СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОНИТОРИНГА КОНФИГУРАЦИИ ПОЕЗДА Российский патент 2024 года по МПК B61L15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу мониторинга конфигурации поезда, причем поезд содержит множество железнодорожных вагонов, сцепленных друг с другом.

Во втором аспекте настоящее изобретение также относится к устройству для мониторинга конфигурации поезда.

Настоящее изобретение относится к области техники B61L 15/00 и B61L 25/02.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Такой способ согласно вводной части также известен из документа US5969643. В документе US ‘643 раскрыты способ и аппарат для определения положения одного или более локомотивов в поезде. На каждый локомотив в поезде устанавливается приемник. Приемник принимает сигнал от глобальной навигационной системы. Это определяет положение координаты локомотива. Процессор определяет относительное положение для локомотива в поезде на основании его определенного положения координаты.

Этот известный способ имеет следующие недостатки и проблемы. В случае, если способ необходимо расширить на все железнодорожные вагоны в поезде, потребуется установить приемник на каждый железнодорожный вагон. Приемники для глобальных навигационных систем представляют собой дорогостоящие устройства, что делает метод экономически нереализуемым для целого поезда. Эти глобальные навигационные системы имеют погрешности измерения до нескольких метров. Когда приемники установлены на одном конце железнодорожных вагонов, например на безбортовых вагонах, возможно, что два приемника, установленных на двух разных железнодорожных вагонах, находятся на расстоянии, меньшем, чем возможная ошибка глобальной навигационной системы, что приводит к потенциальной перестановке относительного положения двух железнодорожных вагонов в поезде.

Также известен способ из документа US5651517. Документ US ‘517 относится к способу автоматического присвоения серийных номеров в поезде, в котором используют сравнение между измеренным параметром и сигналом синхронизации. Параметр меняется вдоль длины поезда. Сигнал синхронизации передается вдоль длины поезда на локальные узлы в каждом вагоне. Параметр измеряют в каждом узле в отношении появления сигнала синхронизации в узле. Затем присвоение серийных номеров вагонам выполняют как функцию измеренных параметров.

Способ, описанный в документе US ‘517, основан на сигнале синхронизации, который должен быть передан вдоль длины поезда, и параметре, который меняется вдоль длины поезда. В документе US ‘517 раскрыт способ, в котором параметром является сигнал жидкости, передаваемый через тормозную трубу поезда, и сигнал синхронизации представляет собой электрический сигнал. В еще одном варианте осуществления способа параметром является градиент давления в тормозной трубе поезда, и давление измеряется узлом в каждом железнодорожном вагоне по приему сигнала синхронизации. В еще одном варианте осуществления способа электрическая нагрузка прикладывается к узлу в каждом железнодорожном вагоне, а линия проходит по всей длине поезда. Электрический параметр измеряют в узле при приеме сигнала синхронизации.

Эти варианты осуществления имеют некоторые серьезные недостатки. Прежде всего, это требует сигнала синхронизации между всеми узлами в каждом железнодорожном вагоне. Надежным способом реализации этого является установка линии, проходящей по всей длине поезда. В современных пассажирских поездах такая линия, скорее всего, присутствует, но это не обязательно имеет место в случае несамоходных железнодорожных вагонов, таких как грузовые вагоны, вагоны-цистерны, безбортовые вагоны и т.д. Во-вторых, измерение параметра требует дополнительных измерительных устройств для измерения, например, давления или электрических параметров. Это делает способ дорогим в реализации и затруднительным для установки на существующие железнодорожных вагонов.

В документе US9221479 описаны поезд и способ безопасного определения конфигурации такого поезда. Поезд содержит одно устройство управления безопасностью на единицу, причем каждое устройство имеет два специально выделенных идентификатора, одну соединительную связь для каждой пары смежных единиц и общую сеть для соединения всех устройств друг с другом. Устройства отправляют по общей сети и по линиям соединительной связи сообщения друг другу. По меньшей мере одно устройство определяет на основании обмениваемых сообщений конфигурацию поезда.

Этот известный способ имеет недостаток, заключающийся в том, что он требует большого количества дорогостоящего аппаратного обеспечения и сетей связи. Алгоритм определения конфигурации поезда является сложным, и способ является трудным для реализации на существующих или несамоходных железнодорожных вагонах.

Соответственно, возникает необходимость в способе, который осуществляет мониторинг конфигурации поезда и который основывается на недорогом аппаратном обеспечении, который можно легко устанавливать на все виды существующих и новых железнодорожных вагонов и который основан на простом алгоритме. Настоящее изобретение направлено на устранение по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых проблем и недостатков.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В первом аспекте в настоящем изобретении предлагается способ по пункту 1 формулы изобретения.

Преимущество такого способа заключается в легкости реализации и простоте. Модули мониторинга устанавливают на каждый конец железнодорожного вагона. Модули мониторинга передают сообщения, содержащие уникальный идентификатор, с использованием радиостанции малой мощности. При приеме сообщения, содержащего уникальный идентификатор, модуль мониторинга отправляет пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор, и уникальный идентификатор модуля мониторинга на блок обработки с использованием его средства беспроводной связи. Радиус действия радиостанции малой мощности в свободном пространстве составляет по меньшей мере 3 м и не более 10 м. Это меньше, чем длина железнодорожного вагона. Следовательно, блок обработки знает, что модуль мониторинга находится вблизи от модуля мониторинга, уникальный идентификатор которого был получен, или, иначе говоря, блок обработки знает, какие два железнодорожных вагона сцеплены друг с другом. Блок обработки будет принимать от других модулей мониторинга на поезде подобные пакеты данных. За счет объединения информации из разных пакетов данных становятся известными все сцепки между разными железнодорожными вагонами поезда и может быть определена конфигурация поезда. Когда первый железнодорожный вагон отцеплен от второго железнодорожного вагона и вместо этого сцеплен с другим третьим железнодорожным вагоном, модуль мониторинга будет снова отправлять пакет данных на блок обработки, и блок обработки будет обновлять конфигурацию поезда. Алгоритм определения конфигурации поезда очень прост.

Еще одно преимущество такого способа заключается в схемах основной связи. Способ основывается на ограниченном беспроводном обмене пакетов данных между модулями мониторинга и блоком обработки. Модули мониторинга только должны передавать основные сообщения, содержащие их уникальный идентификатор, с использованием их радиостанций малой мощности на другие модули мониторинга в пределах радиуса действия. Нет необходимости в сети, содержащей все модули мониторинга в поезде. Укладка кабеля для сети не требуется.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что способ может быть легко применен к железнодорожным вагонам разных типов и возраста. Модули мониторинга могут быть прикреплены к обоим концам железнодорожного вагона без укладки кабеля или конфигурации сети. Блок обработки может быть расположен на поезде, но предпочтительно должен быть вне поезда. Блок обработки, расположенный вне поезда, еще больше упрощает реализацию способа для существующих железнодорожных вагонов и имеет потенциальное преимущество совместного использования блока обработки для нескольких поездов, что приводит к дополнительной экономии затрат.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего способа показаны в любом из пунктов 2-10.

Конкретный предпочтительный вариант осуществления относится к изобретению согласно пункту 10. В этом варианте осуществления способ дополнительно включает этап исполнения алгоритма самообучения в отношении блока обработки для создания таблицы с привязками, содержащей уникальные идентификаторы модулей мониторинга, относящихся к железнодорожным вагонам. Алгоритм самообучения имеет доступ к информации об ожидаемой конфигурации поездов и изначально предполагает для каждого из уникальных идентификаторов модулей мониторинга, к какому железнодорожному вагону поезда он относится. Алгоритм самообучения исправляет таблицу с привязками на основании пакетов данных, принятых на блоке обработки от модулей мониторинга. Преимуществом этого варианта осуществления настоящего изобретения является то, что нет необходимости вручную вводить привязки между уникальными идентификаторами и железнодорожными вагонами, что упрощает ввод в эксплуатацию. Еще одним преимуществом является то, что возможные ошибки будут автоматически исправляться.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к устройству согласно пункту 11.

Преимущество такого устройства заключается в низкой себестоимости. Устройство содержит радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве от 3 м до 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления связи с блоком обработки. Все это доступные по первому требованию и доступные по цене компоненты. Нет необходимости в дорогостоящих приемниках для глобальных навигационных систем, устройствах управления безопасностью, измерительных устройствах или сетевых компонентах.

Еще одним преимуществом устройства является то, что оно может питаться от батареи. Это упрощает установку на существующие железнодорожные вагоны и на несамоходные железнодорожные вагоны.

Предпочтительные варианты осуществления настоящего способа показаны в любом из пунктов 12-14 формулы изобретения.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к устройству согласно пунктам 11--14 формулы изобретения, выполненному с возможностью исполнения способа согласно пунктам 1-10 формулы изобретения.

ОПИСАНИЕ ФИГУР

На фиг. 1 схематически представлен поезд согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Эта фигура более подробно обсуждается в примере 1.

На фиг. 2 схематически представлен вид сверху двух соседних поездов согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 схематически представлена деталь поезда и связь с блоком обработки и от него согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для мониторинга конфигурации поезда.

Если не указано иное, то все термины, используемые в описании настоящего изобретения, в том числе технические и научные термины, имеют такое значение, которое обычно понимается специалистом в области техники, к которой относится настоящее изобретение.

Отсылка к «одному варианту осуществления» или «варианту осуществления» повсюду в данном описании означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанная в связи с этим вариантом осуществления, включена в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, все фразы «в одном варианте осуществления» и «в варианте осуществления», появляющиеся в разных местах повсюду в данном описании, необязательно относятся, но могут относиться, к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут комбинироваться любым подходящим образом, как очевидно специалисту в данной области техники их данного описания, в одном или более вариантах осуществления. Кроме того, несмотря на то, что некоторые варианты осуществления, описанные в данном документе, содержат некоторые, но не все, признаки, содержащиеся в других вариантах осуществления, комбинации признаков разных вариантов осуществления подразумеваются находящимися в пределах объема настоящего изобретения и образуют другие варианты осуществления, как понятно специалистам в данной области техники. Например, в нижеследующей формуле изобретения любые из заявленных вариантов осуществления могут использоваться в любой комбинации.

В контексте данного документа «передавать» означает отправлять сообщение либо с помощью радиоволн, либо по проводам. Сообщение не обязательно должно быть адресовано конкретной принимающей стороне, но оно может быть адресовано. На сообщение не обязательно должна ответить принимающая сторона, но она может это сделать.

В первом аспекте настоящее изобретение относится к способу мониторинга конфигурации поезда, причем поезд содержит множество железнодорожных вагонов, сцепленных друг с другом, причем каждый из железнодорожных вагонов содержит модуль мониторинга на каждом конце, причем каждый модуль мониторинга содержит уникальный идентификатор, радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве по меньшей мере 3 м и не более 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления связи с блоком обработки, включающему следующие этапы:

• передачу периодически каждым из модулей мониторинга сообщения, содержащего связанный уникальный идентификатор модуля мониторинга с использованием радиостанции малой мощности,

• прием каждым из модулей мониторинга сообщений, переданных другими из модулей мониторинга в пределах радиуса действия радиостанции малой мощности, и предпочтительно хранение уникальных идентификаторов принятых сообщений в запоминающем устройстве модуля мониторинга,

• определение блоком обработки конфигурации поезда путем применения предварительно определенного алгоритма, причем предварительно определенный алгоритм сравнивает уникальные идентификаторы, принятые каждым из модулей мониторинга, для определения конфигурации поезда и предпочтительно порядка, согласно которому железнодорожные вагоны соединены друг с другом,

при этом способ дополнительно включает этап:

• в момент после приема сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности модуля мониторинга, отправки модулем мониторинга по меньшей мере один раз для указанного принятого уникального идентификатора пакета данных, содержащего указанный принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга на блок обработки, с использованием его средства связи.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга содержит активную метку RFID, содержащую уникальный идентификатор, и радиостанцию малой мощности. Активная метка RFID указывает на устройство с малым радиусом действия.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга содержит радиостанцию малой мощности, работающую в диапазоне ISM (промышленный, научный и медицинский).

Радиус действия радиостанции малой мощности находится в свободном пространстве по меньшей мере 3 м и не более 10 м. Радиус действия меньше, чем длина железнодорожного вагона, что приводит к тому, что модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона не может осуществлять связь с модулем мониторинга на втором конце первого железнодорожного вагона. Обычно модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона может только осуществлять связь с модулем мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона, посредством чего второй железнодорожный вагон сцепляется с первым железнодорожным вагоном.

В одном варианте осуществления средство связи для осуществления связи с блоком обработки использует технологии проводной связи, такие как, помимо прочего, сеть Ethernet, и полевые шины, такие как CAN, PROFIBUS и EtherCat.

Необязательно средство связи для осуществления связи с блоком обработки использует беспроводные технологии.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки использует технологии сетей с большим охватом и низким энергопотреблением (LPWAN), такие как, помимо прочего, NB-IOT, LoRa и Sigfox.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки использует WiFi.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки использует модем GPRS/GSM.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки использует технологию спутниковой связи.

В предпочтительном варианте осуществления модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона поезда передает периодически сообщение, содержащее связанный уникальный идентификатор модуля мониторинга с использованием радиостанции малой мощности. Сообщение не может быть принято модулем мониторинга на втором конце первого железнодорожного вагона. Сообщение будет принято модулем мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона поезда, который сцеплен с первым железнодорожным вагоном на конце первого модуля мониторинга. Модуль мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона отправляет пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона, и свой собственный уникальный идентификатор на блок обработки с использованием его средства связи. Модуль мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона необязательно хранит принятый уникальный идентификатор модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона в его запоминающем устройстве. Блок обработки обрабатывает пакет данных и извлекает уникальные идентификаторы модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона и модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона. Предпочтительно блок обработки хранит извлеченные уникальные идентификаторы модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона и модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона в его запоминающем устройстве. Блок обработки определяет, исходя из этой информации, что первый железнодорожный вагон и второй железнодорожный вагон сцеплены друг с другом. Блок обработки принимает подобные пакеты данных от всех модулей мониторинга на поезде. Блок обработки определяет конфигурацию поезда, железнодорожные вагоны которого входят в состав поезда, и предпочтительно также порядок, в котором железнодорожные вагоны сцеплены друг с другом.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона поезда передает периодически сообщение, содержащее связанный уникальный идентификатор модуля мониторинга с использованием радиостанции малой мощности. Сообщение не может быть принято модулем мониторинга на втором конце первого железнодорожного вагона. Сообщение будет принято модулем мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона поезда, который сцеплен с первым железнодорожным вагоном на конце первого модуля мониторинга. Модуль мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона дает ответ модулю мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона посредством сообщения, содержащего принятый уникальный идентификатор модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона и свой собственный уникальный идентификатор. Модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона отправляет пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона и свой собственный уникальный идентификатор, на блок обработки с использованием его средства связи. Модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона необязательно хранит принятый уникальный идентификатор модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона в его запоминающем устройстве. Блок обработки обрабатывает пакет данных и извлекает уникальные идентификаторы модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона и модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона. Предпочтительно блок обработки хранит извлеченные уникальные идентификаторы модуля мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона и модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона в его запоминающем устройстве. Блок обработки определяет, исходя из этой информации, что первый железнодорожный вагон и второй железнодорожный вагон сцеплены друг с другом. Блок обработки принимает подобные пакеты данных от всех модулей мониторинга на поезде. Блок обработки определяет конфигурацию поезда, железнодорожные вагоны которого входят в состав поезда, и предпочтительно также порядок, в котором железнодорожные вагоны сцеплены друг с другом.

В предпочтительном варианте осуществления блок обработки представляет собой сервер, установленный в серверном парке или облачной инфраструктуре. Блок обработки обрабатывает пакеты от модулей мониторинга на одном или нескольких поездах.

В одном варианте осуществления блок обработки представляет собой компьютер, установленный на поезде. Блок обработки обрабатывает пакеты от модулей мониторинга на одном поезде.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап добавления модулем мониторинга временной метки в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга, причем временная метка соответствует моменту времени, в который модуль мониторинга принял сообщение с уникальным идентификатором.

Первый модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона на первом поезде обычно будет принимать только сообщения с уникальным идентификатором от второго модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона первого поезда, который сцеплен с первым железнодорожным вагоном на конце первого модуля мониторинга. Однако при прохождении второго поезда возможно, что первый модуль мониторинга принимает сообщение с уникальным идентификатором от третьего модуля мониторинга, который установлен на железнодорожном вагоне этого второго поезда. Поскольку два поезда проходят мимо друг друга, первый модуль мониторинга будет принимать только сообщения от третьего модуля мониторинга в течение короткого периода времени, например, менее 10 секунд. Первый модуль мониторинга может фильтровать уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга, поскольку по начальному приему первоначального сообщения, содержащего уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга, не было принято никаких дополнительных сообщений, содержащих уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга. Первый модуль мониторинга не отправляет пакет данных, содержащий идентификатор третьего модуля мониторинга, на блок обработки, и блок обработки не определяет ложные сцепки между первым железнодорожным вагоном первого поезда и железнодорожным вагоном второго поезда. Предпочтительно первый модуль мониторинга отправляет пакет данных, содержащий уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга на блок обработки и соответствующую временную метку. Блок обработки может использовать временные метки для определения того, определяют ли уникальные идентификаторы в пакете данных реальную сцепку между двумя железнодорожными вагонами, или является ли это результатом двух проходящих поездов.

Предпочтительно временные метки хранятся в запоминающем устройстве в блоке обработки, предпочтительно в виде записи в запоминающем устройстве, причем запись содержит принятый уникальный идентификатор, временную метку и уникальный идентификатор модуля мониторинга, отправляющего пакет данных.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап добавления модулем мониторинга индикатора мощности принятого сигнала (RSSI) в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга, причем RSSI соответствует мощности сигнала сообщения при приеме сообщения с уникальным идентификатором модулем мониторинга.

Первый модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона на первом поезде обычно будет принимать только сообщения с уникальным идентификатором от второго модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона первого поезда, который сцеплен с первым железнодорожным вагоном на конце первого модуля мониторинга. При неподвижном положении рядом со вторым поездом, например в железнодорожной станции или станции для маневров, возможно, что первый модуль мониторинга принимает сообщение с уникальным идентификатором от третьего модуля мониторинга, который установлен на железнодорожном вагоне этого второго поезда. Однако мощность сигнала радиостанции малой мощности третьего модуля мониторинга обычно слабее, чем мощность сигнала радиостанции малой мощности второго модуля мониторинга, поскольку третий модуль мониторинга находится дальше от первого модуля мониторинга, чем второй модуль мониторинга. Первый модуль мониторинга может фильтровать уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга на основании более низкой мощности сигнала третьего модуля мониторинга по сравнению со вторым модулем мониторинга. Первый модуль мониторинга не отправляет пакет данных, содержащий идентификатор третьего модуля мониторинга, на блок обработки, и блок обработки не определяет ложные сцепки между первым железнодорожным вагоном первого поезда и железнодорожным вагоном второго поезда. Предпочтительно первый модуль мониторинга отправляет пакет данных, содержащий уникальный идентификатор третьего модуля мониторинга на блок обработки и соответствующее показание мощности принятого сигнала. Блок обработки может использовать показания мощности принятого сигнала для определения того, определяют ли уникальные идентификаторы в пакете данных реальную сцепку между двумя железнодорожными вагонами или является ли это результатом двух поездов, стоящих неподвижно рядом друг с другом.

Предпочтительно показания мощности принятого сигнала хранятся в запоминающем устройстве в блоке обработки предпочтительно в виде записи в запоминающем устройстве, причем запись содержит принятый уникальный идентификатор, показание мощности принятого сигнала и уникальный идентификатор модуля мониторинга, отправляющего пакет данных.

В одном варианте осуществления прием сообщения, содержащего уникальный идентификатор, может означать прием подлинного сообщения, содержащего уникальный идентификатор, например, исключая сообщения, отфильтрованные на основании временных меток или показаний мощности принятого сигнала.

В одном варианте осуществления способ дополнительно включает этап добавления модулем мониторинга показания движения в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор, временную метку и уникальный идентификатор модуля мониторинга от модуля мониторинга на блок обработки, причем показание движения соответствует скорости и/или ускорению модуля мониторинга при приеме сообщения с уникальным идентификатором модулем мониторинга.

Модуль мониторинга может необязательно содержать акселерометр или спидометр, соединенный с осью железнодорожного вагона, для измерения ускорения или скорости. Скорость альтернативно может быть вычислена путем объединения ускорений. Когда первый модуль мониторинга принимает сообщение, содержащее уникальный идентификатор второго модуля мониторинга, показание движения, соответствующее ускорению или скорости, измеряемой или вычисляемой первым модулем мониторинга, добавляется в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор второго модуля мониторинга, временную метку и уникальный идентификатор первого модуля мониторинга. Пакет данных отправляют на блок обработки.

Предпочтительно показания движения хранятся в запоминающем устройстве в модуле мониторинга, предпочтительно вместе с временной меткой.

Предпочтительно показания движения хранятся в запоминающем устройстве в блоке обработки, предпочтительно в виде записи в запоминающем устройстве, причем запись содержит показание движения, временную метку и уникальный идентификатор модуля мониторинга, который измерил или вычислил показание движения.

Показание движения может быть использовано блоком обработки, чтобы оценить, вызваны ли изменения в сцепке маневровыми операциями, которые вызовут внезапное ускорение, измеряемое модулями мониторинга на обоих железнодорожных вагонах, которые сцепляются, или потому что сцепка разорвана, что вызовет внезапное изменение ускорения, измеряемое модулем мониторинга на железнодорожном вагоне, который отцеплен от остальной части поезда, поскольку железнодорожный вагон будет замедляться. Модуль мониторинга на железнодорожном вагоне, все еще являющийся частью остальной части поезда, будет продолжать движение с той же самой скоростью или ускорением, что и до разрыва сцепки. Временные метки и показания движения могут также быть использованы блоком обработки в качестве указания, что на протяжении определенной части траектории поезда железнодорожные пути находятся в плохом состоянии, поскольку все модули мониторинга на поезде начинают измерять вибрации. Наконец, показания движения могут также быть использованы блоком обработки для сигнализации о потенциальных проблемах с железнодорожным вагоном. Если определенный модуль мониторинга на железнодорожном вагоне поезда начинает направлять пакеты данных с непрерывно изменяющимися значениями ускорения, в то время как другие модули мониторинга на поезде не показывают такое поведение, это может указывать на вибрации, вызываемые, например, изношенной осью или тележкой железнодорожного вагона.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этапы:

• по приему пакета данных от модуля мониторинга, причем указанный пакет данных содержит уникальный идентификатор, принятый модулем мониторинга, уникальный идентификатор модуля мониторинга и временную метку, хранения записи в запоминающем устройстве блока обработки, причем указанная запись содержит принятый уникальный идентификатор, уникальный идентификатор модуля мониторинга и временную метку;

• обновления временной метки в записи в запоминающем устройстве блока обработки после приема пакета данных, содержащего соответствующий принятый уникальный идентификатор, соответствующий идентификатор модуля мониторинга и более свежую временную метку;

• и верификации того, устарела ли временная метка записи.

Блок обработки принимает пакеты данных от модулей мониторинга, которые содержат уникальный идентификатор, принятый модулем мониторинга, причем уникальный идентификатор модуля мониторинга и временная метка соответствуют моменту времени, в который модуль мониторинга принял сообщение с уникальным идентификатором. Блок обработки извлекает два уникальных идентификатора и временную метку из пакета данных и хранит их в виде записи в его запоминающем устройстве. Блок обработки может определять, что сцепка была установлена между первым железнодорожным вагоном, содержащим модуль мониторинга, соответствующим одному из двух уникальных идентификаторов, и вторым железнодорожным вагоном, соответствующим другому из двух уникальных идентификаторов. Когда блок обработки принимает другой пакет данных, содержащий те же самые два уникальных идентификатора, но с более свежей временной меткой, блок обработки обновляет временную метку в записи в его запоминающем устройстве, содержащем соответствующие идентификаторы. Блок обработки может определять, что ранее установленная сцепка между первым и вторым железнодорожными вагонами все еще существует. Когда временная метка записи устаревает, например через одну минуту, или один час или один день, или через любой соответствующий промежуток времени, блок обработки может определить, что сцепка между первым и вторым железнодорожными вагонами разорвана. Обнаружение разорванной сцепки может быть использовано в приложении безопасности и также для обеспечения способности обновлять конфигурацию поезда быстрее, например, во время маневровых работ.

В одном варианте осуществления способ дополнительно включает этапы по приему сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности модуля мониторинга хранения принятого уникального идентификатора в запоминающем устройстве модуля мониторинга, когда не принимаются какие-либо дополнительные сообщения, содержащие хранимый уникальный идентификатор на модуле мониторинга, в течение периода времени не менее 10 секунд после начального приема сообщения, удаления соответствующего сохраненного уникального идентификатора из запоминающего устройства модуля мониторинга.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга содержит микроконтроллер или процессор, который по приему сообщения извлекает уникальный идентификатор или идентификаторы из принятого сообщения и хранит их в запоминающем устройстве в модуле мониторинга. Это запоминающее устройство может представлять собой энергозависимое или энергонезависимое запоминающее устройство. Микроконтроллер или процессор запускает таймер с длительностью не менее 10 секунд и при отсутствии приема нового сообщения, содержащего тот же самый уникальный идентификатор или те же самые идентификаторы, до истечения таймера микроконтроллер или процессор удаляет соответствующий сохраненный уникальный идентификатор или идентификаторы из запоминающего устройства модуля мониторинга.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап хранения новых уникальных идентификаторов принятых сообщений в запоминающем устройстве модуля мониторинга и удаления хранимых уникальных идентификаторов из запоминающего устройства, когда не приняты сообщения, содержащие указанные хранимые уникальные идентификаторы; и отправки от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга на блок обработки каждый раз, когда модуль мониторинга сохраняет новый уникальный идентификатор в его запоминающем устройстве и/или удаляет уникальный идентификатор из его запоминающего устройства.

В блоке обработки обновляется пакет данных, когда первый модуль мониторинга принимает уникальный идентификатор второго модуля мониторинга и также когда первый модуль мониторинга больше не принимает уникальный идентификатор второго модуля мониторинга. Блок обработки может определять в предыдущем случае, что сцепка была установлена между первым железнодорожным вагоном, содержащим первый модуль мониторинга, и вторым железнодорожным вагоном, содержащим второй модуль мониторинга. В последнем случае блок обработки может определять, что сцепка между первым железнодорожным вагоном, содержащим первый модуль мониторинга, и вторым железнодорожным вагоном, содержащим второй модуль мониторинга, разорвана. Обнаружение разорванной сцепки может быть использовано в приложении безопасности и также для обеспечения способности обновлять конфигурацию поезда быстрее, например, во время маневровых работ.

Предпочтительно модуль мониторинга только отправляет пакет данных на блок обработки, когда новый уникальный идентификатор сохраняется в его запоминающем устройстве или когда уникальный идентификатор удаляется из его запоминающего устройства вместо отправки пакета данных каждый раз, когда принято сообщение с уникальным идентификатором. Это ограничивает передачу пакетов данных к блоку обработки и экономит энергию.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап отправки пакета данных от блока обработки на модуль мониторинга, причем указанный пакет данных от блока обработки предпочтительно содержит команды для модуля мониторинга. Блок обработки может использовать эти пакеты данных для отправки команды или запроса на модуль мониторинга, например, для регулирования мощности радиостанции малой мощности, для очистки его запоминающего устройства или других настроек.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап отправки периодически от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки согласно промежутку времени и/или в предварительно определенное время, предпочтительно посредством чего промежуток времени и/или предварительно определенное время могут быть отрегулированы дистанционно блоком обработки.

Когда связь между модулем мониторинга и блоком обработки нарушена, например, из-за недоступности средства связи, блок обработки будет принимать автоматически обновление в определенный момент времени после того, как связь между модулем мониторинга и блоком обработки будет восстановлена. Периодические пакеты данных, отправляемые от модуля мониторинга на блок обработки, могут быть использованы блоком обработки для контроля, функционирует ли все еще модуль мониторинга. Промежуток времени и/или предварительно определенное время могут быть отрегулированы дистанционно блоком обработки, например, путем отправки команды в пакете данных на модуль мониторинга.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап отправки от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки после приема запроса от блока обработки на отправку уникальных идентификаторов, хранимых в его запоминающем устройстве.

Эта функция может быть использована, когда пакет данных от модуля мониторинга не достиг блока обработки и блок обработки требует того, чтобы в пакете данных была обновлена конфигурация поезда. Например, машинист поезда выполняет маневровые работы и отцепил железнодорожный вагон от поезда, но при обращении за информацией о конфигурации поезда железнодорожный вагон все еще является частью поезда, поскольку пакет данных от модуля мониторинга, прикрепленного к железнодорожному вагону, не достиг блока обработки. Блок обработки требует от модуля мониторинга отправки пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и после приема пакета данных блок обработки может исправлять конфигурацию поезда.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап отправки от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки по обнаружении движения модулем мониторинга.

Модуль мониторинга может, например, содержать акселерометр или спидометр, соединенный с осью железнодорожного вагона. При обнаружении движения или изменения движения модуль мониторинга отправляет пакет данных, содержащий уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга на блок обработки. Это полезно для экономии энергии в модуле мониторинга. Сцепки между железнодорожными вагонами обычно изменяются только при наличии движения. Например, во время выполнения маневровых работ железнодорожный вагон внезапно начнет движение. Или когда сцепка разорвется, железнодорожный вагон внезапно замедлится. Только в этих условиях модуль мониторинга будет отправлять пакет данных на блок обработки.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сообщения, переданные и принятые радиостанцией малой мощности модуля мониторинга, являются только широковещательными сообщениями. Модуль мониторинга передает в широковещательном режиме его уникальный идентификатор каждому другому модулю мониторинга в пределах радиуса действия радиостанции. Никаких подтверждений приема обратно не передается. Это ограничивает использование радиостанций малой мощности разных модулей мониторинга, экономя энергию, и упрощает протокол связи для модуля мониторинга.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополнительно включает этап исполнения алгоритма самообучения в отношении блока обработки, при этом блок обработки имеет доступ к информации, причем информация содержит ожидаемые конфигурации поездов и таблицу с привязками, причем таблица с привязками содержит уникальные идентификаторы модулей мониторинга, относящиеся к железнодорожным вагонам, при этом алгоритм самообучения изначально предполагает для каждого из уникальных идентификаторов модулей мониторинга, к какому железнодорожному вагону поезда он относится, и при этом алгоритм самообучения исправляет таблицу с привязками на основании пакетов данных, принятых на блоке обработки от модулей мониторинга.

Алгоритм самообучения имеет преимущество, заключающееся в том, что нет необходимости вручную вводить привязки между уникальными идентификаторами и железнодорожными вагонами, что упрощает ввод в эксплуатацию. Алгоритм будет допускать исходную таблицу с привязками. Эта исходная таблица с привязками в самом начале может быть пустой. Каждый принятый уникальный идентификатор, еще не содержащийся в таблице с привязками, вводится в таблицу с привязками, и осуществляется привязка к железнодорожному вагону, не имеющему уникального идентификатора или имеющему только один уникальный идентификатор, относящийся к нему. Весьма вероятно, что эта привязка неверна. Поскольку блок обработки имеет доступ к информации, такой как ожидаемая конфигурация поездов, блок обработки способен обнаруживать неправильные привязки. Во время эксплуатации поездов конфигурация поездов будет изменяться периодически. Железнодорожные вагоны будут сцепляться и отцепляться от поездов. Модули мониторинга на этих поездах будет отправлять пакеты данных, содержащие уникальные идентификаторы, на блок обработки. Блок обработки способен исправлять привязки на основании этих пакетов данных, ожидаемых конфигураций поезда и ранее допущенных конфигураций поезда. Алгоритм самообучения можно сочетать с ручным вводом в эксплуатацию для облегчения правильной привязки между остальными уникальными идентификаторами дополнительных модулей мониторинга и железнодорожных вагонов.

Еще одним преимуществом является то, что возможные ошибки будут автоматически исправляться. Когда дополнительный модуль мониторинга вводится в эксплуатацию вручную, возможно, что неправильная привязка между уникальным идентификатором модуля мониторинга и железнодорожным вагоном будет введена в таблицу с привязками. Блок обработки заметит во время эксплуатации поездов, что эта привязка неверна, и исправит ее соответствующим образом.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения модуль мониторинга содержит приемник GNSS (Глобальной навигационной спутниковой системы, например GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou). Предпочтительно каждый модуль мониторинга содержит приемник GNSS. Модуль мониторинга может быть выполнен с возможностью определения положения GNSS посредством приемника GNSS. Модуль мониторинга может определять положение GNSS неоднократно во времени и/или по срабатывании триггера определения положения. Триггер определения положения может быть основан на сигналах от акселерометра или спидометра. Например, триггер определения положения может быть выдан при ускорении и замедлении. Например, триггер определения положения может выдаваться непрерывно во время движения. Пакет данных может содержать определенное положение. Блок обработки может определять или верифицировать, предпочтительно верифицировать, конфигурацию поезда, и предпочтительно порядок, согласно которому железнодорожные вагоны соединены друг с другом, на основании по меньшей мере частично положения GNSS. Для верификации приемник GNSS тем самым обеспечивает весьма точную, но несколько более энергоемкую перекрестную проверку определенной конфигурации и/или порядка вагонов, предпочтительно в критические моменты, такие как ускорение и замедление.

Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что два или более предшествующих вариантов осуществления могут быть объединены.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к устройству для мониторинга конфигурации поезда, содержащему уникальный идентификатор, радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве от 3 м до 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления связи с блоком обработки, при этом устройство выполнено с возможностью передачи периодически сообщения, содержащего его уникальный идентификатор, с использованием радиостанции малой мощности, при этом устройство выполнено с возможностью приема сообщений, переданных другими устройствами в пределах радиуса действия радиостанции малой мощности, при этом устройство выполнено с возможностью в определенный момент времени после приема сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности устройства отправки по меньшей мере один раз для указанного принятого уникального пакета данных, содержащего указанный принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор устройства, устройством на блок обработки с использованием его средства связи при приеме сообщения с помощью радиостанции малой мощности этого устройства, содержащего уникальный идентификатор.

По всему данному тексту устройство согласно второму аспекту и модуль мониторинга наиболее предпочтительно являются синонимичными. Поэтому любой признак, относящийся к модулю мониторинга, может относиться к устройству согласно второму аспекту, и наоборот.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга содержит активную метку RFID, содержащую уникальный идентификатор, и радиостанцию малой мощности. Активная метка RFID указывает на устройство с малым радиусом действия.

В одном варианте осуществления модуль мониторинга содержит радиостанцию малой мощности, работающую в диапазоне ISM (промышленный, научный и медицинский).

В одном варианте осуществления средство связи для осуществления связи с блоком обработки использует технологии проводной связи, такие как, помимо прочего, сеть Ethernet, и полевые шины, такие как CAN, PROFIBUS и EtherCat.

Необязательно средство связи для осуществления связи с блоком обработки использует беспроводные технологии.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки выполнено с возможностью использования технологий сетей с большим охватом и низким энергопотреблением (LPWAN), такие как, помимо прочего, NB-IOT, LoRa и Sigfox.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки выполнено с возможностью использования WiFi.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки выполнено с возможностью использования модема GPRS/GSM.

В одном варианте осуществления средство связи для беспроводной связи с блоком обработки выполнено с возможностью использования технологии спутниковой связи.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство содержит батарею и/или соединитель питания. Модуль мониторинга, содержащий батарею, подходит для установки как на несамоходных железнодорожных вагонах, таких как безбортовые вагоны, вагоны-цистерны или грузовые вагоны, так и на самоходных железнодорожных вагонах, таких как локомотивы и пассажирские вагоны, в то время как модуль мониторинга, содержащий соединитель питания, подходит для подключения к питанию самоходных железнодорожных вагонов.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения мощность передачи радиостанции малой мощности устройства является регулируемой, предпочтительно дистанционно регулируемой от блока обработки.

Это является преимущественным при наличии двух поездов, стоящих неподвижно рядом друг с другом, например, в железнодорожной станции или станции для маневров. Первый модуль мониторинга на первом конце первого железнодорожного вагона на первом поезде обычно будет принимать только сообщения с уникальным идентификатором от второго модуля мониторинга на ближайшем конце второго железнодорожного вагона первого поезда, который сцеплен с первым железнодорожным вагоном на конце первого модуля мониторинга. При неподвижном положении рядом со вторым поездом возможно, что первый модуль мониторинга принимает сообщение с уникальным идентификатором от третьего модуля мониторинга, который установлен на железнодорожном вагоне этого второго поезда. Однако мощность сигнала радиостанции малой мощности третьего модуля мониторинга обычно слабее, чем мощность сигнала радиостанции малой мощности второго модуля мониторинга, поскольку третий модуль мониторинга находится дальше от первого модуля мониторинга, чем второй модуль мониторинга. Когда мощность передачи радиостанции малой мощности устройства является регулируемой, мощность передачи первого модуля мониторинга можно снижать до тех пор, пока не будут приниматься дополнительные сообщения от третьего модуля мониторинга и будут приниматься только сообщения от второго модуля мониторинга. Предпочтительно первый модуль мониторинга не регулирует мощность передачи и отправляет на блок обработки один или более пакетов данных, содержащих уникальные идентификаторы второго и третьего модулей мониторинга и свой собственный уникальный идентификатор. Блок обработки может в таком случае отправлять пакет данных на первый модуль мониторинга для уменьшения его мощности передачи его радиостанции малой мощности.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения устройство содержит антенну направленного действия, соединенную с радиостанцией малой мощности.

Антенна направленного действия имеет диаграмму направленности антенны, которая при установке модуля мониторинга на железнодорожном вагоне поезда, повышает мощность передачи в направлении следующего железнодорожного вагона в поезде и понижает мощность передачи в направлении железнодорожного вагона, на котором установлен модуль мониторинга, и в направлении соседних железнодорожных путей.

Такая диаграмма направленности антенны имеет преимущество в плане предотвращения приема сообщений модулем мониторинга на первом поезде от модулей мониторинга, установленных на проходящем втором поезде или на втором поезде, стоящем неподвижно рядом с первым поездом.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к устройству, выполненному с возможностью исполнения способа согласно настоящему изобретению.

Настоящее изобретение дополнительно описано посредством следующих неограничивающих примеров, которые дополнительно иллюстрируют настоящее изобретение и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения и их не следует интерпретировать как ограничивающие объем настоящего изобретения.

ПРИМЕР

На фиг. 1 показан пример поезда с системой мониторинга согласно настоящему изобретению, при этом осуществляется мониторинг сцепки между железнодорожными вагонами. На фиг. 2 показан вид сверху двух соседних поездов, оснащенных системой мониторинга. На фиг. 3 показана деталь поезда и связь с блоком обработки и от него.

В примере, изображенном на фиг. 1, поезд содержит локомотив (1), несамоходный вагон-цистерну (2), несамоходный безбортовой вагон (3), несамоходный грузовой вагон (4) и пассажирский вагон (5).

На каждом конце вагона (2, 3, 4, 5) и локомотива (1) прикреплен модуль (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга, содержащий радиостанцию малой мощности, уникальный идентификатор, запоминающее устройство, средство питания и средство связи. Указанный модуль (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга выполнен с возможностью:

передачи через регулярные промежутки времени и с низкой мощностью передачи сообщения, содержащего его уникальный идентификатор с использованием его радиостанции малой мощности,

• приема сообщений от любого из указанных модулей (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга с использованием его радиостанции малой мощности,

• необязательно направления ответа с сообщением, содержащим принятый уникальный идентификатор и свой собственный уникальный идентификатор, после приема сообщения от любого из указанных модулей (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга с использованием его радиостанции малой мощности,

• необязательно приема ответных сообщений от любого из указанных модулей (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга, содержащих уникальный идентификатор отправителей и свой собственный уникальный идентификатор с использованием его радиостанции малой мощности,

• извлечения уникального идентификатора из принятого сообщения или необязательно ответного сообщения,

• хранения извлеченных уникальных идентификаторов в запоминающем устройстве,

• удаления уникальных идентификаторов из запоминающего устройства при отсутствии приема сообщения или, альтернативно, ответного сообщения, содержащего конкретный идентификатор, в течение определенного периода ожидания,

• передачи уникальных идентификаторов в запоминающем устройстве и своего собственного уникального идентификатора на блок обработки, не изображенный на фиг. 1, после хранения нового уникального идентификатора в запоминающем устройстве или удаления старого уникального идентификатора из запоминающего устройства с использованием его средства связи,

• необязательно передачи уникальных идентификаторов в запоминающем устройстве и своего собственного уникального идентификатора на блок обработки каждые несколько часов с использованием его средства связи,

• необязательно передачи уникальных идентификаторов в запоминающем устройстве и своего собственного уникального идентификатора на блок обработки в определенное время каждый день с использованием его средства связи,

• необязательно передачи уникальных идентификаторов в запоминающем устройстве и своего собственного уникального идентификатора на блок обработки после приема запроса от блока обработки на его средстве связи,

• необязательно приема команд от блока обработки на его средстве связи.

Локомотив (1) и пассажирский вагон (5) являются самоходными. Средство питания модулей (6, 7) мониторинга на локомотиве (1) и модулей (14, 15) мониторинга на пассажирском вагоне (5) содержит, например, батарею, но может также содержать подключение к питанию локомотива (1) или пассажирского вагона (5). Вагон-цистерна (2), безбортовой вагон (3) и грузовой вагон (4) являются несамоходными вагонами. Средство питания модулей (8, 9, 10, 11, 12, 13) мониторинга, прикрепленных к этим вагонам (2, 3, 4), содержит, например, батарею. Срок службы батареи увеличивается благодаря ограниченному использованию средства связи, поскольку уникальные идентификаторы в запоминающем устройстве и его собственный уникальный идентификатор передаются только после хранения нового уникального идентификатора в запоминающем устройстве или удаления старого уникального идентификатора из запоминающего устройства, необязательно каждые несколько часов, необязательно в определенное время каждый день и необязательно по запросу блока обработки.

Мощность передачи радиостанции выполнена с возможностью иметь радиус действия радиостанции по меньшей мере 3 м и не более 10 м, даже предпочтительно 5 м. Это позволит, например, модулю (7) мониторинга на одном конце локомотива (1) принимать сообщение, содержащее соответствующий идентификатор от модуля (8) мониторинга на ближнем конце вагона-цистерны (2), но это также позволит избежать того, что модуль (7) мониторинга будет способен принимать сообщение от модуля (9) мониторинга на дальнем конце вагона-цистерны (2). Аналогичным образом модуль (7) мониторинга не будет способен принимать сообщение от модуля (6) мониторинга на другом конце локомотива (1).

Модули мониторинга в идеале помещают посередине между буферными элементами на конце вагонов (2, 3, 4, 5) и локомотива (1). В этом положении модули (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга всегда находятся на максимально близком расстоянии и в прямой видимости друг от друга. Радиус действия радиостанции малой мощности в этом случае может быть уменьшен до приблизительно 2 м, поскольку расстояние между основными частями двух вагонов приблизительно не более 1,5 м. К сожалению, эта положение используется сцепкой между двумя вагонами.

Другое предпочтительное положение будет немного выше сцепки, например, на 1 м. Модули (6, 7, 8, 9, 12, 13) мониторинга локомотива (1), вагона-цистерны (2) и грузового вагона (4) установлены, например, в этом положении и находятся на максимально близком расстоянии и в прямой видимости друг от друга.

В случае с модулями (14, 15) мониторинга пассажирского вагона (5) это невозможно из-за центрального перехода на концах пассажирского вагона (5). Модули (14, 15) мониторинга помещают немного выше сцепки, например, на 1 м, и рядом с центральным переходом на одной стороне пассажирского вагона (5). Расстояние между модулем (14) мониторинга пассажирского вагона (5) и модулем (13) мониторинга грузового вагона (4) находится в радиусе действия от 1,6 м до 2 м, однако, в пределах радиуса действия от 3 м до 10 м радиостанции малой мощности.

Ввиду ограничений пространства модули (10, 11) мониторинга безбортового вагона (3) установлены, например, между буферными элементами и сцепкой на одной стороне безбортового вагона (3). Расстояние между модулем (11) мониторинга безбортового вагона (3) и модулем (12) мониторинга грузового вагона (4) находится в радиусе действия от 1,8 м до 2,2 м, еще в пределах радиуса действия от по меньшей мере 3 м до 10 м радиостанции малой мощности.

Вагон имеет ширину не более 3,4 м. С учетом запаса безопасности между двумя параллельными железнодорожными путями расстояние между центральными линиями двух железнодорожных путей составляет от приблизительно 4 м до 6 м. Радиус действия от 3 м до 10 м радиостанции малой мощности снижает вероятность того, что сообщения от модулей мониторинга на соседнем поезде будут приняты, хотя это не является невозможным. Если обратиться к виду сверху на фиг. 2, модуль (13) мониторинга способен принимать сообщения от модуля (17) мониторинга, и модуль (11) мониторинга способен принимать сообщения от модуля (19) мониторинга на соседнем поезде с вагонами (20, 21). Ни один из модулей (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга не способен принимать сообщения от модулей (16, 18) мониторинга на соседнем поезде с вагонами (20, 21).

В одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда модуль (11) мониторинга принимает как сообщения от модуля (12) мониторинга, так и модуля (19) мониторинга, модуль мониторинга (11) сравнивает показание мощности принятого сигнала (RSSI) как линии связи между модулями (11, 12) мониторинга, так и линии связи между модулями (11, 19) мониторинга. Более высокое RSSI указывает на более короткое расстояние между передатчиком и приемником. Можно ожидать, что линия связи между модулями (11, 12) мониторинга будет иметь более высокое RSSI, чем линия связи между модулями (11, 19) мониторинга. Модуль (11) мониторинга отклоняет линию связи с самым низким RSSI, в этом примере линию связи между модулями (11, 19) мониторинга, и только передает уникальный идентификатор модуля (12) мониторинга с использованием его средства связи.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда модуль (11) мониторинга принимает сообщения как от модуля (12) мониторинга, так и модуля (19) мониторинга, модуль (11) мониторинга будет снижать мощность передачи его радиостанции малой мощности или будет принимать пакеты данных от блока обработки посредством его средства связи для снижения мощности передачи его радиостанции малой мощности до тех пор, пока одна из двух линий связи с блоками (12, 19) мониторинга не будет разорвана. Можно ожидать, что это будет линия связи с модулем (19) мониторинга, поскольку модуль (19) мониторинга находится на большем расстоянии от модуля (11) мониторинга, чем модуль (12) мониторинга. Модуль (11) мониторинга только передает уникальный идентификатор модуля (12) мониторинга с использованием его средства связи.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, когда модуль (11) мониторинга принимает сообщения как от модуля (12) мониторинга, так и модуля (19) мониторинга, модуль (11) мониторинга просто передает оба уникальных идентификатора модулей (12, 19) мониторинга с использованием его средства связи. Блок обработки будет принимать линию связи между модулями (11, 12) мониторинга и также между модулями (11, 19) мониторинга. Блок обработки может фильтровать на основании информации, доступной в блоке обработки, наиболее вероятные линии связи, соответствующие фактическим сцепкам между вагонами. Например, блок обработки может иметь списки с конфигурациями нескольких поездов в запоминающем устройстве. В этом примере блок обработки будет иметь перечень первого поезда с четырьмя вагонами (2, 3, 4, 5) и одним локомотивом (1) и второго поезда с двумя вагонами (20, 21) в запоминающем устройстве. Блок обработки способен фильтровать линии связи между модулями (11, 19) мониторинга и модулями (13, 17) мониторинга на основании информации о том, что эти модули мониторинга относятся к разным поездам. Необязательно модули (7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 19) мониторинга отправляют не только уникальный идентификатор, но и соответствующий RSSI. Эта дополнительная информация может быть использована блоком обработки для фильтрации правильных линий связи, соответствующих фактическим сцепкам между вагонами.

Когда блок обработки не может фильтровать линии связи точно на основании принятых идентификаторов, необязательном RSSI и информации, доступной блоку обработки, обе линии связи остаются в запоминающем устройстве. Блок обработки будет указывать на существование двух сцепок на одном и том же конце, например, вагон (4) будет соединен на одном и том же конце с вагоном (5) и вагоном (20). Это может быть разрешено, поскольку оператор вручную проверяет реальную сцепку, или он будет автоматически разрешен, когда один из обоих поездов начнет движение и линии связи между модулями (11, 19) мониторинга и модулями (13, 17) мониторинга будут разорваны.

Ситуация, изображенная на фиг. 2, может также возникнуть, когда два поезда пересекают друг друга на параллельных железнодорожных путях. Между модулями (13, 17) мониторинга и модулями (11, 19) мониторинга может быть установлена линия связи, которая будет мгновенно разорвана, когда два поезда продолжат их движение.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения модули (11, 13, 17, 19) мониторинга сами не будут направлять уникальные идентификаторы, поскольку линии связи между модулями (13, 17) мониторинга и модулями (11, 19) мониторинга не длились дольше предварительно определенного периода времени.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения модули (11, 13, 17, 19) мониторинга будут направлять идентификаторы, и блок обработки будет фильтровать линии связи из-за короткого существования линии связи на основании доступной информации об ожидаемой конфигурации поезда и на основании того факта, что эти две линии связи были созданы в течение короткого периода времени длительностью не более нескольких секунд и также эти две линии связи были разорваны в течение короткого периода времени длительностью не более нескольких секунд, что физически невозможно во время нормальных маневровых работ. Необязательно модули (11, 13, 17, 19) мониторинга добавляют временные метки, чтобы указывать на момент установления или разрыва линии связи, чтобы способствовать фильтрации блоком обработки.

Для блока обработки могут быть расширены алгоритмы самообучения, например, для управления правильным функционированием системы мониторинга. Модули (6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) мониторинга должны быть привязаны к соответствующим вагонам (2, 3, 4, 5) или локомотиву (1). Это может быть введено вручную в систему мониторинга. Могут возникнуть ошибки. Например, не выполнена привязка к вагону (5) для модуля (14) мониторинга, и модуль (7) мониторинга неправильно привязан к вагону-цистерне (8) вместо локомотива (1). Блок обработки может исправлять эти ошибки автоматически во время эксплуатации поезда. Блок обработки заметит, что пассажирский вагон (5), который должен входить в состав поезда, не соединен с любым из вагонов (2, 3, 4) или локомотивом (1). Он также обнаружит, что локомотив (1) не соединен с любым из вагонов (2, 3, 4, 5) и что вагон-цистерна (2) имеет три сцепки вместо двух. Автоматически модули (7, 8, 14) мониторинга помечаются как неправильно привязанные. Модуль (14) мониторинга относится к неизвестному железнодорожному вагону, и модули (7, 8) мониторинга имеют сцепку друг с другом и привязаны к одному и тому же вагону-цистерне (2). Поскольку блок обработки имеет доступ к информации об ожидаемой конфигурации поезда, он знает, что пассажирский вагон (5) должен быть соединен с грузовым вагоном (4), и он также знает, что модуль (13) мониторинга грузового вагона (4) имеет линию связи с модулем (14) мониторинга неизвестного вагона. Блок обработки правильно предполагает, что модуль (14) мониторинга относится к пассажирскому вагону (5). Он адаптирует привязку модуля (14) мониторинга. Блок обработки также знает, что локомотив (1) должен находиться перед вагоном-цистерной (2) и что вагон-цистерна (2) имеет три модуля (7, 8, 9) мониторинга, из которых модули (7, 8) мониторинга связаны друг с другом. Блок обработки неверно предполагает, что модуль (8) мониторинга относится к локомотиву (1) и что модуль (7) мониторинга относится к вагону-цистерне (2) и он адаптирует привязки модулей (7, 8) мониторинга соответствующим образом. В определенный момент во время маневровых работ локомотив (1) будет отцеплен от вагона-цистерны (2) и сцеплен с другим вагоном, предположим, вагоном (21) на фиг. 2. Линия связи между модулями (7, 8) мониторинга будет разорвана, и новая линия связи будет установлена между модулями (7, 19) мониторинга. Блок обработки отметит, что локомотив (1) не сцеплен с каким-либо вагоном и что вагон-цистерна (2) сцеплен с вагоном (21), что не соответствует ожидаемой конфигурации поезда. Блок обработки исправит привязки и привяжет модуль (7) мониторинга к локомотиву (1) и модуль (8) мониторинга к вагону-цистерне (2). Похожий алгоритм самообучения может быть использован для введения новых модулей мониторинга в систему мониторинга.

На фиг. 3 показана деталь грузового вагона 4 и пассажирского вагона 5. Модуль мониторинга (14) отправляет пакеты данных с использованием его средства (24) связи на блок (26) обработки вне поезда через спутник (23). В других вариантах осуществления спутниковая связь может быть заменена модемом GPRS/GSM, LPWAN, WiFi или другими соответствующими технологиями. В этом примере средство (24) связи представляет собой отдельный модуль, расположенный внутри пассажирского вагона (5). Однако ясно, что средство (24) связи может также быть встроено в модуль (14) мониторинга или может быть расположено снаружи наверху пассажирского вагона (5). Человек, например машинист (22) поезда, может опросить блок (26) обработки о конфигурации поезда, например, с использованием мобильного устройства с соединением со спутником (23).

Предполагается, что настоящее изобретение не ограничивается никакой из ранее описанных форм реализации, и что некоторые модификации могут быть добавлены в представленный пример изготовления без пересмотра приложенной формулы изобретения. Например, настоящее изобретение было описано применительно к поездам, но очевидно, что изобретение может быть применено к другим транспортным средствам, таким как тракторы с прицепами.

Группа изобретений относится к средствам и методам для мониторинга конфигурации поезда. Устройство включает уникальный идентификатор, радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве от 3 до 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления связи с блоком обработки, при этом устройство выполнено с возможностью передачи периодически сообщения, содержащего его уникальный идентификатор, с использованием радиостанции малой мощности, при этом устройство выполнено с возможностью приема сообщений, переданных другими устройствами в пределах радиуса действия радиостанции малой мощности. При этом устройство выполнено с возможностью, в определенный момент времени после приема сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности устройства, отправки по меньшей мере один раз для указанного принятого уникального пакета данных, содержащего указанный принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор устройства, передаваемый устройством на блок обработки с использованием его средства связи при приеме сообщения с помощью радиостанции малой мощности этого устройства, содержащего уникальный идентификатор. Достигается обеспечение энергоэффективного определения конфигурации поездов, адаптированного для ситуаций с несколькими отдельными поездами в непосредственной близости. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ мониторинга конфигурации поезда, причем поезд содержит множество железнодорожных вагонов, сцепленных друг с другом, причем каждый из железнодорожных вагонов содержит модуль мониторинга на каждом конце, причем каждый модуль мониторинга содержит уникальный идентификатор, радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве по меньшей мере 3 м и не более 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления беспроводной связи с блоком обработки, включающий следующий этап:

- передачу периодически каждым из модулей мониторинга сообщения, содержащего связанный уникальный идентификатор модуля мониторинга, с использованием радиостанции малой мощности,

- прием модулями мониторинга сообщений, переданных другими из модулей мониторинга в пределах радиуса действия радиостанции малой мощности, и предпочтительно хранение уникальных идентификаторов принятых сообщений в запоминающем устройстве модуля мониторинга,

- определение блоком обработки конфигурации поезда путем применения предварительно определенного алгоритма, причем предварительно определенный алгоритм сравнивает уникальные идентификаторы, принятые каждым из модулей мониторинга, для определения конфигурации поезда и предпочтительно порядка, согласно которому железнодорожные вагоны соединены друг с другом,

отличающийся тем, что способ дополнительно включает этапы:

- в момент после приема сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности модуля мониторинга, отправки модулем мониторинга по меньшей мере один раз для указанного принятого уникального идентификатора пакета данных, содержащего указанный принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки с использованием его средства связи.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап добавления модулем мониторинга временной метки в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга, причем временная метка соответствует моменту времени, в который модуль мониторинга принял сообщение с уникальным идентификатором.

3. Способ по любому из п. 1 или 2, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап добавления модулем мониторинга индикатора мощности принятого сигнала (RSSI) в пакет данных, содержащий принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор модуля мониторинга, причем RSSI соответствует мощности сигнала сообщения при приеме сообщения с уникальным идентификатором модулем мониторинга.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этапы:

- по приему пакета данных от модуля мониторинга, причем указанный пакет данных содержит уникальный идентификатор, принятый модулем мониторинга, уникальный идентификатор модуля мониторинга и временную метку, хранения записи в запоминающем устройстве блока обработки, причем указанная запись содержит принятый уникальный идентификатор, уникальный идентификатор модуля мониторинга и временную метку;

- обновления временной метки в записи в запоминающем устройстве блока обработки после приема пакета данных, содержащего соответствующий принятый уникальный идентификатор, соответствующий идентификатор модуля мониторинга и более свежую временную метку;

- и верификации того, устарела ли временная метка записи.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап отправки пакета данных от блока обработки на модуль мониторинга, причем указанный пакет данных от блока обработки предпочтительно содержит команды для модуля мониторинга.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап отправки периодически от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки согласно промежутку времени и/или в предварительно определенное время, предпочтительно посредством чего промежуток времени и/или предварительно определенное время могут быть отрегулированы дистанционно блоком обработки.

7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап отправки от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки после приема запроса от блока обработки на отправку уникальных идентификаторов, хранимых в его запоминающем устройстве.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап отправки от модуля мониторинга пакета данных, содержащего уникальные идентификаторы, хранимые в его запоминающем устройстве, и уникальный идентификатор модуля мониторинга, на блок обработки по обнаружении движения модулем мониторинга.

9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что сообщения, переданные и принятые радиостанцией малой мощности модуля мониторинга, являются только широковещательными сообщениями.

10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что способ дополнительно включает этап исполнения алгоритма самообучения в отношении блока обработки, при этом блок обработки имеет доступ к информации, причем информация содержит ожидаемые конфигурации поездов и таблицу с привязками, причем таблица с привязками содержит уникальные идентификаторы модулей мониторинга, относящиеся к железнодорожным вагонам, при этом алгоритм самообучения изначально предполагает для каждого из уникальных идентификаторов модулей мониторинга, к какому железнодорожному вагону поезда он относится, и при этом алгоритм самообучения исправляет таблицу с привязками на основании пакетов данных, принятых на блоке обработки от модулей мониторинга.

11. Устройство для мониторинга конфигурации поезда, содержащее уникальный идентификатор, радиостанцию малой мощности, выполненную с возможностью иметь радиус действия в свободном пространстве от 3 до 10 м, запоминающее устройство и средство связи для осуществления связи с блоком обработки, при этом устройство выполнено с возможностью передачи периодически сообщения, содержащего его уникальный идентификатор, с использованием радиостанции малой мощности, при этом устройство выполнено с возможностью приема сообщений, переданных другими устройствами в пределах радиуса действия радиостанции малой мощности, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью, в определенный момент времени после приема сообщения, содержащего уникальный идентификатор, с помощью радиостанции малой мощности устройства, отправки по меньшей мере один раз для указанного принятого уникального пакета данных, содержащего указанный принятый уникальный идентификатор и уникальный идентификатор устройства, устройством на блок обработки с использованием его средства связи при приеме сообщения с помощью радиостанции малой мощности этого устройства, содержащего уникальный идентификатор.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что устройство содержит батарею и/или соединитель питания.

13. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что мощность передачи радиостанции малой мощности устройства является регулируемой, предпочтительно дистанционно регулируемой от блока обработки.

14. Устройство по любому из предыдущих пп. 11-13, отличающееся тем, что устройство содержит антенну направленного действия, соединенную с радиостанцией малой мощности.

15. Устройство по любому из предыдущих пп. 11-14, отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью исполнения способа по любому из предыдущих пп. 1-10.