ПЕРЕМЕЩАЕМОЕ УСТРОЙСТВО ОПОВЕЩЕНИЯ МОБИЛЬНЫХ БРИГАД О ВСТУПЛЕНИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА УЧАСТОК ОГРАЖДЕНИЯ
MOVING DEVICE FOR ALERTING MOBILE CREWS ON ROLLING STOCK ENTERING GUARD SECTION

Изобретение относится к транспортным системам, в частности к системам железнодорожной автоматики и телемеханики с полностью автоматическим управлением и, более, конкретно к устройствам определения текущего местоположения подвижного состава.
Известен «Способ диагностирования рельсового пути и подвижного состава», патент РФ №2487809, основанный на радиолокационном принципе с использованием поверхностных электромагнитных волн, в котором реализовано устройство, содержащее:
- регулируемый генератор электрических импульсов специальной формы;
- коммутатор, обеспечивающий поочередную трансляцию импульсов на каждую приемо-передающую антенну;
- синхронизатор для открытия входа усилителя приемника на определенный временной интервал, соответствующий времени прихода отраженного сигнала;
- блок памяти для введения и хранения параметров отраженных импульсов, соответствующих нормальному состоянию пути и нормальному состоянию вагонов.
В устройство также входят блок питания, обеспечивающий работу от стандартных бортовых источников питания, и бортовой компьютер, выполняющий обработку полученной информации.
Недостатком данного способа и устройства является использование импульсного метода радиолокации, для которого требуется несущая частота около 300 МГц. Для сигналов таких частот рельсовый путь представляет собой волновод с многочисленными неоднородностями, образованными креплениями рельса на шпалы, самими шпалами и стыками, рассеивающими сигнал поверхностной волны. Кроме того, параметры рельса, как волновода, сильно зависят от подстилающей поверхности, что ограничивает применения данного способа для определения местоположения подвижного состава и снижает его эффективность. Использование сигналов более низких частот не позволяет достичь заявленных результатов.
Известна «Система передачи информации на пешеходные переходы и переезды о приближении подвижного состава», патент на полезную модель №137533 от 28.06.2013, содержащая:
- генератор сигналов, вход которого соединен с одним из выходов модуля управления и связи, а одним из выходов генератора сигналов - с входом антенного коммутатора, вход/выход которого соединен с входом/выходом антенной системы;
- модуль питания, выход которого соединен с одним из входов модуля управления и связи;
- приемный и передающий модули, вход и выход передающего модуля соединены соответственно с одним из выходов генератора сигналов и одним из входов антенного коммутатора, выход которого соединен с одним из входов приемного модуля, вход и выход которого соединены соответственно со одним из выходов генератора и входом модуля аналоговой обработки сигнала, выход которого соединен со одним из входов модуля управления и связи;
- модуль аналоговой обработки, выход которого соединен со вторым входом модуля управления и связи.
Генератор сигналов выполнен с возможностью обеспечения прямого цифрового синтеза частоты и фазовой манипуляции, а антенная система установлена с возможностью взаимодействия с проводами контактной сети.
Система реализует радиолокационный способ определения расстояния до подвижного состава, в котором сигнал распространяется в волноводе, образованном рельсом и проводом контактной сети, и отражается от подвижного состава.
Недостатком данного способа является снижение точности и достоверности определения местоположения подвижного состава при установке системы вблизи станции с большим числом разветвлений пути и контактной сети, что приводит к многочисленным отражениям сигнала.
Еще один недостаток данного способа - недостаточная для использования на железнодорожном переезде надежность регистрации подвижного состава ввиду использования только одного физического принципа определения расстояния до подвижного состава - регистрация и анализ характеристик отраженного сигнала.
Дополнительно размещение указанного устройства на инфраструктуре железных дорог требует проведения цикла строительно-монтажных и пуско-наладочных работ.
Устройство, реализующее вышеуказанный способ определения расстояния до подвижного состава, является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, поэтому и выбрано в качестве прототипа.
Решаемой технической задачей является создание устройства оповещения мобильных бригад о вступлении подвижного состава на участок ограждения, отдельные элементы которого размещаются на перемещаемом в процессе работ транспортном средстве, а другие - оперативно размещаются на инфраструктуре, на границах участка ограждения.
Устройство позволяет использовать его как на перегонах, так и на станциях, обеспечивая повышение надежности обнаружения подвижного состава.
Достигаемым техническим результатом является повышение уровня безопасности персонала, работающего на путях.
Технический результат достигается следующим образом.
Приемное устройство, антенна которого размещена в плоскости, образованной рельсом и контактным проводом (или проводом ДПР, или волноводом поездной радиосвязи), устанавливается на перемещающееся по путям транспортное средство мобильной бригады.
Приемное устройство выполнено с возможностью одновременного приема «прямого» сигнала передающего устройства, сигнала, отраженного от подвижного состава, а также информационного цифрового сигнала. Приемное устройство обеспечивает возможность приема цифровых сигналов с амплитудной, или частотной, или фазовой манипуляцией, которые используются для передачи контрольной, диагностической или иной информации.
Передающее устройство совместно с антенной монтируется с использованием хомутов и струбцин около границы участка ограждения, размещается на путевой инфраструктуре на заданном расстоянии от контактного провода (или провода ДПР, или волновода поездной радиосвязи).
Передающее устройство выполнено с возможностью формирования указанных цифровых сигналов.
В качестве источника информации используются путевые датчики (датчики счета осей или активные магнитные рамки), входящие в состав устройства, устанавливаемые на путях, на границах участка ограждения.
Передача информации от путевых датчиков к передающему устройству выполняется с использованием беспроводного канала стандарта Zigbee.
Все элементы приемного и передающего устройств, путевые датчики размещаются по месту, устанавливаются перед началом и демонтируются после окончания работ на путях.
Электромагнитная волна в волноводе, образованном рельсом и контактным проводом (или проводом ДПР, или волноводом поездной радиосвязи), формируется передающим устройством, антенна которого связана с волноводом. Сформированная электромагнитная волна распространяется в двух направлениях.
Сигнал, излученный передающим устройством, отражаясь от подвижного состава, движущегося в направлении передающего и приемного устройств, поступает на вход приемного устройства. «Прямой» сигнал (сигнал, передаваемый от одного устройства в другое без отражения) передающего устройства также поступает на вход приемного устройства.
По разности частот или фаз прямого и отраженного сигнала определяется расстояние до подвижного состава.
При подходе подвижного состава на расстояние менее длины волны из-за сильного отражения происходит увеличение мощности сигнала, распространяющегося в направлении приемного устройства.
При проследовании подвижным сигналом антенны передающего устройства происходит уменьшение мощности сигнала, распространяющегося в направлении приемного устройства.
Эти изменения мощности сигнала фиксируются приемным устройством и используются как сигнал подтверждения выхода подвижного состава на контролируемый участок ограждения.
При движении подвижного состава на участке между передающим и приемным устройством происходит периодическое изменение мощности сигнала, связанное с изменением расстояния между подвижным составом и антеннами передающего и приемного устройств в соотношении с длиной волны. По этим изменениям мощности сигнала определяется местоположение подвижного состава на контролируемом участке и его скорость. При прохождении подвижным составом антенны приемного устройства формируется сигнал подтверждения выхода подвижного состава с контролируемого участка. Дальнейшее сопровождение подвижного состава выполняется с использованием отраженного сигнала.
Достоверность определения местоположения подвижного состава повышается за счет использования прямого и отраженного сигналов.
Повышение надежности достигается за счет использования прямого и отраженного сигналов в совокупности с сигналами входа и выхода на контролируемый участок и передачей контрольной информации.
Работа системы вблизи станций обеспечивается расположением передающего устройства непосредственно перед станцией, при этом приемное устройство может устанавливаться за станцией или перед станцией на перегоне в зависимости от расположения контролируемого участка пути.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Оно содержит передающее устройство, которое включает блок формирования сигналов 1, выход которого соединен с одним из входов задающего генератора 3, один из входов которого соединен с первым выходом источника питания 2, другой выход источника питания 2 соединен с одним из входов усилителя мощности 4, один из входов которого соединен с одним из выходов задающего генератора 3. Один из выходов усилителя мощности 4 соединен с антенной 5, а другой - с шлейфом 14, имеющим электромагнитную связь с рельсом 7. Один из выходов источника питания 2 соединен с одним из входов блока формирования сигналов 1.
В состав также входит приемное устройство, которое содержит радиочастотный модуль, один из входов которого соединен с антенной 8, а другой - соединен с шлейфом 15, имеющим электромагнитную связь с рельсом 7. Выход радиочастотного модуля 11 соединен с одним из входов модуля аналоговой обработки сигнала 13, выход которого соединен с одним из входов модуля цифровой обработки сигнала 9. Один из выходов модуля цифровой обработки сигнала 9 соединен с одним из входов гетеродина 10, выход которого соединен с одним из входов радиочастотного модуля.
Выходы источника питания 12 соединены с одним из входов радиочастотного модуля, одним из входов гетеродина 10, одним из входов модуля цифровой обработки сигнала 9, одним из входов модуля аналоговой обработки сигнала 13.
Антенны 5, 8 связаны с проводом 6.
Используемый в качестве источника информации путевой датчик 16 связан с блоком формирования сигналов 1 посредством канала беспроводной связи, реализуемым адаптерами беспроводной связи 17 (передатчик) и 18 (приемник).
Элементы схемы 8-13 и 15 установлены на перемещаемом транспортном средстве/приспособлении 19.
Устройство работает следующим образом.
Задающий генератор 3, управляемый с блока формирования зондирующего сигнала, формирует зондирующий сигнал и информационный сигнал, который усиливается усилителем мощности 4 и поступает в волновод, образованный проводом 6 и рельсом 7 через антенну 5. Прямой сигнал передающего устройства, сигнал, отраженный от подвижного состава, и информационный сигнал поступают на вход радиочастотного модуля 11 через антенну 5. На второй вход радиочастотного модуля подается сигнал с гетеродина 10, управляемого модулем цифровой обработки сигнала 9. Сигнал с выхода радиочастотного модуля 11 поступает на вход модуля аналоговой обработки сигнала 13, который приводит его к виду, необходимому для работы аналого-цифрового преобразователя модуля цифровой обработки сигнала 9. Модуль цифровой обработки сигнала 9 обеспечивает окончательную обработку принятого сигнала, расчет местоположения подвижного состава, формирование и выдачу управляющих сигналов на внешние устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. Источник питания 2 обеспечивает необходимые напряжения питания для всех модулей передающего устройства. Источник питания 12 обеспечивает необходимые напряжения питания для всех модулей приемного устройства.
При вступлении подвижного состава на границу участка ограждения сигнал от путевого датчика 16 через адаптеры беспроводной связи 17 и 18 передается на блок формирования сигналов 1.
Полученная информация передается вышеописанным способом в модуль обработки сигнала 9, в котором в зависимости от ранее полученной информации распознается факт вступления или покидания составом участка ограждения и при вступлении состава на участок формируется оповещение.