УСТРОЙСТВО ПОДОГРЕВА АНТЕННОГО МОДУЛЯ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ И СВЯЗИ ПАССАЖИРСКОГО ПОЕЗДА Российский патент 2011 года по МПК B61L25/00 

Изобретение относится к области вспомогательных устройств, используемых в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта, в частности исполнительных систем электрооборудования пассажирского вагона, и может быть использовано как вспомогательная система, обеспечивающая при низких температурах окружающей среды работу систем связи и навигации, установленных на пассажирском вагоне.

Известна (RU, патент 2176853) наземная подвижная станция спутниковой связи, содержащая последовательно соединенные приемник, демодулятор, блок управления и передатчик, блок телемеханики, терминал, информационные вход и выход которого соединены с соответствующими входом и выходом блока управления, вход "Пеленг" которого соединен с соответствующим выходом демодулятора, а управляющий выход соединен с входом блока телемеханики. Кроме того, наземная подвижная станция содержит приемопередающий антенный блок, вход которого соединен с выходом передатчика, выход соединен с входом приемника, а управляющий вход соединен с выходом блока телемеханики, датчик расстояния, выход которого соединен с соответствующим входом блока управления, вход объединен с входом передатчика, а другой вход соединен с информационным выходом демодулятора, и датчик направления, выход которого соединен с соответствующим входом блока управления, а вход соединен с выходом "Пеленг" демодулятора.

Недостатком известной наземной подвижной станции спутниковой связи следует признать ее конструктивную сложность, а также затрудненность в холодное время года ориентации антенного блока.

Известна (RU, патент 2285932) система для определения пространственного положения движущегося объекта, например летательного аппарата, с заданными в правой системе координат его продольной осью OX, нормальной осью OY и поперечной осью OZ относительно соответствующих маяков, с использованием бортового оборудования, предназначенного для измерения азимутального и угломестного направлений и дальности движущегося объекта, с использованием электромагнитных каналов связи между бортовым оборудованием объекта и соответствующим маяком, содержащая функционально связанные передающую систему маяка, снабженную средством формирования электромагнитных сигналов, бортовую приемную систему электромагнитных сигналов, соединенную с бортовым блоком, включающим функционально связанные определитель дальности положения объекта, определитель азимута и определитель угла места, соответственно соединенные с бортовыми датчиками, формирующими данные о скорости и траектории движения объекта, выделенная из бортового блока информация о местоположении летательного аппарата поступает в блок выработки электромагнитных сигналов азимутальной, угломестной и дальномерной информации и информации об отклонении от заданной траектории для визуального отображения в индикаторе и передачи их в блок выработки сигналов управления органами обеспечения изменения пространственного положения объекта. При этом бортовая приемная система содержит антенное устройство, выполненное из двух магнитных антенн, преимущественно со стержневыми сердечниками, антенны соединены радиокабелями со своими введенными приемными устройствами, включающими последовательно соединенные блок селекции принимаемого от соответствующего маяка электромагнитного излучения по его модуляции сигналов и блок измерения уровней сигнала, соединенным функционально с определителем положения объекта бортового блока через введенный в систему блок измерения рассогласования указанных уровней сигналов.

Недостатком известной системы следует признать ее конструктивную сложность, а также затрудненность в холодное время года ориентации антенного блока.

Известна (RU, патент 2206177) бортовая сеть связи подвижного состава, включающая пульт управления и диагностики, в каждом вагоне подвижного состава оконечные устройства связи и унифицированный узел коммутации, цифровую радиолинию, связывающую бортовую сеть связи подвижного состава с внешними системами связи. Соединения между оконечными устройствам связи и унифицированным узлом коммутации, а также между смежными унифицированными узлами коммутации осуществляют по радиоканалу, причем частотный диапазон и уровень радиосигнала в радиоканале выбирают таким образом, что оконечные устройства связи связываются только с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором оконечные устройства связи находятся в данный момент, а пульт управления и диагностики выполнен мобильным и связывается по радиоканалу с унифицированным узлом коммутации того вагона, в котором пульт управления и диагностики находится в данный момент.

Технология обеспечения радиоканала в описании изобретения не раскрыта.

Известна (RU, патент 2329177) система контроля безопасности и связи пассажирского поезда, содержащая расположенные в служебном купе начальника поезда центральную управляющую систему, подключенную к, по меньшей мере, одной базовой станции DECT, причем каждая базовая станция подключена к двум антеннам, установленным на крыше вагона, и установленные в каждом пассажирском вагоне устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона путем формирования голосовых сообщений для передачи их проводнику вагона и начальнику поезда, при этом устройство передачи аварийных сигналов подключено к выходам систем аварийной и пожарной сигнализации вагона. Кроме того, система содержит не менее одного носимого терминала проводника для получения сигналов об авариях и двухсторонней автоматической телефонной связи, не менее одного репитера, и, по меньшей мере, одну антенну, установленную на вагоне. Каждое устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона путем формирования голосовых сообщений подключено к входу радиорозетки, выход которой подключен к первому входу дополнительно введенного высокочастотного сумматора, ко второму входу которого подключен репитер, выход высокочастотного сумматора подключен к антенне, установленной на вагоне. Устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона путем формирования голосовых сообщений содержит идентификационные характеристики вагона и выполнено с возможностью передачи информации, поступившей от систем аварийной сигнализации, последовательно на носимый терминал проводника вагона и затем на центральную управляющую систему.

Недостатком известной системы следует признать затрудненность в холодное время года ориентации антенного блока.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке конструкции антенного модуля, применимого для внутренней и внешней связи вагонов и локомотива пассажирского поезда.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении безопасности эксплуатации пассажирского поезда за счет повышения надежности работы антенного модуля системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда в холодное время года.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство подогрева антенного модуля системы безопасности и связи пассажирского поезда разработанной конструкции. Разработанное устройство подогрева антенного модуля системы безопасности и связи пассажирского поезда содержит преобразователь напряжения, установленный на входе антенного модуля, при этом выходы преобразователя напряжения подключены к входу антенного модуля, между входами преобразователя и электросистемой вагона установлены ферритовые дроссели, при этом антенный модуль системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда содержит основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые кожухами, а также закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при отрицательных наружных температурах, антенный модуль закрыт радиопрозрачным термоизолирующим колпаком, внутри которого размещен термодатчик, причем термодатчик выполнен с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы подключены к системе электрического питания вагона. Предпочтительно базовые станции DECT, термодатчик и ТЭНы, составляющие антенный модуль, размещены на крыше вагона.

Совокупность существенных признаков, представляющая собой комплект используемых при изготовлении устройства нагрева антенного модуля элементов, а также условие их соединения, необходима и достаточна для достижения указанного технического результата.

Данное утверждение основано на следующих предпосылках. Наличие металлического основания позволяет надежно закрепить все используемые в конструкции антенного модуля элементы, а именно - две базовых станции DECT, ТЭНы, антенны и термодатчик. Наличие металлических кожухов вокруг базовых станций DECT позволяет избежать ВЧ помех, препятствующих надежной работе указанных базовых станций DECT. Наличие термодатчика, подключенного к центральной управляющей системе, и ТЭНов, подключенных к источнику питания (предпочтительно к системе электропитания вагона) через преобразователь напряжения, обеспечивающий стабильность подаваемого напряжения на ТЭНы, а также через ферритовые сердечники, уменьшающие влияние помех на работы станций DECT, позволяет создать для работы базовых станций DECT комфортных условий работы. Обеспечение возможности ориентации антенного модуля в любую погоду даже при значительной отрицательной температуре за счет обогрева до необходимой температуры антенного модуля, позволяет надежно передавать информацию вдоль состава всего пассажирского состава от локомотива до последнего вагона, а также передавать информацию, в том числе и через систему спутниковой связи, на удаленный диспетчерский пункт. Наличие радиопрозрачного термоизолирующего колпака позволяет, с одной стороны, устойчиво осуществлять прием/передачу сигнала по пассажирскому составу, а с другой стороны, гарантирует неизменное положение антенн, не изменяющееся при действии ветра или случайных механических воздействий относительно направления движения пассажирского поезда, а также поддерживать необходимую температуру антенного модуля.

В базовом варианте реализации разработанный антенный модуль содержит стальное основание 10 мм толщиной, две базовые станции DECT, закрытых металлическими кожухами, две антенны, два ТЭНа подогрева, кронштейн крепления антенн и термодатчик. На внешней поверхности кожухов базовых станций закреплены ТЭНы. Базовые станции установлены непосредственно на металлическое основание, затем накрыты сверху металлическими кожухами для исключения ВЧ помех. На входе модуля установлен преобразователь напряжения типа «М-ПОПЕТ» или тип ПНВ, а также на входах преобразователя напряжения два ферритовых сердечника типа EPCOS AG серии BD. Так же, на металлическом основании установлены кронштейн крепления антенн и термодатчика. В свою очередь, на кронштейне крепления антенн размещены две антенны и термодатчик. Каждая из двух базовых станций DECT, с одной стороны, подключена к центральной управляющей системе системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда двумя парами (один кабель на одну базовую станцию), с другой стороны, подключена двумя фидерами 10-сантиметровой длины к одной антенне. ТЭНы подключены через центральную управляющую систему к термодатчику. Все установленные устройства на металлическом основании антенного модуля герметично закрыты диэлектрическим (пластиковым) кожухом. Все кабели (от базовых станций, подогрева) проходят через герметичные вводы, установленные в металлическом основании антенного модуля.

Предпочтительно антенный модуль устанавливают на крыше штабного вагона пассажирского поезда (стандартная комплектация - два антенных модуля на штабной вагон).

Устройство нагрева антенного модуля разработанной конструкции может быть использовано следующим образом.

Антенные модули при температуре до -20°C работают без подогрева, при температуре ниже -20°C срабатывает термодатчик, и ТЭНы начинают подогревать базовые станции DECT внутри антенного модуля. При этом преобразователь напряжения стабилизирует напряжение сети электрического питания пассажирского вагона до величины 100÷110 B, а ферритовые дроссели уменьшают величину помех. Базовые станции запитаны по кабелям (витым парам) от центральной управляющей системы. По этим же кабелям центральная управляющая система управляет базовыми станциями DECT.

Базовые станции DECT формируют ВЧ сигнал DECT и распространяют его в обе стороны вдоль поезда посредством антенн. Антенны расположены в антенном модуле таким образом, чтобы покрыть сигналом DECT весь состав длиной, не превышающей 650 м.

Применение указанной конструкции устройства нагрева антенного модуля обеспечивает надежную передачу/прием радиосигнала в стандарте DECT в любых внешних условиях нахождения пассажирского состава.

Изобретение относится к области вспомогательных устройств, используемых в пассажирских вагонах железнодорожного транспорта, в частности исполнительных систем электрооборудования пассажирского вагона, и может быть использовано как вспомогательная система, обеспечивающая при низких температурах окружающей среды работу систем связи и навигации, установленных на пассажирском вагоне. Устройство содержит преобразователь напряжения, установленный на входе антенного модуля, выходы которого подключены к входу антенного модуля. Между входами преобразователя и электросистемой вагона установлены ферритовые дроссели. Антенный модуль системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда содержит основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые кожухами, а также закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станций DECT при отрицательных наружных температурах. Антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком, внутри которого размещен термодатчик, который выполнен с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда. ТЭНы подключены к системе электрического питания вагона. Базовые станции DECT, термодатчик и ТЭНы размещены на крыше вагона. Достигается повышение безопасности эксплуатации пассажирского поезда. 1 з.п. ф-лы.

1. Устройство подогрева антенного модуля системы безопасности и связи пассажирского поезда, отличающееся тем, что оно содержит преобразователь напряжения, установленный на входе антенного модуля, при этом выходы преобразователя напряжения подключены к входу антенного модуля, между входами преобразователя и электросистемой вагона установлены ферритовые дроссели, при этом антенный модуль системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда содержит основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые кожухами, а также закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при отрицательных наружных температурах, антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком, внутри которого размещен термодатчик, причем термодатчик выполнен с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы подключены к системе электрического питания вагона.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что базовые станции DECT, термодатчик и ТЭНы размещены на крыше вагона.