УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ (ВАРИАНТЫ)
DEVICE FOR DIGITAL TRAIN RADIO COMMUNICATION ON RAILWAY TRANSPORT (VERSIONS)

Изобретение относится к технике электросвязи, преимущественно цифровой конвенциальной радиосвязи, и может найти применение для организации цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте.
Известен способ совмещенной радиосвязи и радионавигации и устройство его реализации для железнодорожного транспорта, при котором в паузах между сообщениями в диспетчерский передатчик подают запросный видеоимпульсный навигационный сигнал, которым модулируют высокочастотные колебания диспетчерского передатчика, модулированные сигналы принимают и демодулируют локомотивным приемником, полученный видеосигнал подают в локомотивный передатчик и модулируют им высокочастотные колебания локомотивного передатчика, модулированные сигналы принимают и демодулируют диспетчерским приемником, фиксируют задержку ответного видеоимпульсного сигнала относительно запросного, по полученной задержке в пропорциональном соотношении определяют дальность локомотива от диспетчерского пункта, являющуюся координатой локомотива на железнодорожной магистрали (RU патент №2108252, B61L 25/02, 1996 г.)
Наиболее близким техническим решением является устройство цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте, описанное в способе цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте, содержащее в едином диспетчерском центре управления электронно-вычислительное устройство автоматизированного рабочего места оператора радиосвязи и станцию распорядительную, на промежуточных железнодорожных станциях содержащее стационарные радиостанции, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок стационарный и пульт управления, а на поездных локомотивах установлены аналоговые локомотивные радиостанции (RU, патент №2463189, B61L 27/00). Недостаток данного устройства состоит в том, что в радиоканале между стационарной и локомотивной радиостанциями информация передается в аналоговом виде, что не позволяет повысить качество и надежность радиосвязи и создать новые железнодорожные технологии с обеспечением необходимого качества обслуживания, повысить безопасность перевозок и снизить их себестоимость.
Технический результат изобретения заключается в повышении качества и надежности поездной радиосвязи за счет цифровизации радиоканала по стандарту DMR, что позволит создать новые железнодорожные технологии с обеспечением необходимого потребителю качества обслуживания, повысить безопасность перевозок и снизить их себестоимость.
Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по первому варианту, содержащем в едином диспетчерском центре управления электронно-вычислительное устройство автоматизированного рабочего места оператора радиосвязи и станцию распорядительную, на промежуточных железнодорожных станциях содержащем стационарные радиостанции, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок стационарный и пульт управления, а на поездных локомотивах установлены аналоговые локомотивные радиостанции, согласно изобретению, станция распорядительная содержит последовательно соединенные модуль сетевого интерфейса, модуль управления, модуль преобразования координат, модуль электронной карты и пульт управления, причем второй вход-выход модуля управления соединен со вторым выход-входом пульта управления, каждая стационарная радиостанция содержит последовательно соединенные блок стационарный и пульт управления, блок стационарный содержит модуль формирования сигналов, модуль сканирования сигналов, модуль перенаправления вызова и последовательно соединенные модуль сетевого интерфейса, модуль управления и цифроаналоговый приемопередатчик, к антенному входу которого подключена стационарная антенна, а управляющий и сигнальный входы и информационные выходы которого соединены, соответственно, с первым выходом модуля управления, выходом модуля формирования сигналов и входами модуля сканирования каналов, вход-выход которого соединен с третьим выход-входом модуля управления, второй выход и четвертый вход-выход которого соединены, соответственно, с входом модуля формирования сигналов и выход-входом модуля перенаправления вызова, а пятый вход-выход модуля управления является выходом для подключения пульта управления, содержащего модуль переговорно-вызывной, сетевым вход-выходом блока стационарного является выход-вход модуля сетевого интерфейса, введены цифровые локомотивные радиостанции, каждая из которых содержит навигационный приемник, к антенному входу которого подключена антенна спутниковой навигации, модуль выбора стационарной радиостанции, модуль установки номера поезда и последовательно соединенные цифровой приемопередатчик, к антенному входу которого подключена локомотивная антенна, модуль управления и пульт управления, при этом первый, второй входы и третий вход-выход которого соединены, соответственно, с выходами навигационного приемника, модуля установки номера локомотива и вход-выходом модуля выбора стационарной радиостанции.
Технический результат изобретения достигается тем, что в устройстве цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по второму варианту, пульт управления стационарной радиостанции подключен к IP-сети и содержит последовательно соединенные модуль сетевого интерфейса и модуль переговорно-вызывной, при этом сетевым вход-выходом пульта управления является выход-вход модуля сетевого интерфейса.
Дополнительное отличие устройств цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по первому или второму вариантам состоит в выполнении цифроаналогового приемопередатчика в составе кодека цифрового сигнала, тракта передачи, антенного переключателя, тракта приема и модема аналогового сигнала.
На рис. 1 представлена структурная схема устройства по первому варианту, а на рис. 2 - по второму варианту.
Устройство цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по первому варианту содержит в едином диспетчерском центре управления электронно-вычислительное устройство автоматизированного рабочего места оператора радиосвязи 1 и распорядительную станцию 2, на промежуточных железнодорожных станциях содержит радиостанции стационарные 3, каждая из которых содержит последовательно соединенные блок 4 стационарный и пульт 5 управления, а на поездных локомотивах установлены аналоговые локомотивные радиостанции 6, отличающееся тем, что станция распорядительная 2 содержит последовательно соединенные модуль 7 сетевого интерфейса, модуль 8 управления, модуль 9 преобразования координат, модуль 10 электронной карты и модуль 11 переговорно-вызывной, причем второй вход-выход модуля 8 управления соединен со вторым выход-входом модуля 11 переговорно-вызывного, блок 4 стационарный содержит модуль 12 формирования сигналов, модуль 13 сканирования сигналов, модуль 14 перенаправления вызова и последовательно соединенные модуль 15 сетевого интерфейса, модуль 16 управления и цифроаналоговый приемопередатчик 17, к антенному входу которого подключена стационарная антенна, а управляющий и сигнальный входы и информационные выходы которого соединены, соответственно, с первым выходом модуля 16 управления, выходом модуля 12 формирования сигналов и входами модуля 13 сканирования каналов, вход-выход которого соединен с третьим выход-входом модуля 16 управления, второй выход и четвертый вход-выход которого соединены, соответственно, с входом модуля 12 формирования сигналов и выход-входом модуля 14 перенаправления вызова, а пятый вход-выход модуля 16 управления является выходом для подключения пульта 5 управления, содержащего модуль 30 переговорно-вызывной, сетевым вход-выходом блока 4 стационарного является выход-вход модуля 15 сетевого интерфейса, введены цифровые локомотивные радиостанции 18, каждая из которых содержит навигационный приемник 19, к антенному входу которого подключена антенна спутниковой навигации, модуль 20 выбора стационарной радиостанции, модуль 21 установки номера поезда и последовательно соединенные цифровой приемопередатчик 22, к антенному входу которого подключена локомотивная антенна, модуль 23 управления и пульт 24 управления, первый, второй входы и третий вход-выход модуля управления 23 соединены, соответственно, с выходами навигационного приемника 19, модуля 21 установки номера локомотива и вход-выходом модуля 20 выбора стационарной радиостанции, цифроаналоговый приемопередатчик 17 содержит последовательно соединенные кодек 25 цифрового сигнала, тракт 26 передачи, антенный переключатель 27, к антенному входу которого подключена стационарная антенна, тракт 28 приема и модем 29 аналогового сигнала, выход которого подключен к второму входу тракта 26 передачи, второй выход тракта 28 приема подключен к первому входу кодека 25 цифрового сигнала, второй вход которого соединен с вторым входом модема 29 аналогового сигнала и является вход-выходом цифроаналогового приемопередатчика 17, управляющим, сигнальным и информационными входами которого являются, соответственно, второй вход антенного переключателя 27, третий вход тракта 26 передачи и третьи входы кодека 25 цифрового сигнала и модема 29 аналогового сигнала.
Устройство цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по первому варианту работает следующим образом.
Радиосвязь организуется в диапазоне 160 МГц в симплексном режиме по стандарту DMR (Digital Mobile Radio). Этот стандарт предусматривает эволюционный «мягкий» переход от аналоговых к цифровым системам, что позволяет защитить инвестиции, вложенные в существующие аналоговые сети. Для поездной радиосвязи используются три симплексные частоты, поочередно присваиваемые радиостанциям стационарным 3, расположенным на соседних промежуточных железнодорожных станциях.
Цифроаналоговые приемопередатчики 17 обеспечивают передачу речи с аналоговой частотной модуляцией и сигналов селективного вызова традиционных протоколов, а также передачу речи и данных посредством частотной манипуляции в соответствии со спецификациями стандарта DMR. В основе стандарта DMR лежит технология временного уплотнения TDMA (Time Divizion Multiple Access - множественный доступ с временным разделением каналов), что позволяет разместить два временных интервала (независимых логических канала) на одной частотной несущей с сеткой частот 12,5 кГц и с условной шириной канала 6,25 кГц. Один временной интервал может использоваться для передачи речевых сигналов поездного диспетчера, а другой временной интервал - для радиосвязи машиниста поездного локомотива закрытой железнодорожной станции с дежурным по станции, соседней с закрытой. Для этого используется модуль 14 перенаправления вызова на стационарную радиостанцию, установленную на закрытой станции. Или один временной интервал может использоваться для передачи речевых сигналов поездного диспетчера, а другой временной интервал для передачи сигналов спутникового позиционирования поездного локомотива. Для этого в цифровой локомотивной радиостанции имеется навигационный приемник 19, а в распорядительной станции 2 имеется модуль 9 преобразования координат спутникового позиционирования, которые накладываются на карту диспетчерского участка, приведенную в модуле 10 электронной карты распорядительной станции 2.
Устройство автоматически обеспечивает радиопроводную связь поездного диспетчера с машинистами поездных локомотивов с установленными на локомотивах как аналоговыми локомотивными радиостанциями 6, так и цифровыми локомотивными радиостанциями 18. Машинисты поездных локомотивов также имеют возможность, независимо от того, аналоговая 6 или цифровая 18 локомотивная радиостанция установлена на локомотиве, послать вызов и переговорить с поездным диспетчером. Устройство автоматически обеспечивает радиосвязь дежурных по станции с машинистами поездных локомотивов с установленными на локомотивах как аналоговыми локомотивными радиостанциями 6, так и цифровыми локомотивными радиостанциями 18. Организацию цифрового или аналогового радиоканала обеспечивает цифроаналоговый приемопередатчик 17 и модуль 13 сканирования каналов.
Мониторинг и управление системой цифровой поездной радиосвязи осуществляется с помощью электронно-вычислительного устройства автоматизированного рабочего места оператора радиосвязи 1. Автоматизированное рабочее места оператора радиосвязи 1, распорядительная станция 2 через модуль 7 и блок 4 стационарный радиостанции стационарной 3 через модуль 15 подключены к IP-сети. Модуль 8 и модуль 11 распорядительной станции 2 обеспечивают вызовы, ведение переговоров с абонентами и наблюдение за поездной ситуацией на диспетчерском участке.
Выбор стационарной радиостанции 3 по мере продвижения по перегону осуществляют цифровые локомотивные радиостанции 18. При снижении уровня полезного сигнала ниже порогового значения, фиксируемого модулем 20, последний перебирает частоты радиостанций стационарных 3, которые с помощью модуля 12 формируют в радиоканале дополнительные сигналы, оцениваемые модулем 20. Если сигнал от данной радиостанции стационарной 3, зафиксированный модулем 20 цифровой локомотивной радиостанцией 18, выше порогового значения, то на этом выбор стационарной радиостанции заканчивается. Модуль 16 обеспечивает вызовы от дежурного по станции с модуля 30 пульта 5 управления и ведение переговоров, а также сопряжение IP-сети с радиоканалом при переговорах поездного диспетчера с поездными машинистами. Цифроаналоговый приемопередатчик 17 содержит кодек 25, тракт передачи 26, антенный переключатель 27, тракт приема 28 и модем 29. Цифровая локомотивная радиостанция 18 кроме навигационного приемника 19 и модуля 20 содержит цифровой приемопередатчик 22, модуль 21 установки номера локомотива перед поездкой по маршруту, модуль 23 управления радиостанцией и пульт 24 управления, который обеспечивает вызов абонентов и ведение переговоров.
Устройство цифровой поездной радиосвязи на железнодорожном транспорте по второму варианту характеризуется тем, что пульт 5 управления взаимодействует с блоком 4 стационарным через IP-сеть, для чего в составе пульта 5 управления имеется модуль 31 сетевого интерфейса. Это способствует более оптимальному размещению радиостанции стационарной 3.