защиты и остановки поезда. Устройство автоматической защиты и остановки поезда обеспечивает как функцию автоматической остановки поезда, так и функцию автоматической защиты поезда посредством добавления наземного электромагнитного К-индуктора, который способен передавать наземную информацию с использованием передачи данных через небольшой воздушный зазор, и пакета памяти наземной информации в поезде. Устройство включает бортовое оборудование, включающее основное устройство, бортовую антенну, измеритель скорости, соединенный с валом колеса, рабочий переключатель, контроллер поезда и модуль связи, и наземное оборудование, включающее радиомаяк системы автоматической остановки поезда, соединенный с устройством обнаружения занятости пути, К-индуктор, использующий передачу данных, и программную часть для ввода наземной информации в К-индуктор. Обеспечивается осуществление высокоскоростной передачи данных и безопасности и надежности посредством работы на доступном расстоянии по схеме без электрического источника. Имеется преимущество самотестирования, выполнения функций записи и хранения информации и улучшения устойчивости работы за счет защиты от отсутствия реакции и неправильной работы. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство автоматической защиты и остановки поезда для управления поездом с использованием передачи данных, характеризующееся тем, что содержит бортовое оборудование, включающее основное устройство, имеющее ряд схем для осуществления функции автоматической остановки поезда и функции автоматической защиты поезда, бортовую антенну, интегрированную с бортовой катушкой и генератором, измеритель скорости вращательного типа, соединенный с валом колеса, дисплей рабочей информации, представляющий информацию о скорости, наземную информацию и рабочую информацию, рабочий переключатель для выбора рабочего режима, контроллер поезда для управления тормозами поезда, и модуль связи для передачи бортовой информации и наземной информации в центральную систему управления и приема радиокоманд из центральной системы управления; и наземное оборудование, включающее электромагнитный К-индуктор для передачи наземной информации с использованием элемента системы автоматической остановки поезда, соединенного с устройством обнаружения занятости пути, путем передачи данных через узкое пространство, и программную часть для ввода наземной информации в К-индуктор.2. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что основное устройство содержит анализатор скорости для преобразования выходного сигнала измерителя скорости в действительную скорость; детектор самоприменяемой частоты, имеющий функцию выделения резонансной частоты, создаваемой посредством динамической реакции радиомаяка системы автоматической остановки поезда и наземной антенны, и непрерывного обеспечения самоприменяемой частоты и выделенной информации текущего времени; контроллер расстояния до цели для приема информации соответствующего участка (информации текущего сигнала и рельсовой информации), когда бортовая антенна приближается к наземному К-индуктору, и информации о положении поезда и расстоянии движения, так чтобы непрерывно осуществлялось вычисление и выдача расстояния до цели и скорости цели и скорости безопасного движения поезда; рабочий контроллер для управления всеми операциями, обеспечивая информацию, относящуюся к операции, выбор рабочего режима, установку диаметра колес, связь с внешним устройством и контроль функции вычисления скорости анализатора скорости; выходной контроллер для выдачи информации о скорости и текущей информации системы автоматической остановки поезда и информации о точках контакта для контролирования чрезмерной скорости поезда на основе предельной скорости для автоматической защиты поезда; и преобразователь электропитания для преобразования электропитания поезда в электропитание основного устройства.3. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что основное устройство включает приемник GPS для обеспечения информации о положении поезда с использованием GPS.4. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что основное устройство включает устройство записи информации для записи и обеспечения фиксированной и изменяемой информации соответствующих участков.5. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что основное устройство включает интерфейсную плату, которая принимает и обрабатывает международные или межконтинентальные наземные сигналы (сигналы схем пути), для обеспечения обработанной информации и обеспечения внутреннего или межконтинентального управления поездами между государствами и континентами с их стандартами для сигналов.6. Устройство по п.2, характеризующееся тем, что контроллер расстояния до цели включает микропроцессор для приема различных наземных сигналов в поезде и вычисления информации о расстоянии до цели, информации о скорости цели и информации о предельной скорости; базу данных информации радиомаяков, имеющую информацию радиомаяков; и декодер для декодирования самоприменяемой частоты, выделенной детектором самоприменяемой частоты.7. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что бортовая антенна выполнена с возможностью объединения элемента бортовой катушки и генератора, выдачи частотных и изменяющихся по напряжению сигналов и передачи наземной информации по участку пути посредством создания сети передачи данных при приближении к К-индуктору.8. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что К-индуктор модулирует хранящуюся информацию посредством создания сети передачи данных, когда приближается бортовая антенна, и передает модулированную информацию в основное устройство.9. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что бортовая антенна включает демодулятор, имеющий первую и вторую катушки (LI, L2) для генерирования максимального выходного сигнала на резонансной частоте посредством соединения выхода усилителя мощности и емкости (С1) с первой катушкой, обеспечения постоянных колебаний посредством соединения второй катушки с входом усилителя, и декодирования данных, переданных с К-индуктора.10. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что К-индуктор содержит модулятор, микроблок управления, тактовый генератор и запоминающее устройство для формирования параллельного резонансного контура из L3 и С3, так чтобы колебания имели частоту, близкую к частоте колебаний бортовой антенны; и аналитическое устройство для самотестирования рабочего состояния К-индуктора и запоминания и сохранения рабочих записей.11. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что рабочий информационный дисплей содержит устройство подачи голосового сигнала тревоги для предоставления оператору голосового сигнала тревоги с информацией о скорости и наземной информацией на соответствующем участке с использованием приемника GPS и устройства записи информации.12. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что модуль связи обменивается информацией с интегральной системой управления с помощью широкополосной передачи данных.13. Устройство по п.1, характеризующееся тем, что устройство записи информации представляет собой USB карту или карту флэш-памяти, на которую можно записывать и с которой можно считывать фиксированную и изменяемую информацию на наземном участке.14. Устройство по п.4 или 13, характеризующееся тем, что фиксированная информация наземной информации, записанная в устройстве записи информации, представляет собой данные, включающие состояние рельсов, такие как положение радиомаяка, геометрическая ситуация; а изменяемая информация наземной информации представляет собой данные, включающие информацию, изменяющуюся время от времени, такую как зона рельсовых работ и перемещение рельсовых работ.