Система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава Российский патент 2023 года по МПК A01M29/16 B61L23/06 

Изобретение относится к системам, предназначенным для отпугивания диких животных, устанавливаемых вдоль железнодорожных путей в местах с наибольшей численностью популяции, в том числе в зонах, где имеются или могут быть организованы для них специальные проходы через железнодорожные пути, а также для предупреждения людей о приближении подвижного состава.

В связи с увеличением скорости и интенсивности движения поездов остро стоит вопрос обеспечения безопасности пассажиров, целостности подвижного состава и охране диких животных. Происшествия с участием диких животных связаны с угрозой для безопасности железнодорожного движения. Известны даже случаи крушения поездов в результате столкновения с крупными дикими животными. Такие ситуации особенно опасны во время зимнего перемещения крупных диких животных (таких как, например, лосей, оленей, кабанов) по очищенным от снега железнодорожным путям, когда при приближении подвижного состава, животные предпочитают убегать по железнодорожным путям, нежели чем свернуть от приближающегося поезда в толстый снежный покров.

Сооружение ограждений вдоль железнодорожных путей в какой-то мере повышает уровень безопасности движения, но в то же время нарушает привычный ритм жизни диких животных, т.к. эти ограждения перекрывают пути их естественной миграции. Известно, что свобода перемещения животных является необходимым условием для сохранения популяции, а её ограничение препятствует генному обмену, что приводит к деградации популяции.

Учитывая эти аспекты и исследовав опыт отечественных и зарубежных производителей разработана система отпугивания диких животных, способная обеспечить безопасность движения железнодорожного транспорта, а также уменьшить отрицательное воздействие железнодорожной инфраструктуры на жизнь диких животных.

Известны технические решения, направленные на защиту животных, в том числе путём их отпугивания от железнодорожных путей с целью исключения возможных столкновений животных с поездами.

Такие технические решения, в частности описаны в следующих патентных документах: JP2013078271(A), GB2161974(A), CA2207361(A1) и JP5843282(B2).

Суть известных технических решений заключается в размещении вдоль железнодорожных путей специальных проходов для диких животных, а также в применении устройств для их отпугивания с помощью неприятных для животных звуковых сигналов, которые инициируются с помощью датчиков движения.

В патенте EP1329159(A1) описан генератор, который отпугивает животных при помощи акустических ультразвуковых сигналов.

Из патента PL391371(A1) известна система для отпугивания животных перед проходящим локомотивом, которая применяется в лесных и других участках, где существует опасность столкновения, пересекающего путь животного с проходящим поездом. Эта система характеризуется тем, что на участке пути имеется датчик движения поезда, соединенный с контроллером, приводящим систему в действие, обрабатывающим данные о скорости поезда и приводящим в действие излучатели звука последующей секции излучателя на обеих сторонах пути, так что работа излучателей звука следующей секции начинается за несколько, предпочтительно за 2-5 секунд, до головной части приближающегося поезда и длится в течение десятков секунд или около того, при этом оно предназначено для отпугивания диких зверей и птиц по маршруту движения поезда.

В патенте PL197370(B1) раскрыт способ и система предупреждения и отпугивания животных в любой зоне. Наиболее важной её особенностью является соединение электроакустического преобразователя с усилителем акустической мощности, набором звуковой и управляющей схемы и блоком для управления любой контролируемой зоны, при этом пользователь может записать последовательность сигналов и предупредительных звуковых сигналов на звуковой носитель устройства отпугивания.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система защиты животных, описанная в международной заявке на изобретение WO2015/133917.

В указанной заявке описана система защиты животных, издающая последовательность предупреждающих звуков, содержащая запоминающее устройство с акустическими сигналами, основной источник энергии, резервный источник энергии, усилитель мощности, схему внутреннего управления, схему внешнего управления, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит по меньшей мере один контейнер устройства защиты животных, которое представляет собой блок управления и мониторинга, содержащий по меньшей мере один модуль диагностики и управления, подключенный по меньшей мере к одному устройству защиты животных, которое является устройством защиты и отпугивания животных, при этом контейнер устройства для защиты животных дополнительно соединен по меньшей мере с одним устройством управления.

При этом прототип обладает следующими недостатками:

- система представляет собой комплекс, состоящий из функционально различных устройств, которые могут выполнять поставленную задачу только при условии их одновременной установки на охраняемом участке дороги;

- система требует подключения к используемым на железных дорогах системам централизации и блокировки, что не всегда возможно и оправдано.

С помощью заявляемого изобретения решается техническая проблема, присущая всем известным аналогам, которая заключается в том, что в случае выхода из строя одного устройства, входящего в состав системы, выходит из строя вся система. Также известными системами не обеспечивается их работоспособность в случаях повреждений систем централизованной сигнализации, блокировок охраняемого участка дороги, а также при повреждениях на сетях электроснабжения.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение уровня безопасности движения железнодорожного транспорта.

Указанный технический результат достигается за счёт применения системы отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава, предназначенной для использования на железнодорожных путях.

Заявляемая система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении железнодорожного состава характеризуется тем, что она содержит схему внутреннего управления, источник энергии, усилитель мощности и схему внешнего управления, содержащую, по меньшей мере один модуль защиты животных и людей, к которому присоединён, по меньшей мере, один датчик движения, установленный на железнодорожных путях или в непосредственной от них близости, при этом каждый входящий в систему модуль защиты животных и людей включает в себя следующие субмодули: субмодуль управления, субмодуль оповещения, оснащённый запоминающим устройством с записанными в его память акустическими файлами, усилитель мощности, субмодуль электропитания с первичным вводно-защитным электропитающим устройством с блоком автоматического ввода резервного электропитания, с аккумуляторными батареями и коммутатором вторичных электропитающих устройств, при этом, все входящие в систему модули защиты животных и людей являются унифицированными устройствами, имеющими возможность работы как самостоятельно, так и во взаимодействии друг с другом, например, по радиоканалу на разрешенных частотах и/или по волоконно-оптической линии.

Кроме того, по меньшей мере один из входящих в систему модулей защиты животных и людей может быть подключён к системе внешнего управления, расположенной, например, в диспетчерском центре железнодорожной станции.

Кроме того, каждый субмодуль управления может быть соединён с субмодулем защиты от электромагнитных воздействий.

Кроме того, субмодуль управления одного из модулей защиты животных и людей может быть соединён с субмодулем управления, входящего в состав другого модуля защиты животных и людей, за счёт чего он может с ним взаимодействовать.

Кроме того, система может иметь интерфейс для подключения переносного компьютера с целью обновления программного обеспечения, а также с целью записи в запоминающее устройство акустических файлов.

Кроме того, система может иметь интерфейсы для подключения альтернативных источников электроэнергии, таких как солнечные батареи, ветрогенераторы и пр.

Таким образом, заявляемая система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении железнодорожного состава является децентрализованной системой, в которой все модули защиты животных и людей, входящие в систему, являются унифицированными устройствами, которые работают как самостоятельно, так и во взаимодействии друг с другом, при этом для определения факта прохождения подвижного состава могут применяться датчики, работающие на любых физических принципах, например, электромагнитные, ёмкостные, акустические, трибоэлектрические, пьезоэлектрические и тензометрические.

Заявляемая система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава работает следующим образом:

При приближении железнодорожного состава к охраняемой зоне система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава рассчитывает время и направление движения состава и в зависимости от этого включает, с определенным уровнем, сигналы акустического воздействия или отключает ранее включенные сигналы акустического воздействия, при этом обеспечивает отключение этих сигналов непосредственно во время прохождения состава по охраняемой зоне.

Модули защиты животных и людей, входящие в систему, располагают вдоль железнодорожного пути на охраняемых участках, при этом все эти модули объединены в сеть и действуют под контролем сервера контроля и мониторинга, осуществляющим мониторинг движения подвижного состава по железнодорожным путям, а также диагностику системы, при этом сервер может располагаться как на железнодорожных станциях, так и в диспетчерском центре.

В каждый модуль защиты животных и людей входят следующие субмодули, обеспечивающие его функционирование:

Субмодуль управления, который осуществляет управление работой остальных субмодулей по заданному алгоритму. При этом связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей осуществляется через разъёмы для внутримодульных связей, а через интерфейсный модуль-шлюз с сервером контроля и мониторинга и/или диспетчерскими центрами железнодорожных станций.

Кроме этого в функции субмодуля управления также могут входить и другие функции, например, функция термоконтроля, которая осуществляется при помощи блока термоконтроля и вентиляции, команды на который так же передаются по внутримодульным линиям связи.

Субмодуль оповещения, оснащённый запоминающим устройством с записанными в его память акустическими файлами, который получает управляющие сигналы от субмодуля управления и по заданному алгоритму включает воспроизведение предварительно записанного в память акустического файла. Связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей осуществляется через разъём для внутримодульных связей, при этом, дополнительно, через интерфейс, предназначенный для присоединения переносного компьютера может производиться обновление программного обеспечения и запись акустических файлов, предназначенных для воспроизведения.

Субмодуль электропитания предназначен для электропитания всего модуля защиты животных и людей. Подача электропитания к субмодулям модуля защиты животных и людей осуществляется посредством внутримодульных линий связи.

Дополнительно, в модуль защиты животных и людей также может входить субмодуль защиты от электромагнитных воздействий, оснащённый преобразователем интерфейсов, который служит для получения информации о состоянии датчиков и предотвращения попадания в систему посторонних помех и электромагнитных наводок. При этом связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей также осуществляется через разъём для внутримодульных связей.

Кроме того, субмодуль управления одного из модулей защиты животных и людей может быть соединён с субмодулем управления, входящего в состав другого модуля защиты животных и людей, за счёт чего он также может управлять и им.

Кроме того, система может иметь интерфейсы для подключения альтернативных источников электроэнергии, таких как солнечные батареи, ветрогенераторы и пр.

Суть изобретения, а также пример реализации заявляемой конструкции проиллюстрированы на чертежах:

На Фиг. 1 показана схема системы отпугивания диких животных и предупреждения людей, устанавливаемая на охраняемом участке железнодорожных путей;

На Фиг. 2 показана структурная схема модуля защиты животных и людей;

На Фиг. 3 показана структурная схема субмодуля защиты от электромагнитных воздействий с преобразователем интерфейсов;

На Фиг. 4 показана структурная схема субмодуля управления;

На Фиг. 5 показана структурная схема субмодуля оповещения;

На Фиг. 6 показана структурная схема субмодуля электропитания.

На всех чертежах обозначены следующие позиции:

Модуль защиты животных и людей;

Охраняемый участок железнодорожных путей;

Субмодуль оповещения;

Цифро-аналоговый преобразователь;

Акустический оповещатель;

Усилитель мощности;

Управляемое перепрограммируемое запоминающее устройство;

Субмодуль защиты от электромагнитных воздействий с преобразователем интерфейсов;

Дополнительный акустический датчик, снабжённый полосовым фильтром;

Дополнительные датчики, работающие на разных физических принципах;

Субмодуль управления;

Сервер контроля и мониторинга;

Диспетчерский центр на железнодорожной станции;

Волоконно-оптическая линия связи;

Субмодуль электропитания;

Основной источник вторичного электропитания;

Резервный вторичного источник электропитания;

Альтернативный источник электропитания;

Основной канал связи;

Дополнительный (альтернативный) канал связи;

Интерфейсный модуль-шлюз для межмодульных связей (радиоканал, LAN, ВОЛС, GPRS, RS485, LoRa, ZigBee и т.п.);

Железнодорожная станция;

Переносной компьютер;

Преобразователь для альтернативных источников электропитания;

Внутримодульные линии связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения;

Плата защиты от электромагнитных воздействий и грозозащиты для внешних датчиков, со встроенным электромагнитным датчиком движения и шлюзами LoRa (ZigBee);

Преобразователь интерфейса;

Разъем (шина) для внутримодульных связей;

Центральный контроллер;

Линия связи с интерфейсом для обновления программного обеспечения (LAN, RS232, WiFi и т.п.);

Первичное вводно-защитное электропитающее устройство с блоком автоматического ввода резерва;

Батарея аккумуляторов;

Коммутатор вторичных электропитающих устройств;

Основной электрический ввод;

Резервный электрический ввод;

Блок термоконтроля и вентиляции;

Диспетчерский центр;

Световые информационные табло или управляемые дорожные знаки.

Система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава, показанная на Фиг. 1 включает модули защиты животных и людей (1), расположенные вдоль пути в охраняемом участке железнодорожного пути (2), объединённые в сеть и действующие под контролем сервера контроля и мониторинга (12), который обеспечивает мониторинг движения и диагностику системы.

Данные о работе системы по основным (19) и/или дополнительным (20) каналам связи поступают на один или несколько диспетчерских центров (13) железнодорожных станций (22), а далее по каналам ВОЛС (14) в диспетчерский центр (37) дороги или отделения дороги. При этом, сервер контроля и мониторинга (12) может располагаться как на железнодорожных станциях (22), так и в диспетчерском центре (37).

В модуль защиты животных и людей, показанном на Фиг. 2 входят следующие субмодули, обеспечивающие его функционирование:

1) Субмодуль управления (11), который осуществляет управление работой остальных субмодулей по заданному алгоритму (структурная схема субмодуля управления показана на Фиг. 4).

Связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей осуществляется через разъёмы для внутримодульных связей (28) посредством внутримодульных линий связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25), входящими в комплекс, а также через интерфейсный модуль-шлюз для межмодульных связей (21), предназначенным для осуществления связи с сервером контроля и мониторинга (12) и диспетчерскими центрами (13) железнодорожных станций (22) (см. Фиг. 1 и Фиг.2).

2) Субмодуль оповещения (3), который получает управляющие сигналы от субмодуля управления (11) и по заданному алгоритму включает воспроизведение предварительно записанного акустического файла (структурная схема этого субмодуля представлена на Фиг. 5). Связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей также осуществляется через разъём для внутримодульных связей (28) посредством внутримодульных линии связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25).

3) Субмодуль электропитания (15) обеспечивает электропитанием всего модуля защиты животных и людей (структурная схема этого субмодуля показана на Фиг. 6). Подача электропитания к субмодулям модуля защиты животных и людей осуществляется посредством внутримодульных линий связи с шиной вторичного электропитания.

4) Дополнительно в модуль защиты животных и людей может входить субмодуль защиты от электромагнитных воздействий, оснащённый преобразователем интерфейсов (8), который служит для получения информации о состоянии датчиков и предотвращения попадание в систему посторонних помех и электромагнитных наводок (структурная схема этого субмодуля показана на Фиг. 3). Связь с другими субмодулями модуля защиты животных и людей также осуществляется через разъём для внутримодульных связей (28) посредством внутримодульных линий связи с шиной вторичного электропитания (25).

На Фиг. 3 показана структурная схема субмодуля защиты от электромагнитных воздействий с преобразователем интерфейсов (8). Данный субмодуль содержит плату защиты от электромагнитных воздействий и грозозащиты для внешних датчиков, со встроенным электромагнитным датчиком движения и шлюзами LoRa (ZigBee) (26) и предназначен для получения информации от датчиков, преобразование этой информации в вид понятный центральному процессору. Он позволяет подключать к системе дополнительные датчики, работающие на разных физических принципах (10) и дополнительный акустический датчик, снабжённый полосовым фильтром (9). Полученные от датчиков сигналы поступают на преобразователи интерфейсов (27) и далее по внутримодульным линиям связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25) выводятся на разъемы для внутримодульных связей (28).

На Фиг. 4 показана структурная схема субмодуля управления (11). Данный субмодуль предназначен для управления работой всей системы по заданному алгоритму, который хранится в энергонезависимой памяти центрального контроллера (29) и может быть изменен при помощи переносного компьютера (23) с установленным на него специализированном программным обеспечением, через интерфейс для обновления программного обеспечения. Команды, формируемые центральным контроллером (29) отправляются на все субмодули модуля защиты животных и людей по внутримодульным линиям связи с шиной вторичного электропитания (25), которые выводятся на соответствующие разъёмы для внутримодульных связей (28). Кроме этого в функции субмодуля управления (11) также могут входить и другие функции, например, функция термоконтроля, которая осуществляется при помощи блока термоконтроля и вентиляции (36), команды на который так же передаются по внутримодульным линиям связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25).

На Фиг. 5 показана структурная схема субмодуля оповещения (3) Данный субмодуль предназначен для выдачи сигналов акустического воздействия. По команде от субмодуля управления (11) (см. Фиг. 2), которая поступает на разъем для внутримодульных связей (28) и по внутримодульным линиям связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25) выдается на управляемое перепрограммируемое запоминающее устройство (7), которое в свою очередь выбирает заданный файл из запоминающего устройства и отправляет его на цифро-аналоговый преобразователь (4). Преобразованный в аналоговый вид сигнал через усилитель мощности (6) выдается на акустический оповещатель (5).

Электропитание всех субмодулей модуля защиты животных и людей осуществляется субмодулем электропитания (15), структурная схема которого показана на Фиг. 6. Первичное электропитание от основного (34) или резервного (35) электрических вводов подается на первичное вводно-защитное электропитающее устройство с блоком автоматического ввода резерва (31), в котором определяются параметры питающей сети, осуществляется защита от перегрузок по току и напряжению и выполняется функция автоматического ввода резерва. После этого питающие напряжения поступают на основной (16) или резервный (17) источники вторичного электропитания где они преобразуются в необходимые вторичные напряжения, которые коммутируются в коммутаторе вторичных электропитающих устройств (33) на внутримодульные линии связи с шиной вторичного электропитания и с интерфейсом для обновления программного обеспечения (25) и подаются на разъем для внутримодульных связей (28). Кроме этого в субмодуле электропитания (15) установлена батарея аккумуляторов (32), которая обеспечивает бесперебойность электроснабжения. Для использования альтернативных источников электропитания (18) в субмодуле электропитания (15) может быть установлен соответствующий электро-преобразователь (24).

На Фиг. 7 показана структурная схема упрощенного варианта использования системы отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава. Такая система может устанавливаться как на участках железнодорожных путей, так и на участках автомобильных дорог, где нет особой необходимости контроля за работой системы. Помимо элементов упомянутых в Фиг. 1 в этом варианте использования присутствуют световые информационные табло или управляемые дорожные знаки (38), которые устанавливаются на въездах на охраняемый участок и которые служат для привлечения внимания водителей и машинистов.

Таким образом система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении подвижного состава представляет собой комплекс из функционально идентичных, взаимозаменяемых, унифицированных устройств, соединённых таким образом, что выход из строя одного устройства не повлечет за собой выход из строя всей системы.

Кроме того, заявленная система позволяет обеспечить реализацию своего функционала в случае повреждений в системах централизованной сигнализации и блокировки охраняемого участка дороги, а благодаря возможности использования для электроснабжения системы альтернативных источников она сохраняет свою работоспособность также и в случае повреждений на сетях электроснабжения.

Таким образом обеспечивается повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к системам, предназначенным для отпугивания диких животных, устанавливаемым вдоль железнодорожных путей в местах с наибольшей численностью популяции, а также для предупреждения людей о приближении подвижного состава. Система содержит схему внутреннего управления, источник энергии, усилитель мощности и схему внешнего управления, содержащую по меньшей мере один модуль защиты животных и людей, к которому присоединён по меньшей мере один датчик движения, установленный на железнодорожных путях или в непосредственной от них близости. Каждый входящий в систему модуль защиты животных и людей включает в себя следующие субмодули: субмодуль управления, субмодуль оповещения, оснащённый запоминающим устройством с записанными в его память акустическими файлами, усилитель мощности, субмодуль электропитания с первичным вводно-защитным электропитающим устройством с блоком автоматического ввода резервного электропитания, с аккумуляторными батареями и коммутатором вторичных электропитающих устройств. Все входящие в систему модули являются унифицированными устройствами, имеющими возможность работы как самостоятельно, так и во взаимодействии друг с другом. Техническим результатом является повышение уровня безопасности движения железнодорожного транспорта. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система отпугивания диких животных и предупреждения людей о приближении железнодорожного состава, включающая схему внутреннего управления, источник энергии, усилитель мощности и схему внешнего управления, содержащую по меньшей мере один модуль защиты животных и людей, к которому присоединён по меньшей мере один датчик движения, установленный на железнодорожных путях или в непосредственной от них близости, при этом каждый входящий в систему модуль защиты животных и людей включает в себя следующие субмодули: субмодуль управления, субмодуль оповещения, оснащённый запоминающим устройством с записанными в его память акустическими файлами, усилитель мощности, субмодуль электропитания с первичным вводно-защитным электропитающим устройством с блоком автоматического ввода резервного электропитания, с аккумуляторными батареями и коммутатором вторичных электропитающих устройств, при этом все входящие в систему модули защиты животных и людей являются унифицированными устройствами, имеющими возможность работы как самостоятельно, так и во взаимодействии друг с другом.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из входящих в систему модулей защиты животных и людей подключён к системе внешнего управления, расположенной, например, в диспетчерском центре железнодорожной станции.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что субмодуль управления одного из модулей защиты животных и людей соединён с субмодулем управления, входящим в состав другого модуля защиты животных и людей, за счёт чего он может с ним взаимодействовать.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена интерфейсом для подключения переносного компьютера с целью обновления программного обеспечения, а также с целью записи в запоминающее устройство акустических файлов.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена интерфейсами для подключения альтернативных источников электропитания.