Способ автоматизированного учета вагонов и контейнеров в движущемся железнодорожном составе
METHOD FOR AUTOMATED ACCOUNTING OF WAGONS AND CONTAINERS IN A MOVING TRAIN

Способ автоматизированного учета вагонов и контейнеров в движущемся железнодорожном составе предназначен для применения на объектах железной дороги и предприятий, пользующихся услугами железнодорожного транспорта. Использование способа автоматизированного учета железнодорожных вагонов и контейнеров необходимо для решения актуальных задач регулирования и контроля транспортных потоков.
Известен комплекс автоматизированного учета вагонооборота (патент РФ 2500562 кл. МПК B61L 25/00). В данном комплексе учет вагонов основан на идентификации инвентарных номеров вагонов при помощи телевизионных камер, установленных на опорах около железнодорожного пути, связанных с вычислителем, решающим задачу считывания номеров с бортов вагонов, цистерн и платформ, а также на счете вагонов при помощи датчиков положения вагонов. При этом используются два вида датчиков -магнитные, размещенные на рельсах, и оптоэлектронные, включающие в свой состав излучатель и фотоприемник, расположенные на противоположных стойках по разные стороны железнодорожного пути. Вычислитель комплекса на основе информации с датчиков положения вагонов определяет порядковый номер вагона, находящегося перед телекамерами, и обеспечивает привязку порядкового номера вагона и его инвентарного номера. Установленное в вычислителе программное обеспечение (ПО) обеспечивает:
- получение, обработку и хранение изображений подвижных единиц в составах поездов;
- автоматическое считывание и распознавание (идентификацию) инвентарных номеров вагонов;
- передачу обработанных данных в информационную сеть железной дороги.
Недостатки рассмотренного комплекса-аналога состоят в следующем:
- возможность повреждения магнитных датчиков и обеспечивающего их работу кабельного комплекта различными агрессивными жидкостями (кислоты), топливом и химическими реактивами, которые могут при движении из-за расплескивания вытекать из цистерн через неисправные запорные устройства люков;
- высокая вероятность повреждения магнитных датчиков при проведении работ по обслуживанию железнодорожных путей (подбивка пути и т.п.);
- низкая надежность работы оптоэлектронных датчиков, выполненных в виде разнесенных оптоэлектронных пар, связанная с возможностью относительного смещения расположенных на противоположных опорах излучателя и фотоприемника при эксплуатации системы в условиях высокой загрязненности, а также при проведении работ на рельсовом пути.
Указанные недостатки могут привести к нарушению работы счетчика вагонов, неправильному определению порядкового номера вагона в поезде и, соответственно, к нарушению определенного комплексом соответствия порядкового и инвентарного номеров вагонов. В результате переданные в информационную сеть железной дороги данные о составе будут ошибочны.
Известна принятая за прототип автоматизированная система контроля инвентарных номеров вагонов (АСКИН), поставляемая АО НЛП «Альфа-Прибор» (Россия, г. Тула), предназначенная для автоматического коммерческого контроля движущихся железнодорожных составов, в которой применены четыре телевизионные камеры и используется способ счета вагонов, основанный на применении индукционных датчиков для счета осей вагонов (АСКИН. Автоматизированная система контроля инвентарных номеров вагонов. Буклет АО Hi ill «Альфа-Прибор». 2011 г.).
Теоретически современное самообучающееся ПО, используемое в АСКИН, обеспечивает 100% распознавания правильно нанесенных инвентарных номеров. Однако, в реальных условиях при загрязнениях инвентарных номеров степень распознавания снижается до 80%, а по группе платформ и лесовозов, где номера наносятся только на раме и в большей мере подвержены загрязнению, падает до 60%.
При постоянном росте доли контейнерных перевозок задача надежного распознавания инвентарных номеров вагонов, у которых номера наносятся только на раме, становится все актуальнее.
Кроме того, появился запрос на распознавание инвентарных номеров контейнеров в привязке к инвентарным номерам платформ, на которой они установлены.
Идентификация инвентарных номеров контейнеров требует существенных дополнительных затрат, поскольку:
- используются иные, по отношению к нумерации единиц подвижного состава, стандарты шрифтов;
- номера на бортах контейнеров в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 52524-2005 (ISO 63451995) «КОНТЕЙНЕРЫ ГРУЗОВЫЕ наносятся различными способами, в том числе, и вертикально во впадинах между ребрами жесткости. Вследствие этого для распознавания номеров контейнеров требуется как наличие дополнительных телекамер с более жесткими требованиями по быстродействию и уровню освещенности, так и применение иного специализированного ПО.
Использование единообразно исполненных идентификационных номеров единиц подвижного состава, в частности платформ, и контейнеров может позволить распознавать инвентарные номера вагонов и контейнеров с помощью только двух камер и унифицированного ПО.
Применительно к системе АСКИН причинами низкого процента распознавания инвентарных номеров единиц подвижного состава являются:
- неправильное написание инвентарных номеров после их повреждения;
- искажение вида номеров при загрязнении;
- закрытие инвентарных номеров платформ откинутыми бортами.
К недостатку системы АСКИН также следует отнести недостаточную надежность ее работы, обусловленную применением закрепленных на рельсах индукционных датчиков счета осей вагонов, используемых в системе определения порядковых номеров вагонов в поезде. Индукционные датчики имеют определенные недостатки, к которым можно отнести:
- возможность повреждения датчика и обеспечивающего его работу кабельного комплекта различными агрессивными жидкостями (кислоты), топливом и химическими реактивами, которые могут при движении из-за расплескивания вытекать из цистерн через неисправные запорные устройства люков;
- высокая вероятность повреждения при проведении работ по обслуживанию железнодорожных путей (подбивка пути и т.п.).
Выход из строя или пропуск срабатывания указанных датчиков при прохождении над ними колесных осей приводит к нарушению работы подсистемы счета вагонов, неправильному определению порядкового номера вагона в поезде и, соответственно, к нарушению определенного АСКИН соответствия порядкового и инвентарного номеров вагонов. В результате данные по составу, приведенные в сформированной АСКИН справке, будут ошибочны.
Целью предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков прототипа, а именно повышение надежности выполнения операций идентификации инвентарных номеров и счета вагонов и контейнеров в движущемся составе при одновременном снижении стоимости системы.
В заявляемом способе автоматизированного коммерческого осмотра подвижных железнодорожных составов указанная цель достигается тем, что:
- заводским способом на стандартных пластинах с использованием шрифта, адаптированного для машинного распознавания, изготавливают инвентарные номера единиц подвижного состава и маркеры начала и конца единицы подвижного состава;
- заводским способом на стандартных пластинах с использованием шрифта, адаптированного для машинного распознавания, изготавливают инвентарные номера контейнеров и маркеры начала и конца контейнера;
- инвентарные номера единиц подвижного состава с обеих сторон единиц подвижного состава устанавливают на переднем и заднем участках рам единиц подвижного состава;
- около инвентарных номеров единиц подвижного состава со стороны концов рам устанавливают маркеры начала и конца единиц подвижного состава (возможно нанесение маркеров на пластины с инвентарными номерами);
- инвентарные номера контейнеров с обеих сторон устанавливают на переднем и заднем краях контейнеров;
- около инвентарных номеров контейнеров со стороны концов контейнеров устанавливают маркеры начала и конца контейнеров. При этом возможно нанесение маркеров на пластины с инвентарными номерами;
- применительно к железнодорожным платформам инвентарные номера и маркеры устанавливают на концах рам, не закрываемых откидными бортами;
- при прохождении подвижного состава одновременно с идентификацией инвентарного номера единицы подвижного состава идентифицируют маркер начала или конца рамы;
- при прохождении подвижного состава одновременно с идентификацией инвентарного номера контейнера идентифицируют маркер начала или конца контейнера;
- по факту последовательной идентификации двух одинаковых инвентарных номеров и последовательной идентификации маркеров начала и конца рамы по каждой из сторон рамы с учетом совпадения результатов идентификации по обеим сторонам рамы делают логическое заключение об окончании прохождения единицы подвижного состава с идентифицированным номером, после чего формируют сигнал для увеличения числа прошедших единиц подвижного состава в счетчике вагонов в движущемся составе;
- по факту последовательной идентификации двух одинаковых инвентарных номеров и последовательной идентификации маркеров начала и конца контейнера по каждой из сторон контейнера с учетом совпадения результатов идентификации по обеим сторонам контейнера делают логическое заключение об окончании прохождения контейнера с идентифицированным номером;
- по совпадению времени идентификации номеров контейнеров и времени прохождения идентифицированной платформы делают вывод о привязке контейнера (контейнеров) с идентифицированным номером (номерами) к идентифицированной единице подвижного состава (платформе).
Предлагаемое изобретение поясняется рисунками на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показана одна из рекомендуемых в настоящее время схем нанесения номеров на контейнер в соответствии с ГОСТ Р 52524-2005 (ISO 63451995) «КОНТЕЙНЕРЫ ГРУЗОВЫЕ. Кодирование, идентификация и маркировка».
На фиг. 2 показаны возможные варианты изображения инвентарного номера и маркера начала (слева) и конца (справа) контейнера. Маркеры начала и конца контейнера условно выполнены в виде треугольника и перевернутого треугольника. Верхние таблички иллюстрируют выполнение маркеров на отдельных пластинах, а нижние - на пластинах с инвентарными номерами контейнеров.
На фиг. 3 показаны возможные варианты изображения инвентарного номера и маркера начала (слева) и конца (справа) единицы подвижного состава. Маркеры начала и конца единицы подвижного состава условно выполнены в виде звезды и круга. Верхние таблички иллюстрируют выполнение маркеров на отдельных пластинах, а нижние - на пластинах с инвентарными номерами вагонов.
На фиг. 4 показано расположение номеров и маркеров на платформе (на ее раме) и расположенном на ней контейнере.
При реализации способа инвентарные номера изготавливаются на плоских пластинах из листового металла или радиопрозрачного материала со встроенной R-FID меткой по типу автомобильных номеров. На аналогичных пластинах изготавливают и маркеры. Практика использования автомобильных номеров показывает их высокую стойкость к воздействию внешних погодных и климатических условий, а также агрессивных сред и абразивному воздействию. Для считывания номеров и маркеров могут быть использованы телекамеры на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС-матриц), а также типовой компьютер с соответствующим ПО и многоканальным видеовходом, обеспечивающим видеозахват телевизионных сигналов. Специализированное ПО выполняет следующие функции:
- распознавание инвентарных номеров вагонов и контейнеров по видеоизображениям;
- реализация простых логических операций, в том числе по сравнению идентифицированных инвентарных номеров и маркеров начала и конца рамы вагона и начала и конца контейнера;
- хранение идентифицированных инвентарных номеров и маркеров в оперативной памяти;
- создание базы данных результатов распознавания инвентарных номеров и изображений вагонов и контейнеров;
- создание видеоархива состава;
- экспорт результатов распознавания и видеоизображений вагонов в АСУ железной дороги.
1
2
Работа устройства происходит следующим образом. При движении железнодорожного состава инвентарный номер на раме единицы подвижного состава вместе с маркером, соответствующим началу вагона, в момент времени t попадает в поле зрения телекамеры, сигнал с которой подается в вычислительное устройство, в котором происходит идентификация инвентарного номера и вида маркера - маркера начала вагона. Через интервал времени t в поле зрения телекамеры попадает следующий инвентарный номер на раме единицы подвижного состава вместе с маркером, соответствующим концу вагона, сигнал с которой также подается в вычислительное устройство, в котором происходит идентификация инвентарного номера и вида маркера -маркер конца вагона. С использованием предшествующего идентифицированного инвентарного номера выполняют операцию сравнения идентифицированных номеров. Аналогично с использованием предшествующего идентифицированного маркера выполняют операцию сравнения маркеров.
При положительном результате сравнения идентифицированных изображений инвентарных номеров (совпадении идентифицированных инвентарных номеров вагонов) и отрицательном результате сравнения идентифицированных изображений маркеров (что соответствует последовательному прохождению маркеров начала и конца вагона) формируют сигнал окончания прохождения очередного вагона. Полученный результат сравнивают с результатами аналогичных операций, выполненных по изображениям противоположной стороны рамы. При положительном результате сравнения делается логический вывод об окончании прохождения очередной единицы подвижного состава, на основании которого формируется сигнал для увеличения на одну единицу количества зарегистрированных системой единиц подвижного состава в счетчике вагонов.
3
4
При движении железнодорожного состава инвентарный номер контейнера вместе с маркером, соответствующим началу контейнера, в момент времени t попадает в поле зрения телекамеры, сигнал с которой подается в вычислительное устройство, в котором происходит идентификация инвентарного номера контейнера и вида маркера - маркера начала контейнера. Через интервал времени t в поле зрения телекамеры попадает следующий инвентарный номер на контейнере вместе с маркером, соответствующим концу контейнера, сигнал с которой также подается в вычислительное устройство, в котором происходит идентификация инвентарного номера контейнера и вида маркера -маркер конца контейнера. С использованием предшествующего идентифицированного инвентарного номера выполняют операцию сравнения идентифицированных номеров. Аналогично с использованием предшествующего идентифицированного маркера выполняют операцию сравнения маркеров.
При положительном результате сравнения идентифицированных изображений инвентарных номеров (совпадении идентифицированных инвентарных номеров контейнера) и отрицательном результате сравнения идентифицированных изображений маркеров (что соответствует последовательному прохождению маркеров начала и конца контейнера) формируют сигнал окончания прохождения очередного контейнера. Полученный результат сравнивают с результатами аналогичных операций, выполненных по изображениям противоположной стороны контейнера. При положительном результате сравнения делается логический вывод об окончании прохождения очередного контейнера.
3
4
1
2
По факту нахождения временного интервала (t-t) внутри временного интервала (t-t) делается логическое заключение о привязке идентифицированного контейнера к данной идентифицированной платформе.
Отсутствие необходимости использования разнесенных в пространстве на значительное расстояние оптоэлектронных пар, требующих высокоточной взаимной установки и весьма чувствительных к внешним воздействиям, вызывающим их разъюстировку и потерю работоспособности, а также индукционных датчиков, чувствительных к воздействию агрессивных сред и повреждениям во время обслуживания рельсового пути, значительно повышает надежность работы системы.
Идентификация инвентарного номера каждого вагона по четырем единообразным строго одинаковым изображениям номера, выполненным стандартным шрифтом в заводских условиях, обеспечивает высокую надежность автоматизированной идентификации номера.
Идентификация маркера начала или конца каждого вагона по двум единообразным строго одинаковым изображениям маркера, выполненным в виде стандартного символа в заводских условиях, обеспечивает высокую надежность автоматизированной идентификации начала и конца вагона.
Идентификация инвентарного номера каждого контейнера по четырем единообразным строго одинаковым изображениям номера, выполненным стандартным шрифтом в заводских условиях, обеспечивает высокую надежность автоматизированной идентификации номера контейнера.
Идентификация маркера начала или конца каждого контейнера по двум единообразным строго одинаковым изображениям маркера, выполненным в виде стандартного символа в заводских условиях, обеспечивает высокую надежность автоматизированной идентификации начала и конца контейнера.
Совокупность указанных выше преимуществ системы обеспечивает высокую степень соответствия идентифицированных инвентарных номеров единиц подвижного состава и контейнеров, надежность привязки контейнеров к соответствующим платформам, а также точность определения порядковых номеров вагонов в составе.