УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ РАДИОСВЯЗЬЮ В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЗАМИ ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННЫХ ВЕСА И ДЛИНЫ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики и радиосвязи, предназначена для определения оптимальной рабочей частоты и дублирования команд управления тормозами поезда на резервном радиоканале. Полезная модель способствует повышению надежности радиосвязи в системе управления тормозами поездов повышенного веса и длины (СУТП).
В настоящее время радиообмен данными в СУТП осуществляется на одной частоте основного канала из диапазона «160 МГц», при этом частоту радиоканала выделяет диспетчер. Основными проблемами радиосвязи между локомотивным радиомодемом и радиомодемом, установленным в блоке хвостового вагона являются:
- воздействие различного рода помех;
- влияние рельефа местности и окружающей обстановки на прохождение радиосигнала;
- работа постороннего радиооборудования в выделенном диапазоне частот для вождения поездов повышенного веса и длины.
В связи с указанными причинами возникают сложности в установке радиосвязи с блоком хвостового вагона на станции отправления. Также следует отметить, что в пути следования условия прохождения радиосигнала могут ухудшаться, а радиообмен может блокироваться и команды управления тормозами могут не доходить до блока хвостового вагона из-за вышеописанных проблем радиосвязи.
Известна полезная модель «Устройство для контроля радиостанций на подвижных объектах» по патенту РФ №71840 с приоритетом 06.07.2007 г. Устройство содержит блок управляемых аттенюаторов, блок памяти и индикатор, вычислительный блок, перестраиваемый генератор, измерительный блок, измерительный приемник и блок измерительных нагрузок. При этом блок измерительных нагрузок соединен с измерительным блоком и измерительным приемником, второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора, выходы измерительного блока и измерительного приемника подключены соответственно к первому и второму входам вычислительного блока, третий вход которого соединен с блоком памяти, первый выход вычислительного блока соединен с входом управления перестраиваемого генератора, выход которого через блок управляемых аттенюаторов соединен с блоком измерительных нагрузок, второй выход вычислительного блока соединен с индикатором, а к третьему выходу вычислительного блока подключен управляющий вход блока управляемых аттенюаторов. Технический результат данной полезной модели направлен на повышение достоверности контроля радиостанций в условиях высокой загрузки каналов радиосвязи.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности управления локомотивной радиостанцией, а также невозможность определения частоты с выявлением наиболее лучшего рабочего канала связи на текущий момент времени.
Известно изобретение «Устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу» по патенту РФ №2398729 с приоритетом 23.03.2009. Устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу содержит локомотивную радиостанцию поездной радиосвязи, систему управления локомотивом и адаптивный радиомодем, который включает антенно-фидерное устройство и передатчик. В устройство управления введен модем, соединенный каналами телеуправления-телесигнализации с радиостанцией локомотива и системой управления локомотивом, а адаптивный радиомодем дополнительно содержит приемник сигналов управления, широкополосный приемник, анализатор спектра, программный блок, синтезатор радиочастот. При этом первый выход антенно-фидерного устройства соединен с входом широкополосного приемника, второй выход соединен с входом приемника сигналов управления, первый выход которого соединен с входом системы управления локомотивом, а второй выход соединен со вторым входом анализатора спектра, выход широкополосного приемника соединен с первым входом анализатора спектра, выход которого соединен с входом программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот, первый выход которого соединен с первым входом передатчика, второй вход передатчика подключен к выходу системы управления, второй выход синтезатора радиочастот соединен с входом приемника сигналов управления, третий выход синтезатора радиочастот соединен с входом широкополосного приемника. Технический результат данного изобретения заключается в автоматической организации радиоканала передачи данных для управления соединенными поездами на железнодорожном транспорте, повышении надежности передачи данных и устойчивости работы системы управления при возникновении внешних электромагнитных помех по пути следования соединенных поездов.
Недостатком данного технического решения является низкая помехозащищенность устройства, что создает временные задержки при переходе данного устройства с пораженного помехой канала.
Прототипом к заявляемой полезной модели выбрано изобретение «Устройство интеллектуального автоматизированного вождения поездов повышенной массы и длины с распределенными по их длине локомотивами (ИСАВП-РТ)» по заявке РФ №2002112452 с приоритетом 14.05.2002 г. Данное устройство содержит блок центрального процессора и индикации, блок коммутации и сопряжения и приемно-передающее устройство, при этом алгоритм управления обеспечивает возможность реализации собственного алгоритма автоматического ведения для каждого локомотива распределенной тяги. Таким образом, организация радиоканала для передачи данных в интеллектуальной системе автоматизированного вождения соединенных поездов с распределенной тягой (ИСАВП-РТ) осуществляется с использованием радиомодема T96SR или радиомодема "МОСТ".
Недостатком прототипа является отсутствие возможности автоматического определения текущей занятости радиоканала и уровня шума основного радиоканала, что не позволяет выполнить выбор лучшего канала с наименьшим воздействием помех при отсутствии радиообмена аналогичных систем на радиоканале передачи данных.
Основной технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности беспроводного канала передачи информации в пути следования за счет осуществления непрерывного автоматического анализа радиообмена по основному радиоканалу и в случае потери связи - дублирования команд управления тормозами поезда на частоте резервного радиоканала.
Другой технической задачей является упрощение процесса вывода со станции поезда повышенного веса и длины, оснащенного СУТП, а также сокращение количества задержек движения поездов согласно графику по причине невозможности установки радиосвязи в СУТП. Выполнение данной технической задачи обеспечивается за счет автоматического выбора из группы выделенных частот лучшего канала с наименьшим воздействием помех и свободного от работающих систем управления тормозами другого поезда. Надлежащее установление радиоканала позволяет эффективно использовать радиообмен в системах управления тормозами поездов повышенного веса и длины.
Технический результат достигается за счет того, что устройство управления радиосвязью в системе управления поездами повышенного веса и длины, подключаемое к приемопередающим устройствам и содержащее блок центрального процессора и индикации, а так же блок сопряжения. Устройство дополнительно снабжается формирователем модулирующего сигнала, энергонезависимой памятью, при этом блок центрального процессора содержит программное обеспечение, позволяющее производить поиск и выбор лучшего радиоканала и выполнять переход с основною радиоканала на резервный.
Устройство управления радиосвязью применяется перед установкой радиосвязи между локомотивным и вагонным комплектом СУТП, а также используется в пути следования подвижного состава.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства управления радиосвязью.
Устройство управления радиосвязью 1, имеющее связь с приемопередающими устройствами, а именно подключаемое к радиомодему типа МОСТ-Л, входящий в систему управления тормозами поезда. Устройство 1 также подключается к штатной голосовой локомотивной радиостанции, использующей диапазон частот «2 МГц». Устройство 1 включает в себя блок центрального процессора 2 и индикации 3, а так же блок сопряжения интерфейсов 4, формирователь модулирующего сигнала 5. Устройство 1 также содержит энергонезависимую память 6, кнопки управления, интерфейсные разъемы.
Подключение устройства управления радиосвязью 1 к штатной радиостанции по входу «ТУ-ТС» позволяет передавать команды по резервному каналу диапазона «2 МГц». Блок индикации 3 позволяет отображать режимы работы системы управления тормозами поезда и информацию о радиообстановке. Осуществление непрерывного автоматического анализа радиообстановки и определение наилучшего канала достигается за счет использования блока центрального процессора 2 совместно с блоком сопряжения 4. Выполнение перехода с основного радиоканала на резервный обеспечивается за счет блока центрального процессора совместно с формирователем модулирующего сигнала 5. Хранение информации о группе выделенных частот осуществляется за счет использования энергонезависимой памяти 6.
Устройство управления радиосвязью имеет следующие режимы работы:
1. Режим «меню», предназначенный для установки и редактирования группы выделенных и предпочтительных радиоканалов, а также для повторного ручного запуска поиска лучшего радиоканала из выделенной группы;
2. Режим «выбора лучшей частоты радиосвязи», при котором устройство, управляя радиостанцией МОСТ, проводит анализ радиообстановки в группе выделенных частот и определяет лучший канал для установки в качестве рабочего, с отображением на дисплее уровень шума, наличие дискретных передач для каждого канала, номеров радиоканалов занятых радиообменом и номера лучшего радиоканала.
3. Режим «транслирование» в пути следования, при этом устройство позволяет контролировать радиообмен системы управления тормозами поезда по основному каналу посредством радиомодема и осуществлять анализ передачи команд управления по основному каналу.
Устройство управления радиосвязью работает следующим образом.
При включении системы управления тормозами поезда устройство управления радиосвязью автоматически выполняет анализ радиообстановки с отображением на индикаторе состояния каналов из группы выделенных частот и определяет номер лучшего радиоканала для установки в качестве рабочего канала для данной системы. В устройстве предусмотрена возможность повторного определения лучшего канала из группы выделенных частот путем запуска процесса сканирования по команде машиниста. При первоначальном запуске устройства сканированию подвергается заранее установленная в устройстве группа частот, в случае необходимости предусмотрена возможность внесения изменений в группу сканируемых частот.
Перед поездкой локомотива машинист устанавливает группу радиоканалов для поиска. В случае настройки нужной группы каналов, установленной ранее, повторного ввода не требуется, т.к. информация о каналах хранится в энергонезависимой памяти устройства.
Устройство управления радиосвязью переводит радиомодем в режим «прием», и фиксирует уровень помех в радиоканале, определяет наличие на канале дискретных или непрерывных радиосигналов. Эта операция проводится последовательно для всех каналов из группы выделенных радиочастотных каналов для данного направления движения состава.
При определении лучшего канала устройство поочередно устанавливает на радиостанции МОСТ каналы из группы выделенных частот и в режиме непомехоустойчивого приема фиксирует амплитуду уровня шума в радиоканале, а также наличие на этом канале дискретной передачи.
В пути следования подвижного состава алгоритм работы устройства управления радиосвязью заключается в проведении непрерывного анализа радиообмена между локомотивным и хвостовым радиомодемами. В случае нарушения радиообмена по основному каналу системы управления тормозами поезда, а именно в связи с отсутствием связи с блоком хвостового вагона, блок центрального процессора устройства выполняет дублирование команд управления тормозами по резервному каналу на диапазоне «2 МГц». Таким образом, автоматический переход на резервный канал поездной радиосвязи реализует передачу команд по резервному радиоканалу, при этом передача по основному каналу не прекращается.
Устройство управления радиосвязью также анализирует передачу команд по последовательному интерфейсу от блоков СУТП к локомотивному радиомодему и в случае необходимости автоматически передает на вход ТУ-ТС локомотивной радиостанции команду управления тормозами поезда.
В блоке хвостового вагона дополнительно встраивается радиооборудование, обеспечивающее прием команд управления тормозами поезда на каналах в радиодиапазоне «2 МГц» поездной радиосвязи для перехода на резервный радиоканал.
Использование резервного радиоканала повышает вероятность доставки команды управления тормозами поезда, несмотря на сравнительно невысокую вероятность доставки пакета на резервном радиоканале.
Вероятность доставки пакета информации по основному каналу составляет 0,9999.
Вероятность доставки пакета информации по резервному каналу - 0,95.
Суммарная вероятность доставки пакета для системы с резервным радиоканалом составляет:
P(A+B)=P(A)+P(B)-P(AB)=0.9999+0.95-0,949905=0,999995, где:
P - вероятность доставки пакета информации;
A - пакет по основному каналу;
B - пакет по резервному каналу.
Таким образом, устройство управления радиосвязью выполнено с возможностью выбора лучшего из анализируемых радиоканалов по критериям минимального шума и отсутствия радиообмена аналогичных систем на радиоканале передачи данных. А увеличение вероятности доставки пакета информации в системе управления тормозами поезда повышенного веса и длины существенно влияет на повышение безопасности движения тяжеловесных поездов.