Устройство подтверждения целостности сцепки рельсового транспортного средства и соответствующее рельсовое транспортное средство
DEVICE FOR CONFIRMING INTEGRITY OF RAIL VEHICLE COUPLING AND CORRESPONDING RAIL VEHICLE

Настоящее изобретение относится к устройству подтверждения целостности сцепки для подтверждения целостности сцепки железнодорожного состава, содержащего по меньшей мере один первый вагон и один второй вагон, причем устройство содержит среду связи, проходящую между первым вагоном и вторым вагоном, первый бортовой радиомаячок, установленный в одном из вагонов и соединенный со средой связи, второй бортовой радиомаячок, установленный в другом из вагонов и соединенный со средой связи.
Изобретение применяется в области безопасности железной дороги, в частности для подтверждения целостности железнодорожного состава.
Выражение «подтверждение целостности» для целей этой патентной заявки используется для ссылки на обнаружение неразорванного состояния сцепки железнодорожного состава, иначе говоря, неразорванного состояния механического звена между двумя грузовыми вагонами или двумя вагонами железнодорожного состава, независимо от того, будет ли последняя «винтовой» сцепкой, автоматической сцепкой или любым другим типом сцепки.
Известной практикой является использование передатчика для генерирования сигнала на уровне первого вагона железнодорожного состава, расположенного в хвостовом конце состава, и подача этого сигнала последовательно в течение времени и в виде звуковой волны напорной магистрали железнодорожного состава.
Приемник, размещенный во втором вагоне железнодорожного состава, расположенного в головном конце железнодорожного состава, способен принимать звуковую волну, генерируемую передатчиком, и распространять в напорной магистрали.
В случае разрыва сцепки звуковая волна не способна распространяться между передатчиком и приемником по напорной магистрали. Приемник больше не принимающий звуковую волну, генерируемую передатчиком, таким образом, далее обнаруживает разрыв сцепки в пределах железнодорожного состава.
Однако такое устройство не дает полного удовлетворения.
Фактически, звуковая волна, излучаемая передатчиком, ослабевает в течение ее распространения по напорной магистрали. Из-за длины железнодорожных составов сила звуковой волны, которая достигает приемника, крайне вероятно будет на том же уровне, что и у случайного шума, присутствующего в напорной магистрали, и который также обнаруживается устройством обнаружения. В связи с этим невозможно заявлять с достаточным уровнем надежности, что сигнал, обнаруживаемый устройством обнаружения, является звуковой волной, которая была передана передатчиком в первом вагоне. Это означает, что невозможно заявлять с достаточным уровнем надежности, что целостность сцепки железнодорожного состава все еще бескомпромиссна.
В связи с этим задача изобретения заключается в предложении устройства, которое обеспечивает способность подтверждать целостность железнодорожного состава с большей степенью надежности.
С этой целью, задача изобретения относится к устройству вышеупомянутого типа, в котором:
второй радиомаячок, выполненный с возможностью генерирования сигнала, модулируемого заданными данными кодирования, и подачи модулированного сигнала в среду связи;
среда связи выполнена с возможностью передачи указанного сигнала первому радиомаячку, причем среда связи дополнительно выполнена с возможностью разрыва в случае разрыва сцепки между двумя вагонами, предотвращая распространение сигнала к первому радиомаячку;
первый радиомаячок выполнен с возможностью приема сигнала, передаваемого средой связи, и извлечения данных кодирования, извлекаемых из принимаемого сигнала;
устройство выполнено с возможностью подтверждения целостности сцепки между вагонами железнодорожного состава, когда данные кодирования, извлекаемые первым радиомаячком, идентичны заданным данным кодирования.
Более того, возможно выбирать код достаточной величины, чтобы обеспечить обнаружение кода, устройством, с достаточной степенью надежности, иначе говоря, чтобы обеспечить различение кода от кода, случайно генерируемого шумом, с частотой ошибок, которая ниже требуемого порогового значения.
Согласно другим предпочтительным аспектам изобретения устройство обнаружения содержит один или более из следующих характерных признаков, принимаемых во внимание отдельно или в соответствии с любой технически возможной совокупностью:
второй радиомаячок способен вычислять изображение заданного кода посредством первой заданной функции так, чтобы формировать вычисляемый ключ, причем вычисляемый ключ формирует данные кодирования, второй радиомаячок, дополнительно выполнен с возможностью модулирования указанного сигнала, генерируемого вторым радиомаячком, посредством заданного кода;
первый радиомаячок способен извлекать извлекаемый код и извлекаемый ключ из сигнала, принимаемого с помощью среды связи, и применять первую заданную функцию к извлекаемому коду для формирования вычисляемого ключа;
и устройство способно подтверждать целостность сцепки между вагонами железнодорожного состава, если ключ, извлекаемый первым радиомаячком, идентичен ключу, вычисляемому первым радиомаячком;
первый радиомаячок способен применять вторую заданную функцию к извлекаемым данным кодирования для формирования данных изображения, генерировать ответный сигнал, который модулируется с помощью данных изображения, и передавать ответный сигнал, пересылаемый второму радиомаячку;
второй маячок способен применять вторую заданную функцию к данным кодирования для формирования исходных данных изображения, принимать ответный сигнал, извлекать извлекаемые данные изображения из принимаемого ответного сигнала, сравнивать извлекаемые данные изображения с исходными данными изображения;
и устройство способно подтверждать целостность сцепки между вагонами железнодорожного состава, если извлекаемые данные изображения идентичны исходным данным изображения;
первый радиомаячок включает в себя передатчик электромагнитных волн, второй радиомаячок включает в себя приемник электромагнитных волн, первый радиомаячок способен передавать ответный сигнал по воздуху с помощью передатчика электромагнитных волн, второй радиомаячок способен принимать ответный сигнал по воздуху с помощью приемника электромагнитных волн;
среда связи представляет собой напорную магистраль железнодорожного состава, и отличается тем, что второй радиомаячок способен подавать звуковой сигнал среде связи;
среда связи представляет собой электрический кабель железнодорожного состава, и отличается тем, что второй радиомаячок способен подавать электрический сигнал в среду связи;
дополнительно устройство способно передавать в сигнале, генерируемом первым радиомаячком, второму радиомаячку с помощью среды связи дополнительный информационный элемент, который не относится к подтверждению целостности железнодорожного состава.
Более того, задача изобретения относится к обеспечению железнодорожного состава, включающего в себя устройство подтверждения целостности сцепки, которое определено здесь выше, чтобы подтверждать целостность сцепки указанного железнодорожного состава.
Изобретение будет лучше понято с помощью описания, которое следует далее, приведенного исключительно путем неограничивающего примера, и со ссылкой, выполняемой на сопровождающие чертежи, на которых:
Фигура 1 представляет собой схематическое изображение железнодорожного состава, включающего в себя устройство обнаружения согласно изобретению;
Фигура 2 представляет собой схематическое изображение первого радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 1;
Фигура 3 представляет собой схематическое изображение второго радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 1;
Фигура 4 представляет собой схематическое изображение первого радиомаячка второго варианта выполнения устройства обнаружения согласно изобретению;
Фигура 5 представляет собой схематическое представление второго радиомаячка второго варианта выполнения устройства обнаружения согласно изобретению;
Фигура 6 представляет собой схематическое изображение железнодорожного состава, включающего в себя третий вариант выполнения устройства обнаружения согласно изобретению;
Фигура 7 представляет собой схематическое изображение первого радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 6;
Фигура 8 представляет собой схематическое изображение второго радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 6;
Фигура 9 представляет собой блок-схему работы устройства обнаружения, которую функционально выполняют радиомаячки, показанные на Фигурах 7 и 8;
Фигура 10 представляет собой схематическое изображение железнодорожного состава, включающего в себя четвертый вариант выполнения устройства обнаружения согласно изобретению;
Фигура 11 представляет собой схематическое изображение первого радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 10;
Фигура 12 представляет собой схематическое изображение второго радиомаячка устройства, показанного на Фигуре 10;
Фигура 13 представляет собой блок-схему работы устройства обнаружения, которую функционально выполняют радиомаячки, показанные на Фигурах 11 и 12.
Железнодорожный состав 2, включающий в себя устройство 4 подтверждения целостности сцепки для подтверждения целостности сцепки согласно изобретению, показан на Фигуре 1.
Железнодорожный состав 2 включает в себя множество вагонов 6, в частности головной вагон 6А и хвостовой вагон 6В или служебный вагон.
Вагоны 6 соединены попарно друг с другом посредством сцепок (не показано).
Устройство 4 обнаружения содержит среду 8 связи, радиомаячок 10 управления и радиомаячок 12 передатчика.
Среда 8 связи проходит вдоль железнодорожного состава 2. В частности, среда 8 связи проходит между головным вагоном 6А и хвостовым вагоном 6В.
Радиомаячок 10 управления установлен в головном вагоне 6А, а радиомаячок 12 передатчика установлен в хвостовом вагоне 6В. Каждый из радиомаячка 10 управления и радиомаячка 12 передатчика соединен со средой 8 связи.
Среда 8 связи способна разрываться в случае разрыва сцепки между вагонами 6А, 6В. Среда 8 связи, например, представляет собой тормозную напорную магистраль железнодорожного состава 2, предназначенную для пневматического управления тормозной системой железнодорожного состава 2. Альтернативно, среда 8 связи представляет собой электрический кабель железнодорожного состава 2.
Как проиллюстрировано на Фигуре 2, радиомаячок 10 управления включает в себя блок 14 обработки для обработки информации, соединенный с приемником 16.
Блок 14 обработки содержит память 18 и процессор 20.
Хранилище 18 памяти хранит программное приложение 22 приема и программное приложение 24 сравнения. Хранилище 18 памяти дополнительно включает в себя первую зону 28 хранилища для хранения заданного кода, на пример 256-битного кода.
Процессор 20 способен запускать программные приложения 22, 24, хранящиеся в хранилище 18 памяти.
Приемник 16 способен принимать сигналы, которые передаются по среде 8 связи. В случае напорной магистрали, образующей среду 8 связи, приемник 16 способен принимать звуковые волны. В случае электрического кабеля, образующего среду 8 связи, приемник 16 способен принимать электрические сигналы.
Программное приложение 22 приема способно обрабатывать сигналы, принимаемые приемником 16, чтобы извлекать код из них. Программное приложение 24 сравнения способно сравнивать каждый код, извлекаемый программным приложением 22 приема, с заданным кодом.
Как проиллюстрировано на Фигуре 3, радиомаячок 12 передатчика включает в себя блок 32 обработки для обработки информации, соединенный с передатчиком 34.
Блок 32 обработки содержит хранилище 36 памяти и процессор 38.
Хранилище 36 памяти хранит программное приложение 40 передачи. Хранилище 36 памяти включает в себя в дополнение вторую зону 42 хранилища для хранения заданного кода.
Передатчик 34 способен подавать сигналы среде 8 связи. В случае напорной магистрали, образующей среду 8 связи, передатчик 34 способен подавать звуковые волны. В случае электрического кабеля, образующего среду 8 связи, передатчик 34 способен подавать электрические сигналы.
Программное приложение 40 передачи способно генерировать сигнал, который модулируется заданным кодом. Программное приложение 40 передачи дополнительно способно передавать генерируемый сигнал передатчику 34.
При работе программное приложение 40 передачи радиомаячка 12 передатчика генерирует сигнал, модулируемый заданным кодом, который хранится во второй зоне 42 хранилища. Заданный код, таким образом, далее формирует данные кодирования. Далее передатчик 34 радиомаячка 12 передатчика подает сигнал среде 8 связи.
Предпочтительно, радиомаячок 12 передатчика передает сигнал последовательно в течение времени с частотой повторения, которая выше 0,1 Гц, предпочтительно выше 1 Гц, например, выше 5 Гц.
Если приемник 16 радиомаячка 10 управления принимает сигнал, маршрутизированный и переданный средой 8 связи, далее программное приложение 22 приема радиомаячка 10 управления обрабатывает указанный сигнал для извлечения из него кода. Далее программное обеспечение 24 сравнения сравнивает принятый код с заданным кодом, который хранится в первой зоне 28 хранилища. Если принятый код идентичен заданному коду, далее считается, что железнодорожный состав 2 имеет бескомпромиссную целостность сцепки, и радиомаячок 10 управления передает сигнал подтверждения целостности сцепки, подтверждающий целостность сцепки железнодорожного состава, например, посылаемый оператору или системе контроля железнодорожной сети.
Если принятый код отличается от заданного кода, или, если в конце заданного периода ожидания радиомаячок 10 управления не принимает сигнал, содержащий код, который идентичен заданному коду, далее радиомаячок 10 управления не передает сигнал подтверждения целостности, чтобы подтвердить целостность железнодорожного транспортного средства.
Согласно второму варианту выполнения устройства 4 обнаружения в соответствии с изобретением радиомаячок 10 управления и радиомаячок 12 передатчика дополнительно способны выполнять по меньшей мере один алгоритм обнаружения ошибок для обнаружения ошибок при передаче.
Например, радиомаячок 10 управления и радиомаячок 12 передачи способны функционально выполнять алгоритм для обнаружения ошибок при передаче при помощи CRC кодирования (для «циклического контроля избыточности»), которое традиционно известно.
В случае CRC кодирования алгоритм выполняет заданный порождающий многочлен. Предпочтительно заданный порождающий многочлен способен обеспечивать обнаружение, с более высоким уровнем надежности, чем заданное пороговое значение надежности, возможных ошибок при передаче между радиомаячком 10 управления и радиомаячком 12 передатчика.
Как проиллюстрировано на Фигуре 4, хранилище 18 памяти блока 14 обработки радиомаячка 10 управления также хранит программное приложение 44 вычисления. Хранилище 18 памяти включает в себя в дополнение третью зону 46 хранилища для хранения порождающего многочлена. В отличие от радиомаячка 10 управления, проиллюстрированного на Фигуре 2, радиомаячок 10 управления, проиллюстрированный на Фигуре 4, не включает в себя первую зону хранилища для хранения заданного кода.
Как проиллюстрировано на Фигуре 5, хранилище 36 памяти блока 32 обработки радиомаячка 12 передатчика также хранит программное приложение 48 вычисления. Хранилище 36 памяти включает в себя в дополнение четвертую зону 50 хранилища для хранения порождающего многочлена.
Программное приложение 44 и 48 вычисления соответственно способно применять алгоритм для выполнения обнаружения порождающего многочлена, хранимого в третьей зоне 46 хранилища и четвертой зоне 50 хранилища соответственно, к коду. В частности, программное приложение 48 вычисления радиомаячка 12 передатчика способно применять алгоритм обнаружения к заданному коду, хранимому во второй зоне 42 хранилища. В дополнение программное приложение 44 вычисления радиомаячка 10 управления способно применять алгоритм обнаружения к коду, обеспеченному программным приложением 22 приема.
При работе программное приложение 48 вычисления радиомаячка 12 передатчика вычисляет ключ управления, относящийся к заданному коду. Далее программное приложение 40 передачи радиомаячка 12 передатчика передает передатчику 34 сигнал, который модулируется с помощью заданного кода и соответствующего ключа управления. Ключ управления далее формирует данные кодирования. Передатчик 34 подает указанный сигнал среде 8 связи.
Если приемник 16 радиомаячка 10 управления принимает сигнал, передаваемый с помощью среды 8 связи, далее программное приложение 22 приема радиомаячка 10 управления обрабатывает указанный сигнал, чтобы извлекать из него код и соответствующий ключ. Далее программное приложение 44 вычисления вычисляет ключ управления, относящийся к коду, извлеченному программным приложением 22 приема, посредством порождающего многочлена, хранимого в третьей зоне 46 хранилища. Программное приложение 24 сравнения в дальнейшем сравнивает ключ, извлеченный программным приложением 22 приема, и ключ, вычисленный программным приложением 44 вычисления. Если вычисленный ключ идентичен извлеченному ключу, в дальнейшем считается, что железнодорожный состав 2 имеет бескомпромиссную целостность сцепки, и радиомаячок 10 управления передает сигнал подтверждения целостности сцепки, подтверждающий целостность сцепки железнодорожного состава, например, посылаемый оператору или системе контроля железнодорожной сети.
Если вычисленный ключ отличается от извлеченного ключа, или, если в конце заданного периода ожидания радиомаячок 10 управления не принимает сигнал, содержащий код, который идентичен заданному коду, далее радиомаячок 10 управления не передает сигнал подтверждения целостности для подтверждения целостности железнодорожного транспортного средства.
Согласно третьему варианту выполнения устройства 4 обнаружения, проиллюстрированному на Фигурах 6-9, радиомаячок 10 управления установлен в хвостовом вагоне 6В, а радиомаячок 12 передатчика установлен в головном вагоне 6А.
Радиомаячок 10 управления, проиллюстрированный на Фигуре 7, отличается от радиомаячка 10 управления, проиллюстрированного на Фигуре 4, тем, что он содержит передатчик 52 электромагнитных волн, также называемый «передающей антенной». В дополнение хранилище 18 памяти радиомаячка 10 управления хранит программное приложение 56 передачи, подобное программному приложению 40 передачи, описанному здесь выше. Хранилище 18 памяти радиомаячка 10 управления не хранит никакое программное приложение сравнения.
Радиомаячок 12 передатчика, проиллюстрированный на Фигуре 8, отличается от радиомаячка передатчика, проиллюстрированного на Фигуре 5, тем, что он содержит приемник 58 электромагнитных волн, также называемый «принимающей антенной», как проиллюстрировано на Фигуре 8. Более того, хранилище 36 памяти радиомаячка 12 передатчика хранит программное приложение 60 сравнения, подобное программному приложению 24 сравнения, описанному здесь выше. Хранилище 36 памяти также хранит программное приложение 62 приема, подобное программному приложению 22 приема, описанному здесь выше.
Передающая антенна 52 способна излучать электромагнитный сигнал в воздух.
Предпочтительно, передающая антенна 52 радиомаячка 10 управления способна излучать электромагнитный сигнал либо непосредственно в направлении принимающей антенны 58 радиомаячка 12 передатчика, либо через сеть связи, например, относящуюся к типу GSM-R (Глобальная система мобильной связи на железной дороге).
Принимающая антенна 58 способна принимать электромагнитный сигнал, который распространяется по воздуху. Предпочтительно, принимающая антенна 58 радиомаячка 12 передатчика способна принимать электромагнитный сигнал, либо непосредственно исходящий от передающей антенны радиомаячка 10 управления, либо приходящий через сеть связи, например, относящуюся к типу GSM-R.
Программное приложение 40 передачи блока 32 обработки радиомаячка 12 передатчика способно генерировать сигнал, который модулируется с помощью кода, также называемого «модулирующим кодом», например, заданного кода или случайного кода.
Третья зона 46 хранилища радиомаячка 10 управления и четвертая зона 50 хранилища радиомаячка 12 передатчика хранят заданную функцию. Такая функция способна связывать код изображения с кодом, подводимым к функции.
Каждое из программного приложения 44 вычисления радиомаячка 10 управления и программного приложения 48 вычисления радиомаячка передатчика способно применять заданную функцию, хранимую в третьей зоне 46 хранилища и в четвертой зоне 50 хранилища соответственно, к коду.
Работа устройства 4 обнаружения будет описана со ссылкой на Фигуру 9.
При работе программное приложение 40 передачи радиомаячка 12 передатчика генерирует сигнал, который модулируется с помощью модулирующего кода. Модулирующий код, таким образом, формирует данные кодирования. Далее передатчик 34 радиомаячка 12 передатчика подает сгенерированный сигнал коммуникационной среде 8. В дополнение, программное приложение 48 вычисления радиомаячка 12 передатчика применяет заданную функцию, которая хранится в четвертой зоне 50 хранилища, к модулирующему коду, чтобы получать исходный код изображения.
Если приемник 16 радиомаячка 10 управления принимает сигнал, передаваемый с помощью среды 8 связи, далее программное приложение 22 приема радиомаячка 10 управления обрабатывает указанный сигнал, чтобы извлекать из него код. Далее программное приложение 44 вычисления вычисляет код изображения посредством заданной функции, которая хранится в третьей зоне 46 хранилища, из извлеченного кода. Программное приложение 56 передачи радиомаячка 10 управления далее генерирует ответный сигнал, содержащий код изображения из извлеченного кода. Далее передающая антенна 52 радиомаячка 10 управления излучает в воздух ответный сигнал в форме электромагнитной волны.
Если принимающая антенна 58 радиомаячка 12 передатчика принимает сигнал, излучаемый передающей антенной 52 радиомаячка 10 управления, далее программное приложение 62 приема радиомаячка 12 передатчика обрабатывает указанный сигнал, чтобы извлекать код изображения из него. Далее программное приложение 60 сравнения сравнивает извлеченный код изображения и исходный код изображения. Если извлеченный код изображения идентичен исходному коду изображения, далее считается, что железнодорожный состав имеет бескомпромиссную целостность сцепки, и радиомаячок 10 управления передает сигнал подтверждения целостности сцепки, подтверждающий целостность сцепки железнодорожного состава, например, посылаемый оператору или системе контроля железнодорожной сети.
Если в конце последующего второго заданного периода ожидания, следующего за передачей передаваемого сигнала, принимающая антенна 58 радиомаячка 12 передатчика не принимает сигнал, исходящий от передающей антенны 52 радиомаячка 10 управления, то радиомаячок 10 управления не передает сигнал подтверждения целостности сцепки, подтверждающий целостность сцепки железнодорожного транспортного средства.
В дополнение, если извлекаемый код изображения отличается от исходного кода изображения, и, если в конце третьего заданного периода ожидания принимающая антенна 58 радиомаячка 12 передатчика не принимает новый сигнал, для которого извлекаемый код изображения идентичен исходному коду изображения, то радиомаячок 10 управления не передает сигнал подтверждения целостности сцепки, подтверждающий целостность сцепки железнодорожного транспортного средства.
Согласно четвертому варианту выполнения устройства 4 обнаружения, проиллюстрированному на Фигурах 10-12, радиомаячок 10 управления установлен в хвостовом вагоне 6В, и радиомаячок 12 передатчика установлен в головном вагоне 6А.
Радиомаячок 10 управления, проиллюстрированный на Фигуре 11, отличается от радиомаячка управления, проиллюстрированного на Фигуре 7, тем, что он не включает в себя передатчик электромагнитных волн. Последний был заменен передатчиком 64, подобным передатчику 34 звуковых или электрических сигналов, проиллюстрированному на Фигуре 8, который соединен со средой 8 связи.
Радиомаячок 12 передатчика, проиллюстрированный на Фигуре 12, отличается от радиомаячка передатчика, проиллюстрированного на Фигуре 8, тем, что он не включает в себя приемник электромагнитных волн. Последний был заменен приемником 66, подобным приемнику 16 для звуковых или электрических сигналов, проиллюстрированному на Фигуре 7, который соединен со средой 8 связи.
В этом варианте выполнения среда 8 связи используется двунаправленным образом, как представлено на Фигуре 13, другими словами, для передачи сигналов от радиомаячка 12 передатчика радиомаячку 10 управления и от радиомаячка 10 управления радиомаячку 12 передатчика.
Работа устройства 4, представленного на Фигурах 10-12, подобна работе устройства 4, проиллюстрированного на Фигурах 6-8.
Согласно пятому варианту выполнения устройство 4 дополнительно способно передавать в генерируемом сигнале от первого радиомаячка 10, 12 второму радиомаячку 12, 10 с помощью среды 8 связи дополнительный информационный элемент, который не относится к подтверждению целостности сцепки железнодорожного состава, эта информация представлена в дополнение к кодированию, выполняемому на генерируемом сигнале, что делает возможным подтверждение целостности состава.
В этом варианте выполнения среда 8 связи используется либо двунаправленным образом, либо нет, тем самым обеспечивая связь, которая не обязательно относится к подтверждению целостности, между первым радиомаячком 10, 12 и вторым радиомаячком 12, 10.