СИСТЕМА РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПУТЕЙ СОРТИРОВОЧНОГО ПАРКА

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и может быть использована для контроля заполнения путей на сортировочных станциях.
Известно устройство контроля заполнения подгорочных путей сортировочной станции, включающее пост горочной автоматической централизации, постовой решающий блок, блоки отображения информации о заполнении подгорочных путей, блоки счета осей с напольными счетными устройствами и путевыми датчиками, каждый из которых установлен на соответствующем контрольном участке одного из n путей подгорочного парка, в него введены контур питания и связи, ветви питания и связи, n путевых разветвительных коробок с напольными ретрансляторами сигналов, в пост горочной автоматической централизации введен блок бесперебойного питания, при этом вход блока бесперебойного питания является входом питания поста горочной автоматической централизации, выход блока бесперебойного питания соединен с входом постового решающего блока, отдельный вход-выход которого соединен с входом-выходом персональной ЭВМ, отдельный выход постового решающего блока предназначен для передачи информации в подсистему автоматизированного регулирования скоростей скатывания отцепов и управления прицельным торможением, группа выходов постового решающего блока соединена с входами с первого по n-й блоков отображения информации о заполнении подгорочных путей, первая группа входов-выходов постового решающего блока соединена с группой входов-выходов первой путевой разветвительной коробки, а вторая группа входов-выходов постового решающего блока соединена с первой группой входов-выходов n-й путевой разветвительной коробки, первые группы входов-выходов всех путевых разветвительных коробок включены в контур питания и связи, остальные группы входов-выходов всех путевых разветвительных коробок включены в ветви питания и связи и соединены с группами входов-выходов с первого по n-й блоки счета осей, выход путевого датчика соединен с входом счетного устройства в своем блоке счета осей, первые входы-выходы напольных ретрансляторов сигналов являются первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами-выходами путевой разветвительной коробки, а вторые входы-выходы первого и четвертого, второго и пятого, третьего и шестого напольных ретрансляторов сигналов в своей путевой разветвительной коробке объединены (RU2392151, B61L 17/00, 2009г.).
Недостатками известного устройства являются большие эксплуатационные затраты и низкая надежность из-за применения большого количества аппаратуры, размещаемой в непосредственной близи от железнодорожных путей.
Наиболее близкой по технической сущности является выбранная в качестве прототипа система радиолокационного контроля заполнения путей сортировочного парка, содержащая радиолокационный измеритель и блок обработки сигнала и управления, центральный вычислительный комплекс, состоящий из Ethernet-коммутатора с подключенными к нему двумя компьютерами-вычислителями, синхронизаторы, каждый из которых состоит из генератора синхроимпульсов, Ethernet-коммутатора и промышленного контроллера, подключенного к генератору синхроимпульсов и входу Ethernet-коммутатора, и выносные модули, каждый из которых включает в себя радиолокационный измеритель, соединенный через блок обработки сигнала и управления с промышленным компьютером, при этом к радиолокационному измерителю подключены приемная и передающая антенны, промышленный компьютер каждого выносного модуля соединен с генератором синхроимпульсов и Ethernet-коммутатором синхронизатора, который посредством линии связи соединен с Ethernet-коммутатором центрального вычислительного комплекса (RU2400387, B61L 17/00, 2010г.).
Недостатком известного технического решения является ограниченная зона действия радиолокационного скоростемера и низкая точность определения промежутков между отцепами, стоящими на подгорочных путях.
Технический результат полезной модели заключается в повышении точности радиолокационного сопровождения движущихся вагонов и достоверности определения расстояний между отцепами.
Технический результат достигается тем, что в систему радиолокационного контроля заполнения путей сортировочного парка, содержащую центральный вычислительный комплекс, состоящий из Ethernet-коммутатора с подключенными к нему двумя компьютерами-вычислителями, синхронизаторы, каждый из которых состоит из генератора синхроимпульсов, Ethernet-коммутатора и промышленного контроллера, подключенного к генератору синхроимпульсов и входу Ethernet-коммутатора, и основные выносные модули, каждый из которых включает в себя радиолокационный измеритель, соединенный через блок обработки сигнала и управления с промышленным компьютером, при этом к радиолокационному измерителю подключены приемная и передающая антенны, промышленный компьютер каждого основного выносного модуля соединен с генератором синхроимпульсов и Ethernet-коммутатором синхронизатора, который посредством линии связи соединен с Ethernet-коммутатором центрального вычислительного комплекса, согласно предложению введены дополнительные выносные модули, каждый из которых содержит цифровую фотокамеру, соединенную с узлом связи, а в каждый основной выносной модуль введена цифровая фотокамера, соединенная через центральный узел связи с промышленным компьютером, при этом центральный узел связи основного выносного модуля и узел связи дополнительного выносного модуля подключены к локальной сети связи.
Все основные и дополнительные выносные модули расположены над путями сортировочного парка и закреплены на осветительной опоре.
На чертеже показана функциональная схема системы радиолокационного контроля заполнения путей сортировочного парка.
Система содержит центральный вычислительный комплекс 12, состоящий из Ethernet-коммутатора 10 с подключенными к нему двумя компьютерами-вычислителями 11, синхронизаторы 6, каждый из которых состоит из генератора синхроимпульсов 9, Ethernet-коммутатора 8 и промышленного контроллера 7, подключенного к генератору синхроимпульсов 9 и входу Ethernet-коммутатора 8, и основные выносные модули 13, каждый из которых включает в себя радиолокационный измеритель 3, соединенный через блок обработки сигнала и управления 2 с промышленным компьютером 1, при этом к радиолокационному измерителю 3 подключены приемная 4 и передающая 5 антенны, промышленный компьютер 1 каждого выносного модуля 13 соединен с генератором синхроимпульсов 9 и Ethernet-коммутатором 8 синхронизатора 6, который посредством линии связи соединен с Ethernet-коммутатором 10 центрального вычислительного комплекса 12. В каждый основной выносной модуль 13, введена цифровая фотокамера 14 и центральный узел 15 локальной сети связи 16, соединенный с цифровой фотокамерой 14, для передачи данных на центральный вычислительный комплекс 12, через промышленный компьютер 1 и синхронизатор 6.
Дополнительные выносные модули 17, содержат цифровые фотокамеры 18 соединенные с узлами связи 19. Цифровая камера 18 дополняет по оптическому обзору цифровую фотокамеру 14 соответствующего выносного модуля 13, при этом во всех основных выносных модулях 13 и дополнительных выносных модулях 17 узлы связи 15, 19 соединены с соответствующими цифровыми фотокамерами 14, 18 интерфейсами цифровой связи, при этом центральные узлы 15 локальной сети связи 16, в каждом основном выносном модуле 13, соединены с промышленным компьютером 1, и все основные и дополнительные выносные модули 13, 17 расположены над путями сортировочного парка, преимущественно на опорах осветительной сети.
Система контроля заполнения путей сортировочного парка функционирует следующим образом.
Система выполняет следующие функции:
- обеспечение мониторинга единиц подвижного состава на всей территории сортировочного парка;
- обеспечение радиолокационного сопровождения движущихся единиц подвижного состава от момента их въезда в сортировочный парк до момента вытяжки сформированного состава из парка;
- определения местоположения (координаты) всех транспортных единиц подвижного состава, находящихся в зоне контроля в реальном масштабе времени;
- получение текущей информации о движении единиц подвижного состава на всей территории сортировочного парка в реальном масштабе времени. Компьютерами-вычислителями 11 центрального вычислительного комплекса 12 выполняются следующие функции:
- связь с внешней информационной комплексной системой автоматизированного управления сортировочным процессом (КСАУ СП);
- синхронизация и привязка шкалы времени;
- планирование и диспетчеризация наблюдений радиолокационными измерителями 3;
- формирование и отправка исходных данных для наблюдений радиолокационными измерителями 3;
- прием данных от основных выносных комплексов;
- часть первичной сигнальной обработки;
- вторичная статистическая обработка.
Синхронизатор 6 выполняет операцию самостоятельной постройки задержек синхросигналов при большом различии длин соединительных кабелей. Команда на выдачу синхросигналов требуемой паре радиолокационным измерителям 3 формируется центральным вычислительным комплексом 12 и через Ethernet-коммутатор 10 передается в генератор синхроимпульсов 9, который через Ethernet-коммутатор 8 синхронизатора 6 и промышленный контроллер 7 подает сигнал синхронизации двум, подключенным к нему радиолокационным измерителям 3 указанным в команде.
При работе генератор радиолокационного измерителя 3 излучает зондирующие импульсы. Приемник радиолокационного измерителя 3 принимает отраженный сигнал с указанного строба дальности и производит обработку этого сигнала. Обработка сигнала в приемнике радиолокационных измерителей 3 в каждом периоде зондирования включает в себя три основных стадии:
- фазовое детектирование принятого сигнала с опорным сигналом, являющимся по форме копией зондирующего сигнала передатчика;
- усиление сигнала;
- оцифровка сигнала и передача его в блок 2 обработки сигнала и управления, который осуществляет высокоскоростную первичную обработку сигнала по алгоритму скользящего среднего и передает обработанный сигнал в промышленный компьютер 1, для его последующей обработки и передачи по внешнему интерфейсу.
Промышленные компьютеры 1 выполняют следующие функции:
- самоидентификацию в сети и сетевое взаимодействие;
- подачу управляющих команд в блок 2 обработки сигнала и управления;
- синхронизацию и привязку шкалы времени;
- прием и обработку данных от блока 2 обработки сигнала и управления и от фотокамер 14 и 18;
- часть первичной сигнальной обработки;
- отправку результатов измерений в центральный вычислительный комплекс 12.
Система определяет следующие параметры положения отцепов на территории сортировочного парка:
- Скорости движения отцепов, с погрешностью определения скорости движения в диапазоне скоростей от 0 до 1,5 м/с менее 5%, при скоростях свыше 1,5 м/с и менее 2%; минимальная оцениваемая скорость движения отцепов по сортировочным путям 0,2 м/с.
- Координаты точек прицеливания по каждому сортировочному пути (координаты хвоста и длина отцепа); погрешность определения координаты остановки отцепа на путях сортировочного парка определяется плотностью размещения цифровых фотокамер 14, 18 и выбрана 1 м.
Минимальная фиксируемая длина окна между отцепами определяется плотностью размещения цифровых фотокамер 14, 18 и выбрана равной 1 м.
Обновление информации, о скорости движущегося отцепа, как и координаты его перемещения на путях сортировочного парка, происходит не реже, чем через интервал времени, за который отцеп проходит путь длиной 5 м.
При роспуске составов, центральный вычислительный комплекс 12 формирует и выдает команду управления соответствующим основным выносным модулями 13, в зоне ответственности которых будет происходить движение отцепов. Эти основные выносные модули 13 переходят в режим ожидания отцепов. Дополнительные выносные модули 17 находятся в ждущем режиме, с микро потреблением тока до получения команд на проведение фотосъемки.
В режиме ожидания строб основных выносных модулей 13 устанавливается на минимальной дальности в соответствующей элементарной области обзора. Радиолокационный сигнал, с этой минимальной дальности, постоянно поступает в центральный вычислительный комплекс 12. При появлении отцепа в стробе, основные выносные модули 13 формируют информацию о дальности до отцепа и его скорости. После обнаружения отцепа и определения его скорости, система переходит из режима «ожидания» в режим «сопровождения». Центральный вычислительный комплекс 12 составляет прогнозируемую траекторию движения отцепа, согласно которой осуществляется управление положением строба основных выносных модулей 13. Прогнозируемая трасса движения отцепа постоянно корректируется, на основе получаемых измерений. На основании скорректированной трассы, формируется информация, о координате остановки отцепа.
Система использует сверхширокополосные радиолокационные измерители 3 с длительностью сигнала порядка 4 нс. Каждый радиолокационный измеритель 3 ведет наблюдение в зоне ответственности, ограниченной шириной его диаграммы направленности. В пределах этой зоны радиолокационные измерители 3 производят обнаружение объектов в узких стробах по дальности, длина которых лежит в пределах 1-0,5 метра.
При этом, для измерения скорости движения отцепов и контроля заполнения путей сортировочного парка, их облучение осуществляется одновременно из нескольких радиолокационных измерителей 3, расположенных рядами, таким образом, что каждая подвижная единица попадает в поле действия нескольких радиолокационных измерителей 3, установленных по ходу движения, или действующих вслед. Основные выносные модули 13 обеспечивают контроль скорости отцепов до момента их остановки, и следят за соблюдением безопасной скорости соударения отцепов. После фиксации полной остановки очередного отцепа и измерения его координаты и промежутка, отделяющего данный отцеп от предыдущего отцепа радиолокационным методом, промышленный компьютер 1 по локальной сети 16 выдает команды, по фотографированию области путей, вокруг остановившегося отцепа фотокамерами 14, 18 своего и выбранных дополнительных выносных модулей 17. При вычислениях, промышленный компьютер 1 комплексирует все имеющиеся данные радиолокационных измерений и фотосъемки. Поскольку, фотокамерам 18 дополнительных выносных модулей 17 доступны ракурсы, при которых соседние отцепы не загораживают свободные участки пути, точность и достоверность измерений промежутков между отцепами, по сравнению с прототипом, существенно повышается. Локальная сеть 16 связи, между каждым выносным модулем 13 и, относящимися к его зоне контроля, дополнительными выносными модулями 17, может быть выполнена в виде самоорганизующейся сети маломощной цифровой радиосвязи, например с топологией типа Mesh.
Такая связь, способствует гибкости, в отношении числа и мест размещения дополнительных выносных модулей 17, из-за малых габаритов и отсутствия проводных соединений. Питание дополнительных выносных модулей 17 может быть организовано автономно от небольших аккумуляторных батарей, ввиду малого потребления тока фотокамерами 18 и узлами связи такой локальной сети 16 в режиме фотографирования и передачи информации и микро потребления тока в ждущем режиме.
Использование самоорганизующейся сети маломощной цифровой радиосвязи упрощает также процесс отладки и опытной эксплуатации системы.
Данные повышенной достоверности и точности, передаваемые от основных выносных модулей 13 в центральный вычислительный комплекс 12 и далее в КСАУ СП, позволяют эффективнее управлять работой горки.