СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО РАДИОКАНАЛУ ПРИ ВОЖДЕНИИ ПОЕЗДА С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПО ЕГО ДЛИНЕ ЛОКОМОТИВАМИ ПРИ ДВУХПУТНОМ ДВИЖЕНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G08G1/00 B61L13/00 

Группа изобретений относится к области автоматики, связи и вычислительной техники, в частности к радиосвязи на железнодорожном транспорте, и может найти применение в технологических процессах управления поездов с распределенными по его длине локомотивами.

Известен способ динамического распределения каналов для секторизированных радиоустройств доступа системы радиосвязи с подвижными объектами, заключающийся в адаптивным выборе в каждом из указанных секторов передачи свободного радиоканала связи из множества общих радиоканалов связи, который после его выбора можно повторно использовать в том же радиоустройстве доступа, но который является индивидуальным для данного соединения линии радиосвязи в данном секторе передачи (RU 97110163 A, Н0 47/36, 27.05.1999 г.).

Известно радиоустройство доступа для установления соединений линии радиосвязи с подвижными объектами, содержащее приемопередатчик, блок управления и антенный блок, оперативно подключенные для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторах передачи, причем указанный радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью совместного действия с удаленными устройствами дальней связи в секторе передачи (RU 97110163 A, Н04 7/36, 27.05.1999 г.).

Недостатком известного способа и устройства, его реализующего, является то, что выбор оптимальной рабочей частоты радиоустройства доступа осуществляется без учета отстройки от индустриальных широкополосных и сосредоточенных радиопомех и от радиостанций сетей железнодорожной технологической радиосвязи.

Наиболее близким техническим решением в части способа является способ передачи информации по радиоканалу при вождении поезда с распределенными по его длине локомотивами, реализованный при использовании известного устройства для управления соединенными поездами по радиоканалу, заключающийся в том, что периодически анализируют уровень сигнала и его изменения в основной группе радиочастот локомотивов соединенного поезда встречного направления и обеспечивают максимальный разнос по радиочастотам в период прохождения встречного соединенного поезда по соседнему пути (RU 2398729 C1, B66C 17/12, 10.09.2010 г.).

Наиболее близким техническим решением в части устройства является устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу, содержащее локомотивную радиостанцию поездной радиосвязи, систему управления локомотивом и адаптивный радиомодем, включающий антенно-фидерное устройство и передатчик, в устройство введен модем, соединенный каналами телеуправления - телесигнализации с радиостанцией локомотива и системой управления локомотивом, а адаптивный радиомодем дополнительно содержит приемник сигналов управления, широкополосный приемник, анализатор спектра, программный блок, синтезатор радиочастот, при этом первый выход антенно-фидерного устройства соединен с входом широкополосного приемника, второй выход соединен с входом приемника сигналов управления, первый выход которого соединен с входом системы управления локомотивом, а второй выход соединен со вторым входом анализатора спектра, выход широкополосного приемника соединен с первым входом анализатора спектра, выход которого соединен с входом программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот, первый выход которого соединен с первым входом передатчика, второй вход передатчика подключен к выходу системы управления, второй выход синтезатора радиочастот соединен с входом приемника сигналов управления, третий выход синтезатора радиочастот соединен с входом широкополосного приемника (RU 2398729, В66С 17/12, 2010.09.10).

Данное устройство обеспечивает автоматическую настройку радиомодема на одну из группы выделенных частот четного или нечетного направления, при этом учитывается частотный интервал относительно уже занятых частот, т.е. данная система обеспечивает оптимальное частотное разделение каналов в пределах полосы частот соответствующего направления.

Однако устойчиво система будет работать при определенных уровнях сигналов с учетом стандартной двухчастотной избирательности радиомодемов, равной 70 дБ.

Известное изобретение не учитывает появление уровней сигналов, значительно превышающих величину двухсигнальной избирательности, например, когда на двухпутном участке проходит встречный поезд с распределенными по его длине локомотивами.

В этом случае происходит подавление (сбой) команд при их одновременной передаче (передача команд в пределах каждого поезда) и обмене информацией между ведущим и ведомым локомотивами, находящимися в зоне, когда сигналы от систем управления поезда встречного направления превышают избирательность существующих приемников в радиомодемах. Таким образом, наличие только частотного разноса радиоканалов поездов четного и нечетного направления не обеспечивает устойчивую работу систем управления локомотивами на двухпутных участках при их сближении.

Задача, решаемая предлагаемыми способом и устройством передачи информации по радиоканалу при вождении поездов с распределенными по его длине локомотивами при двухпутном движении, заключается в повышении надежности передачи данных и устойчивости работы систем управления при возникновении внешних влияний по пути следования поезда с распределенными по его длине локомотивами за счет введения временного разделения передачи команд управления между поездами встречных направлений.

Технический результат заключается в повышении надежности передачи данных и устойчивости работы управления при возникновении внешних влияний по пути следования поезда с распределенными по его длине локомотивами.

В части способа технический результат достигается тем, что в способе передачи информации по радиоканалу при вождении поезда с распределенными по его длине локомотивами при двухпутном движении, заключающемся в том, что при встрече поезда с поездом с распределенными по его длине локомотивами осуществляют разнос частот сигналов телеуправления и телесигнализации относительно частот сигналов телеуправления и телесигнализации встречного поезда, согласно изобретению сигналы телеуправления и сигнализации поезда передают во время отсутствия передачи сигналов телеуправления и телесигнализации встречного поезда.

В части устройства технический результат достигается тем, что в устройстве для передачи информации по радиоканалу при вождении поездов с распределенными по его длине локомотивами, содержащем размещенные на локомотивах поезда адаптивный радиомодем и систему управления локомотивом, согласно изобретению на каждом локомотиве дополнительно установлены антенно-фидерное устройство, соединенное входом/выходом с адаптивным радиомодемом, временной распределитель, включающий последовательно соединенные приемник сигналов, анализатор спектра и уровня сигналов, пороговое устройство и формирователь сигналов, первый вход/выход которого подключен к другому выходу/входу адаптивного радиомодема, буферное устройство, включенное между вторым входом/выходом формирователя сигнала и выходом/входом системы управления локомотивом, последовательно соединенные определитель частот четного и нечетного направлений и синтезатор частот, выходом подключенный ко второму входу приемника сигналов, блок сравнения, входом соединенный со вторым выходом анализатора спектра и уровня сигнала, а выходом - с другим входом синтезатора частот, при этом вход определителя частот четного и нечетного направлений соединен с выходом системы управления локомотивом, вход приемника сигналов соединен с выходом антенно-фидерного устройства.

Существо предложения поясняется чертежами, представленными на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 представлена структурная схема варианта выполнения устройства для передачи информации по радиоканалу при вождении поездов с распределенными по его длине локомотивами, реализующего предлагаемый способ, на фиг. 2 - зоны взаимных влияний на каналы передач между ведомым и ведущим локомотивами соединенных поездов четного и нечетного направлений движения.

Устройство для передачи информации по радиоканалу при вождении поезда с распределенными по его длине локомотивами содержит установленные на ведущем и ведомом локомотивах поезда адаптивный радиомодем 1, систему 2 управления локомотивом, временной распределитель 3 сигналов, включающий антенно-фидерное устройство 4, соединенное входом/выходом с адаптивным радиомодемом 1, последовательно соединенные приемник 5 сигналов, анализатор 6 спектра и уровня сигналов, пороговое устройство 7 и формирователь 8 сигналов, первый вход/выход которого подключен к другому выходу/входу адаптивного радиомодема 1, буферное устройство 9, включенное между вторым входом/выходом формирователя 8 сигнала и выходом/входом системы 2 управления локомотивом, последовательно соединенные определитель 10 частот четного и нечетного направлений и синтезатор 11 частот, выходом подключенный ко второму входу приемника 5 сигналов, блок 12 сравнения, входом соединенный со вторым выходом анализатора 6 спектра и уровня сигнала, а выходом - с другим входом синтезатора 11 частот, при этом вход определителя 10 частот четного и нечетного направлений соединен с выходом системы 2 управления локомотивом, вход приемника 5 сигналов соединен с выходом антенно-фидерного устройства 4.

В качестве примера реализации предлагаемого способа представлен пример использования устройства для передачи информации по радиоканалу при вождении соединенного поезда, который содержит распределенные по его длине локомотивы.

В том случае, когда на четном направлении СП стоит - (V=0), и его локомотивы обмениваются управляющими командами, а на нечетном направлении СП проходит со скоростью V=60 км/ч (см. фиг. 2a), при сближении встречного поезда на расстояние порядка 500 м возможно подавление сигнала ТС на локомотивах поезда четного направления, так как обмен информацией в пределах каждого поезда носит случайный характер. При этом в соответствии с установленными стандартами двухчастотная избирательность радиомодемов 1 может составить 70 дБ. В этих условиях возможно подавление радиосигнала при сближении локомотивов менее чем на 500 м. Максимальное сближение локомотивов составляет 5 м, что определяет опасность подавления сигналов во всем спектре радиочастот.

За ~500 метров до сближения поездов адаптивными радиомодемами 1 ведущих локомотивов СП воспринимаются сигналы их систем управления величиной ~70 дБ (фиг. 2а) и достигают своего максимума ~140 дБ при встрече их ведущих локомотивов (фиг. 2б). Величина взаимного влияния находится выше порогового уровня 70 дБ все время, пока идет внутрипоездной обмен информацией между ведущим и ведомым локомотивами в каждом СП. При встрече ведущего локомотива СП нечетного направления с ведомым локомотивом СП четного направления и ведомого локомотива четного направления СП с ведущим локомотивом СП нечетного направления (фиг. 2в) при активной внутрипоездной передаче информации величина взаимного влияния сигналов поездов также может достигать своего максимума.

В период удаления встречных поездов это влияние еще будет сказываться до момента встречи ведомого локомотива СП нечетного направления с ведомым локомотивом СП четного направления (фиг. 2г) и постепенно ослабевать при удалении ведомых (подталкивающих) локомотивов поездов на расстояние ~500 м до порогового значения (фиг. 2д).

Таким образом, при общей длине СП, равной 2 км, с ведомым локомотивом в середине состава, и скорости движения V=60 км/ч время, в течение которого происходит сбой команд управления из-за взаимного влияния, может составить 3 минуты, а при наличии в хвосте поезда подталкивающего локомотива - 5 минут.

В течение этого времени согласно предлагаемому способу в период прохождения встречных СП на двухпутном пути осуществляют разнос по радиочастотам сигналов телеуправления и телесигнализации поездов четного и нечетного направлений движения и дополнительно разделение их передачи во времени.

При формировании СП машинисты ведущего и ведомого поездов включают радиомодемы 1 и устанавливают в системе 2 автоматического управления соединенным поездом номер поезда, присвоенный и переданный машинисту ведущего локомотива диспетчером (дежурным по станции). В автоматическом режиме в зависимости от присвоенного номера поезду четного или нечетного направления соответственно, устанавливается в радиомодеме 1 четная или нечетная группа частот из восьми радиочастот, которую разбивают на две четверки - основную и дополнительную. Радиомодем 1 ведущего локомотива сканирует радиочастоты основной четверки и выбирает свободный радиоканал для установления связи с ведомым локомотивом. При установлении радиоканала между локомотивами СП радиомодемы 1 переходят в рабочий режим системы 2 управления соединенным поездом с передачей команд телеуправления и телесигнализации.

При отсутствии встречного соединенного поезда адаптивный радиомодем 1 ведущего локомотива СП обеспечивает рабочий режим системы 2 управления соединенным поездом с передачей команд телеуправления и телесигнализации через буферное устройство 9 и формирователь 8 сигналов без задержки во времени.

Периодически адаптивный радиомодем 1 анализирует уровень сигнала и его изменения.

При прохождении встречного соединенного поезда адаптивный радиомодем 1 определяет основную группу частот радиоканала информационного обмена между локомотивами соединенного поезда встречного направления и обеспечивает максимальный разнос частот радиоканала информационного обмена между локомотивами относительно частот радиоканала информационного обмена между локомотивами встречного поезда. Однако передачу команд телеуправления и телесигнализации радиомодем 1 осуществляет с учетом задержки во времени, определяемой временным распределителем 3.

Временной распределитель 3 производит анализ сигналов в группе частот встречного поезда. Для чего определитель 10 частот получает информацию из системы 2 управления локомотивами о том, на какие частоты следует перевести синтезатор 11. Синтезатор 11 последовательно настраивает приемник 5 на частоты сигналов информационного обмена между локомотивами поезда встречного направления.

Через антенно-фидерное устройство 4 ведущего локомотива соединенного поезда поступают радиосигналы различных источников излучения и внешних помех в широкополосный приемник 5 временного разделителя. Приемник 5, настроенный на частоты сигналов информационного обмена между локомотивами встречного поезда, регистрирует сигналы от поезда встречного направления и направляет их в анализатор 6, который анализирует спектр и уровни радиосигналов.

Результаты анализа анализатор 6 направляет в блок 12 сравнения, который осуществляет постоянное сравнение последовательно поступающих радиосигналов, определяя динамику изменения сигнала по уровню и частоте. При постоянном увеличении уровня одного из принимаемых радиосигналов и достижении им определенной величины, например, 60 дБ блок 12 прекращает сравнение, регистрирует радиосигнал этой частоты, как частоту канала информационного обмена между локомотивами встречного поезда, и направляет информацию о ней в синтезатор 11.

Синтезатор 11 настраивает приемник 5 на частоту канала информационного обмена между локомотивами поезда встречного направления.

Анализатор 6 осуществляет анализ спектра и уровня сигнала канала информационного обмена между локомотивами поезда встречного направления. Результаты анализа анализатор направляет в пороговое устройство 7.

По достижении уровня контролируемого радиосигнала порогового значения, например, 80 дБ, превышающего двухсигнальную избирательность, устройство 7 подает команду в формирователь 8 для введения временной задержки передачи сигналов телеуправления с буферного устройства 9 на вход адаптивного радиомодема 1 и приема буферным устройством 9 из адаптивного радиомодема 1 сигнала телесигнализации. Временная задержка определяется временем передачи сигналов ТУ и ТС встречным СП. Структура передаваемых ведущим локомотивом команд содержит группы непрерывных сигналов командной информации, прерываемых паузами определенной длины.

На встречном СП выполняются аналогичные операции по передаче информации. В результате этого в синтезаторе 7 временного распределителя отслеживается временная развязка между сигналами ТУ-ТС встречных поездов СП. В паузы между сигналами радиопередатчика встречного поезда, когда уровень мешающих сигналов резко падает, синтезатор 11 частот снимает запрет на задержку сигнала в формирователе 8 и информация из системы управления локомотивами передается на вход адаптивного радиомодема 1, обеспечивая очередность передачи сигналов локомотивов поездов четного и нечетного направлений.

Таким образом, в соединенном поезде дополнительно с частотным разделением передачи команд между поездами четного и нечетного направлений осуществляется разделение по времени передачи команд, которые передаются адаптивным радиомодемом 1, что существенно снижает уровень взаимных помех, повышает качество воспринимаемых ведомыми локомотивами сигналов и способствует повышению безопасности управления соединенными, длинносоставными и тяжеловесными поездами.

Группа изобретений относится к области автоматики и связи на железнодорожном транспорте. Устройство, реализующее способ, содержит установленные на локомотивах поезда адаптивный радиомодем, систему управления локомотивом, временной распределитель и антенно-фидерное устройство. Причем временной распределитель включает приемник сигналов, формирователь сигналов, анализатор спектра и уровня сигналов, пороговое устройство, буферное устройство, определитель частот четного и нечетного направлений, синтезатор частот и блок сравнения. Достигается повышение надежности передачи данных. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ передачи информации по радиоканалу при вождении поезда с распределенными по его длине локомотивами при двухпутном движении, заключающийся в том, что при встрече поезда с поездом с распределенными по его длине локомотивами осуществляют разнос частот сигналов телеуправления и телесигнализации относительно частот сигналов телеуправления и телесигнализации встречного поезда, отличающийся тем, что сигналы телеуправления и сигнализации поезда передают во время отсутствия передачи сигналов телеуправления и телесигнализации встречного поезда.

2. Устройство передачи информации по радиоканалу при вождении поезда с распределенными по его длине локомотивами при двухпутном движении, содержащее размещенные на локомотивах адаптивный радиомодем и систему управления локомотивом, отличающееся тем, что на каждом локомотиве дополнительно установлены антенно-фидерное устройство, соединенное входом/выходом с адаптивным радиомодемом, временной распределитель, включающий последовательно соединенные приемник сигналов, анализатор спектра и уровня сигналов, пороговое устройство и формирователь сигналов, первый вход/выход которого подключен к другому выходу/входу адаптивного радиомодема, буферное устройство, включенное между вторым входом/выходом формирователя сигнала и выходом/входом системы управления локомотивом, последовательно соединенные определитель частот четного и нечетного направлений и синтезатор частот, выходом подключенный ко второму входу приемника сигналов, блок сравнения, входом соединенный со вторым выходом анализатора спектра и уровня сигнала, а выходом - с другим входом синтезатора частот, при этом вход определителя частот четного и нечетного направлений соединен с выходом системы управления локомотивом, вход приемника сигналов соединен с выходом антенно-фидерного устройства.