Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте Российский патент 2021 года по МПК B61L25/04 G08B13/12 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для обеспечения безопасности на железной дороге.

Известно техническое решение направленное на обеспечение безопасности на железнодорожном транспорте, 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, дополнительно к межмодульному интерфейсу подключен блок цифровой обработки сигналов, первый и второй порты которого подключены соответственно к портам цифровой видеокамеры и радиолокационного измерителя дальности и скорости (RU 133799, B61L 25/04, 27.10.2013).

Недостатком известного технического решения является низкая достоверность работы системы при определении препятствий на пути движения поезда таких как люди, животные, упавшие предметы и т.д. (кроме тех препятствий, которые обнаруживаются рельсовыми цепями автоблокировки и/или аналогичными подсистемами контроля свободности и исправности путевых участков) в условиях воздействия на видеокамеры различных внешних помех в оптическом и инфракрасном диапазоне.

В качестве прототипа принята система обеспечения безопасности на железной дороге, содержащая расположенные с двух сторон железнодорожного пути блоки видеокамер, соответственно, оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн, снабженные лазерами подсветки, причем первые информационные порты, каждого из упомянутых блоков видеокамер соединены с первыми портами соответствующих блоков управления и цифровой обработки видеокадров видео камер, второй информационный порт каждого из упомянутых блоков связан с портом данных соответствующего блока охраны периметра, а третий информационный порт - связан с портом данных блока стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи (RU 110519, G08B 13/12 , 20.11.2011).

Недостатком известной системы является большое количество ложных тревог при определении препятствий на пути движения поезда в условиях воздействия на блоки видео и инфракрасных камер различных внешних помех в оптическом и инфракрасном диапазоне.

Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности обнаружения препятствий на пути движения поездов.

Технический результат достигается тем, что в системе обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте, содержащей установленные с двух сторон железнодорожного пути блоки цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, информационные порты каждого блока цифровых видеокамер подключены к соответствующему блоку управления и цифровой обработки видеокадров, блоку охраны периметра и блоку стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи, согласно изобретению на каждом локомотиве, вовлеченном во взаимодействие с системой, установлены и подключены к межмодульному интерфейсу блок автоматической локомотивной сигнализации, блок интеллектуальной цифровой обработки сигналов, блок электронной карты маршрута, приемопередатчик цифровой связи, блок комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда и блок цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, дополнительно включающий дисплей машиниста и приемник спутниковой навигации, при этом видеокамеры во всех блоках цифровых видеокамер снабжены оптическими фильтрами с полосами пропускания совпадающими с частотой излучения соответствующих лазеров подсветки.

Блок охраны периметров в системе обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте может быть снабжен средством громкого оповещения и экстренной связи с центром управления движением поездов.

На чертеже приведена функциональная схема системы обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте.

Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте содержит установленные с двух сторон железнодорожного пути 1 блоки 2 цифровых видеокамер 3 и 4 оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами 5 и 6 подсветки, информационные порты каждого блока 2 цифровых видеокамер подключены к соответствующему блоку 7 управления и цифровой обработки видеокадров, блоку 8 охраны периметра и блоку 9 стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи, на каждом локомотиве 10, вовлеченном во взаимодействие с системой, установлены и подключены к межмодульному интерфейсу 11 блок 12 автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), блок 13 интеллектуальной цифровой обработки сигналов, блок 14 электронной карты маршрута, приемопередатчик 15 цифровой связи, блок 16 комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда и блок 17 цифровых видеокамер 18 и 19 оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами 20 и 21 подсветки, дополнительно включающий дисплей 22 машиниста и приемник 23 спутниковой навигации, при этом видеокамеры во всех блоках 2 и 17 цифровых видеокамер снабжены оптическими фильтрами 24 и 25 с полосами пропускания совпадающими с частотой излучения соответствующих лазеров подсветки. Блок 8 охраны периметров может быть снабжен (на чертеже не показано) средством громкого оповещения и экстренной связи с центром управления движением поездов.

Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте функционирует следующим образом.

Установленная на локомотиве 10 аппаратура непрерывно проверяет отсутствие опасных для движения предметов на расстоянии, необходимом для предотвращения опасных столкновений. Для этого локомотивная аппаратура непрерывно взаимодействует по каналам цифровой радиосвязи с путевыми устройствами системы. На локомотиве 10 используют данные спутниковой навигации, получаемые от приемника 23 спутниковой навигации, и электронной карты маршрута, получаемые от блока 14, и устанавливают радиосвязь с ближайшими по ходу движения поезда пунктами контроля, снабженными блоками 2 цифровых видеокамер 3 и 4, область обзора которых захватывает путь перед поездом на участке с необходимой протяженностью. При этом локомотивный приемопередатчик 15 цифровой связи непосредственно связывается с ближайшим по ходу движения поезда блоком 9 стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи, который при необходимости по последовательной цепочке впереди расположенных по ходу движения поезда других блоков 9 стационарных приемопередатчика цифровой радиосвязи собирает их данные о препятствиях дальше по ходу движения. Эти препятствия обнаруживаются как блоками 2 цифровых видеокамер 3 и 4, так и соответствующими им блоками 8 охраны периметра. Блоки 7 управления и цифровой обработки видеокадров видеокамер 3 и 4 интеллектуально обрабатывают данные видеокадров и запоминают для их передачи по запросам в локомотивные устройства приближающихся локомотивов 10 или в центр управления движением. С локомотива 10 препятствия обнаруживается блоком 13 интеллектуальной цифровой обработки сигналов бортовых видеокамер 18 и 19. Чем больше количество независимых источников первичных данных, от которых на локомотив 10 поступает информация о препятствиях, тем с более высокой достоверностью обнаруживаются и правильно классифицируются препятствия. Это достигается в процессе комплексной интеллектуальной обработки всех данных локомотивным блоком 16 комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда. Блок 16 вырабатывает и передает через межмодульный интерфейс 11 в соответствующие блоки бортовой аппаратуры локомотива 10 предупреждения для машиниста о приближении к препятствиям и данные о необходимости торможения поезда. Интеллектуальная обработка информации в блоках 7, 13 и 16 базируется на искусственных нейронных сетях. Оценки достоверности данных используются локомотивной аппаратурой безопасности при принятии решений о допустимой скорости движения поезда, начале и интенсивности служебного торможения или начале экстренного торможения перед препятствием.

Двухсторонняя связь между локомотивными и путевыми устройствами организуется по маломощному скоростному радиоканалу цифровой связи (например радиоканалу связи для интернета вещей). По этому каналу связи на локомотив 10 поступают данные реального времени и записанные данные блоков 2 цифровых видеокамер 3 и 4 вместе с данными от соответствующих блоков 8 охраны периметра. Данные от видеокамер, кроме области железнодорожного пути перед локомотивом 10, включают фотографии характерных постоянных объектов инфраструктуры, в области расположения блоков 2 цифровых видеокамер 3 и 4. Фотографии постоянных объектов инфраструктуры используются в системе для уточненного позиционирования локомотива 10 и тестирования исправности видеокамер.

В процессе тестирования на локомотиве 10, предварительно отснятые фотоизображения постоянных опорных объектов инфраструктуры, которые соответствуют участку железной дороги, находящемуся непосредственно перед локомотивом 10, извлекается из памяти бортовой аппаратуры локомотива 10. Эти фотоизображения отсняты, как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах. Они ассоциированы в памяти бортовой аппаратуры локомотива 10 с координатами, полученными от приемника 23 спутниковой навигации, и данными блока 14 электронной карты маршрута движения поезда. В процессе использования, в качестве эталонных изображений, они дополнительно интеллектуально обрабатываются в бортовом блоке 16 комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда для того, чтобы получить усредненные эталонные изображения, которые в процессе тестирования минимизируют ошибку, связанную с различными скоростями и расстояниями приближения локомотива к характерным объектам путевой инфраструктуры и с различными оптическими условиями фотосъемок этих объектов.

Лазеры 5 и 6 подсветки и лазеры 20 и 21 подсветки на локомотивах 10, а также оптические фильтры 24 и 25, которыми снабжены все блоки цифровых видеокамер, существенно снижают уровни фоновых помех оптического и инфракрасного диапазона на входах видеокамер, повышая достоверность правильного распознавания препятствий, особенно при плохих погодных условиях.

Предлагаемая система с помощью средств видео наблюдения и/или средств охраны периметров может проверять отсутствие опасных для движения поездов объектов на больших расстояниях перед поездом и с более высокой достоверностью обнаружения и правильной классификации таких объектов. Большие расстояния достигаются, за счет путевых средств видео наблюдения и средств охраны периметров, которые позволяют обнаружить посторонние объекты, расположенные вне пределов видимости для видеокамер локомотива, а более высокая достоверность достигается за счет параллельного использования нескольких независимых источников информации с комплексной интеллектуальной обработкой всех доступных данных.

Таким образом обеспечивается больший уровень безопасности движения, в том числе и высокоскоростного движения поездов, за счет повышения достоверности обнаружения препятствий на пути движения поездов.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности обнаружения препятствий на пути движения поездов. Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте содержит блоки цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, информационные порты которых подключены к соответствующему блоку управления и цифровой обработки видеокадров, блоку охраны периметра и блоку стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи, причем на каждом локомотиве установлены и подключены к межмодульному интерфейсу блок автоматической локомотивной сигнализации, блок интеллектуальной цифровой обработки сигналов, блок электронной карты маршрута, приемопередатчик цифровой связи, блок комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда, выполненный с возможностью параллельного использования информации с блоков цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, а также блок цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, дополнительно включающий дисплей машиниста и приемник спутниковой навигации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте, содержащая установленные с двух сторон железнодорожного пути блоки цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, информационные порты каждого блока цифровых видеокамер подключены к соответствующему блоку управления и цифровой обработки видеокадров, блоку охраны периметра и блоку стационарного приемопередатчика цифровой радиосвязи, отличающаяся тем, что на каждом локомотиве, вовлеченном во взаимодействие с системой, установлены и подключены к межмодульному интерфейсу блок автоматической локомотивной сигнализации, блок интеллектуальной цифровой обработки сигналов, блок электронной карты маршрута, приемопередатчик цифровой связи, блок комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда и блок цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, дополнительно включающий дисплей машиниста и приемник спутниковой навигации, при этом блок комплексной интеллектуальной обработки сводной информации о препятствиях на пути поезда выполнен с возможностью параллельного использования информации с блоков цифровых видеокамер оптического и инфракрасного диапазонов электромагнитных волн с лазерами подсветки, установленных с двух сторон железнодорожного пути и установленных на локомотиве, а видеокамеры во всех блоках цифровых видеокамер снабжены оптическими фильтрами с полосами пропускания, совпадающими с частотой излучения соответствующих лазеров подсветки.

2. Система обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте по п.1, отличающаяся тем, что блок охраны периметров снабжен средством громкого оповещения и экстренной связи с центром управления движением поездов.