СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЛОКОМОТИВОМ-ТОЛКАЧОМ ПО РАДИОКАНАЛУ С РАСШИРЕННЫМИ ФУНКЦИЯМИ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована при вождении поездов с подталкивающим локомотивом для передачи по радиоканалу параметров управления головным локомотивом на подталкивающий локомотив и обратно, оборудованных микропроцессорной системой управления локомотивом, а также для обмена между машинистами головного и подталкивающего локомотивов информацией о параметрах управления локомотивами.
Известна телемеханическая система многих единиц для управления по двухпроводной линии связи двумя локомотивами (В.Г.Иноземцев и др. «Поезда повышенной массы и длины. Технические средства и технология вождения», М., Транспорт, 1993, с.80-83). В этой системе управляющие команды со штатного пульта управления ведущего локомотива подаются на входы кодирующего блока, который преобразует их в последовательный код. Сигнал с выхода кодирующего блока передается по одному проводу через переключатель режимов в межлокомотивное соединение на ведомый локомотив, где он поступает на вход декодирующего блока, который декодирует входной сигнал и формирует управляющие команды для аппаратов управления ведомого локомотива. Заданная на ведущем локомотиве управляющая операция реализуется на ведомом с задержкой не более чем на 0,07 с при учете особенностей построения схемы электрических цепей локомотива и логики обработки кодового сигнала, обеспечивающего высокую помехоустойчивость. Информация о состоянии и работе основных аппаратов управления ведомого локомотива преобразуется кодирующим блоком в кодовый сигнал, который по другому проводу поступает на вход пульта сигнализации ведущего локомотива. Пульт сигнализации обеспечивает непрерывный контроль неисправности электрических цепей и работы аппаратов управления ведомого локомотива, т.е. реализует функции встроенной системы диагностирования дистанционно управляемого локомотива.
Недостатками известной телемеханической системы являются относительная сложность конструкции, обусловленные использованием громоздких аппаратов и приборов управления. Кроме того, в данной системе передача команд управления и информационных сигналов осуществляется по проводной линии связи.
В качестве прототипа принята система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу, содержащая на каждом локомотиве блок автоматики с подключенными к нему элементами управления передачей специализированных сообщений «опустить токоприемник» и «экстренное торможение», датчик давления воздуха в тормозной магистрали, реле для обесточивания электрических цепей управления тяговым режимом локомотива, средство контроля параметров управления тяговыми электродвигателями, модем, подключенный к радиостанции поездной связи, при этом блок автоматики выполнен на базе процессора, реализующего программу обмена служебной информацией с установленной периодичностью между блоками автоматики головного и подталкивающего локомотива с выводом текстовых и символьных сообщений на знакосимвольный индикатор и дублированием поступивших команд и сообщений речевыми сообщениями через громкоговоритель, при этом к процессору подключены клавиатура, знакосимвольный индикатор, громкоговоритель и модуль регистрации, модем выполнен с функцией помехозащищенного кодирования и соединен с процессором через блок сопряжения, к первому, второму и третьему входам которого подключены соответственно датчик давления воздуха в тормозной магистрали, средство контроля параметров управления тяговыми электродвигателями и управляющий вход реле для обесточивания электрических цепей управления тяговым режимом локомотива. (RU 76614 U1, 27.09.2008).
Недостатками этой системы радиоуправления локомотивами являются сложность конструкции, недостаточно высокая надежность радиоканала и повышение загруженности радиоэфира поездной радиосвязи, обусловленные построением системы с использованием конструктивно сложных аппаратов и приборов управления, использования в качестве приемопередающего устройства радиостанции поездной радиостанции.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции системы и сведению к минимуму воздействия системы на поездную радиосвязь при одновременном повышении надежности радиоканала.
Технический результат достигается тем, что в системе для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу, содержащей на головном и подталкивающем локомотиве блок автоматики, включающий процессор с подключенными к нему громкоговорителем и модулем регистрации и блок сопряжения, микропроцессорную систему управления локомотивом, датчик давления воздуха в тормозной магистрали поезда, соединенный с процессором через блок сопряжения, и радиостанцию поездной радиосвязи, подключенную к процессору через последовательно соединенные модем и блок сопряжения, согласно полезной модели, на головном и подталкивающем локомотивах установлены радиомодемы метрового диапазона, включенные в основной радиоканал, при этом радиостанции поездной радиосвязи включены в резервный радиоканал, на каждом локомотиве радиомодем метрового диапазона подключен через блок сопряжения к процессору, который через блок сопряжения соединен с блоком индикации и ввода данных микропроцессорной системы управления локомотива, к входу и выходу которого подключены соответственно клавиатура и монитор, причем процессор головного локомотива обеспечивает передачу данных по основному каналу и подключение резервного канала связи для передачи данных в случае отсутствия подтверждения их получения со стороны подталкивающего локомотива не более двух раз подряд.
Согласно предложению в качестве аппаратуры ввода-вывода данных используют монитор и клавиатуру, подключенные к блоку индикации и ввода данных микропроцессорной системой управления локомотивом. Данные о параметрах управления тяговыми электродвигателями в процессор блока автоматики поступают от микропроцессорной системы управления локомотивом по CAN интерфейсу через блок сопряжения.
Обмен информацией между головным локомотивом и локомотивом-толкачем (подталкивающим локомотивом) в штатном режиме работы системы управления локомотивом - толкачом по радиоканалу осуществляется пакетами данных через радиомодем метрового диапазона, работающий в помехозащищенном режиме на специально выделенном основном радиоканале, отличном от радиоканала поездной радиосвязи с автоматическим переходом на одновременную передача пакетов данных по двум независимым радиоканалам через отдельный радиомодем метрового диапазона и через радиостанцию поездной радиосвязи гектометрового диапазона по резервному радиоканалу.
Обмен данными в рабочем режиме осуществляется по инициативе головного локомотива с заданной периодичностью. Подталкивающий локомотив по радиоканалу принимает пакет данных и отвечает в сторону головного локомотива квитанцией в виде собственного пакета данных.
На подталкивающем локомотиве процессор находится в режиме постоянного контроля информации, принимаемой радиомодемом метрового диапазона и радиостанцией поездной радиосвязи гектометрового диапазона и передает пакеты данных в виде квитанции в сторону головного локомотива через ту же приемопередающую аппаратуру, по которой был принят пакет данных со стороны головного локомотива.
В случае отсутствия квитанции от подталкивающего локомотива два раза подряд со стороны головного локомотива начинается одновременная передача пакетов данных по двум независимым радиоканалам с заданной периодичностью:
- через отдельный радиомодем метрового диапазона;
- через радиостанцию поездной радиосвязи гектометрового диапазона на частоте поездной радиосвязи.
При этом в радиостанции поездной радиосвязи гектометрового диапазона устанавливается приоритет ведения переговоров машинистом.
Передача пакетов данных по обоим радиоканалам осуществляется в течение установленного промежутка времени. Если по истечении данного промежутка времени обмен пакетами через радиомодемы метрового диапазона не возобновился, машинист извещается о нарушении радиоканала.
При восстановлении основного радиоканала - обмен пакетами данных через радиостанцию поездной радиосвязи гектометрового диапазона прекращается. Восстанавливается рабочий режим передачи пакетов от головного локомотива в сторону подталкивающего локомотива через радиомодем метрового диапазона с установленной периодичностью.
Полезная модель позволяет с помощью простых и надежных средств осуществлять по радиоканалу оперативный обмен между машинистами данных о параметрах управления головным и подталкивающим локомотивом с повышением надежности радиоканала и сведению к минимуму воздействия системы на поездную радиосвязь при одновременном повышении надежности радиоканала
Система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу с расширенными функциями взаимодействует с микропроцессорной системой управления локомотивом по CAN интерфейсу, что позволяет использовать в качестве аппаратуры ввода-вывода данных монитор и клавиатуру, подсоединенные к блоку индикации и ввода данных и получать данные о параметрах управления тяговыми электродвигателями непосредственно от микропроцессорной системы управления локомотивом.
Применение радиоканала гектометрового диапазона, в качестве резервного, позволяет повысить надежность передачи данных по радиоканалу за счет использования дифракции радиоволн гектометрового диапазона, благодаря чему обеспечивается радиосвязь между объектами при отсутствии прямой видимости между ними, а также при нахождении их в тоннелях.
На чертеже (см. фиг.1) представлена блок-схема предложенной системы для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу с расширенными функциями.
Система для управления локомотивом-толкачом (подталкивающим локомотивом) по радиоканалу содержит размещенные на каждом локомотиве 1(2) блок 3(4) автоматики, включает процессор 5(6) с подключенными к нему громкоговорителем 7(8) и модулем регистрации 9(10), и блок сопряжения 11(12), микропроцессорную систему 13(14) и датчик 21(22) давления воздуха в тормозной магистрали 31, а также соединенный с блоком 11(12) сопряжения модем 23(24), подключенный к радиостанции 27(28) поездной радиосвязи гектометрового диапазона, радиомодем 25(26) метрового диапазона, подключенный через блок 11(12) сопряжения к процессору 5(6). Процессор 5(6) связан через блок 11(12) сопряжения с блоком 15(16) индикации и ввода данных микропроцессорной системы 13(14) управления локомотива. При этом вход и выход блока 15(16) подключен к выходу и входу соответственно клавиатуры 17(18) и монитора 19(20). Радиомодем 25, установленный на головном локомотиве 1, соединен по основному каналу 29 с радиомодемом 26, установленным на подталкивающем локомотиве 2. Радиостанция 27 поездной радиосвязи, размещенная на головной локомотиве 1, соединена по резервному каналу 30 с радиостанцией 28, размещенной на подталкивающем локомотиве 2. Процессор 5 головного локомотива 1 дополнительно обеспечивает подключение резервного радиоканала путем подачи на модем 23 управляющих сигналов.
Система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу с расширенными функциями работает следующим образом.
Процессор 5 на головном локомотиве 1 обрабатывает поступающие на него сигналы (сигналы от датчика 21 давления воздуха в тормозной магистрали 31, параметры управления тяговыми электродвигателями от блока 15 индикации и ввода данных микропроцессорной системы 13 управления локомотивом 1, клавиатуры 19 и т.д.), формирует пакет информации, который через блок 11 сопряжения поступает в радиомодем 25 метрового диапазона. Радиомодем 25 формирует радиосигнал и передает его через антенно-фидерное устройство в основной радиоканал 29. Передача информации о параметрах ведения поезда с головного локомотива 1 на подталкивающий локомотив 2 с передачей пакетов данных по основному радиоканалу 29 осуществляется с установленной периодичностью.
Из основного радиоканала 29 радиомодем 26 метрового диапазона, установленный на подталкивающем локомотиве 2, принимает радиосигнал. Сигнал с выхода радиомодема 26 метрового диапазона через блок 12 сопряжения поступает в процессор 6. Процессор 6 на подталкивающем локомотиве 2 обрабатывает полученный пакет данных, содержащий уникальный номер блока 3 автоматики головного локомотива 1, и в случае совпадения уникального номера с номером блока 3 автоматики, полученным при регистрации, отвечает в сторону головного локомотива 1 квитанцией в виде собственного пакета данных. После обработки сигнала процессор 6 через блок 12 сопряжения передает полученную информацию в блок 16 индикации и ввода данных микропроцессорной системы 14 управления подталкивающего локомотива 2 для вывода ее на монитор 20 и передает речевое сообщение через громкоговоритель 8. Если сигнал содержит специализированные команды, то микропроцессорная система 14 управления локомотивом производит выключение тягового режима локомотива 2.
В случае отсутствия квитанции от процессора 6 подталкивающего локомотива 2 процессор 5 формирует управляющие сигналы для переключения каналов. Со стороны головного локомотива 1 начинается передача пакетов данных через радиостанцию 27 поездной радиосвязи гектометрового диапазона по резервному радиоканалу 30. Модем 23 при этом осуществляет помехозащищенное кодирование передаваемой информации.
Система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу позволяет осуществить передачу и прием с головного локомотива 1 на подталкивающий локомотив 2 и с подталкивающего локомотива 2 на головной локомотив 1 следующей информации:
- измеренное датчиком 21 давления значение давления воздуха в тормозной магистрали 31 поезда;
- команды "Экстренное торможение" при нажатии машинистом головного локомотива 1 или подталкивающего локомотива 2 соответственно на клавиатуре 19 и 20 клавиши, выделенной для управления передачей специализированного сообщения «экстренное торможение»;
- команды "Экстренное торможение" при скорости падения давления в тормозной магистрали 31 темпом экстренного торможения и более;
- команды «Разбор тяги» при снижении давления в тормозной магистрали 31 темпом служебного торможения, а также в случае нарушения ее целостности.
Система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу обеспечивает передачу и прием с головного локомотива 1 на подталкивающий локомотив 2 и с подталкивающего локомотива 2 на головной локомотив 1 информации:
- об измеренной величине тока якоря тягового электродвигателя;
- об измеренной величине тока обмотки возбуждения тягового электродвигателя.
Предлагаемая система обеспечивает:
- передачу с головного локомотива 1 и прием на подталкивающий локомотив 2 команды «Опустить токоприемник» при нажатии машинистом головного локомотива 1 на клавиатуре 19 клавиши, выделенной для управления передачей специализированного сообщения «опустить токоприемник»;
- передачу данных с головного локомотива 1 на подталкивающий локомотив 2 и обратно по основному радиоканалу 29 в метровом диапазоне соответственно через радиомодемы метрового диапазона 25 и 26;
- передачу данных с головного локомотива 1 на подталкивающий локомотив 2 и обратно по резервному радиоканалу 30 соответственно через радиостанцию поездной радиосвязи 27 и 28 гектометрового диапазона при нарушении основного радиоканал 29;
- процедуру регистрации и аннулирования регистрации.
Система для управления локомотивом-толкачом по радиоканалу осуществляет:
- контроль наличия каждого из передаваемых параметров (при отсутствии одного из передаваемых параметров режимов ведения поезда на мониторе 17(18) включается соответствующая индикация);
- запись в энергонезависимую память модуля 9(10) регистрации данных регистрации, приема-передачи информации и команд;
- контроль наличия связи между головным локомотивом 1 и подталкивающим локомотивом 2 и отображает информацию об этом на мониторе 17(18).