УСТРОЙСТВО ЛОКОМОТИВНОЙ ИНДИКАЦИИ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована для применения на всех типах локомотивов с целью повышения безопасности и регулирования движения поездов, а также в системах интервального регулирования на железнодорожных магистралях.
Известно устройство индикации для отображения скорости транспортного средства (DE 19901808 A1, G08G 1/0967, 20.07.2000 г.) Устройство определяет скорость движения транспортного средства, основываясь на данных датчиков скорости, определяет ограничения скорости движения транспортного средства на основании сканирования дорожных знаков и отображает эту информацию на приборной панели.
Недостатками этого устройства являются отсутствие оповещения машиниста о приближении значения фактической скорости к максимально допустимой звуковым, либо световым сигналом, что значительно уменьшает время реакции машиниста, а также ограниченное использование существующего средства индикации (приборная панель) из-за использования только дорожных знаков.
Наиболее близким к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является Устройство локомотивной индикации (RU 2265539, B61L 3/12, 25/02, G07C 5/12, 10.12.2005 г.) Устройство отображает для машиниста показание путевого светофора, значение фактической и допустимой скорости, направление движения, название препятствия и расстояние до него с использованием различных видов индикации, цвета, дискретности и диапазона значений и с обеспечением световой и звуковой сигнализации, включающейся при изменении наиболее важных с точки зрения обеспечения безопасности параметров. Устройство связано с устройствами системы безопасности посредством системного интерфейса CAN, и обеспечивает ввод машинистом необходимых данных, а также регистрацию параметров движения поезда на встроенной кассете регистрации.
Недостатками этого устройства являются отсутствие возможности индикации свободности для более чем 5 блок-участков, отсутствие возможности индикации количества свободных рельсовых цепей. Недостаточность сигнальных показаний ведет к снижению надежности в управлении движением, снижает оперативность в принятии решений машинистом, не позволяет разрабатывать на базе устройства системы интервального регулирования для линий с интенсивным движением и для магистралей, где предполагается осуществлять высокоскоростное движение поездов. Кроме того, недостатками устройства являются отсутствие возможности автоматической регулировки яркости свечения элементов индикации и ЖК-панели во время движения поезда по участкам с разной степенью освещенности, что ведет к снижению надежности восприятия информации машинистом и, как следствие, к снижению безопасности движения. Законченный набор функций, закрепленных за клавишами ввода информации, определяет ограниченные возможности устройства при последующих модернизациях и расширениях функций. В устройстве отсутствует возможность осуществлять аппаратный контроль и санкционирование доступа к внутренним данным, ответственным за безопасность движения.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительной информацией машиниста о реальном количестве свободных впереди поезда блок-участков и рельсовых цепей, а также в автоматической регулировке яркости элементов индикации.
Предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности результата.
Технический результат полезной модели достигается тем, что устройство локомотивной индикации содержащее модуль управления, модуль светодиодной индикации, блок ввода информации, подключенный к преобразователю команд и дисплей, согласно предложению в него введен блок преобразования сигналов, а модуль управления состоит из вычислителя с подключенным к нему видеоконтроллером, при этом вход вычислителя соединен с системным интерфейсом, а вход видеоконтроллера соединен с выходом модуля светодиодной индикации, первый выход видеоконтроллера соединен с модулем светодиодной индикации, второй его выход через блок преобразования сигналов подключен к дисплею, выход преобразователя команд соединен с дополнительным входом вычислителя, а третий выход видеоконтроллера соединен с первым входом преобразователя команд, второй выход которого соединен с элементами подсветки блока ввода информации, четвертый выход видеоконтроллера соединен с управляющим входом дисплея, а датчик освещенности соединен с преобразователем команд.
Совместно с локомотивной системой безопасности устройство обеспечивает выполнение следующих функций:
- индикацию машинисту информации о текущей поездной ситуации и состоянии системы безопасности;
- индикацию состояния уровня бодрствования и бдительности машиниста;
- индикацию диагностической информации;
- индикацию данных резервирования о работе смежных систем;
- отображение вводимой системной и локомотивной информации;
- звуковую сигнализацию по алгоритмам работы;
- опрос программируемых кнопок и переключение машинистом экранных форм ЖК-панели для детализации представления требуемой информации и для подтверждения машинистом выбора команд по условиям программы;
- регулировку яркости элементов индикации и ЖК-панели в автоматическом и ручном режимах.
Перечень индицируемых параметров, вид индикации и цвет световых индикаторов приведены в Таблице 1.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства, содержащая:
- модуль светодиодной индикации 1, включающий локомотивный светофор и светодиодные индикаторы фактической скорости, количества рельсовых цепей и блок-участков, вход которого соединен с видеоконтроллером 3, а выход с одним из входов видеоконтроллера;
- вычислитель 2, осуществляющий обмен информацией через системный CAN-интерфейс с внешними системами безопасности, обработку введенных машинистом команд, алгоритмическую обработку поступающей информации, управление видеоконтроллером, первый порт которого соединен с системным интерфейсом 9, а второй порт с видеоконтроллером 3, вход вычислителя соединен с выходом преобразователя команд 4;
- видеоконтроллер 3, осуществляющий преобразование команд вычислителя для управления режимами индикации и подсветки, второй выход которого подключен к блоку преобразования сигналов 7, третий выход которого соединен с очередным входом преобразователя 4, а четвертый выход соединен с управляющим входом дисплея 8;
- блок 7преобразования сигналов RGB, осуществляющий кодирование информации и ее передачу для отображения на ЖК-дисплее, выход которого соединен с вторым входом дисплея 8;
- дисплей 8, предназначенный для отображения информации, получаемой от вычислителя 2;
- преобразователь 4 команд, транслирующий преобразованную информацию от блока ввода информации в вычислитель и управляющий подсветкой клавиатуры по командам от видеоконтроллера второй выход которого соединен с входом блока 5 ввода информации;
- блок 5 ввода информации, позволяющей осуществлять ввод машинисту команд в ответ на запросы, формируемые устройством, включающей датчик 6 освещенности и датчик считывания ключей iButton, выход которого соединен с одним из входов преобразователя команд 4, а выход датчика освещенности соединен с соответствующим входом преобразователя 4;
Устройство работает следующим образом
Устройство локомотивной индикации начинает работать сразу после включения питания. Информация о допустимой, контролируемой и фактической скорости движения, текущей координате пути местонахождения поезда, текущем времени, несущей частоте АЛСН, сигналах локомотивного светофора, количестве свободных блок-участков и рельсовых цепей, расстоянии до ближайшего ограничения и его название, режиме движения, ускорении поезда, состоянии уровня бдительности и бодрствования машиниста поступает в устройство от внешних систем безопасности через системный интерфейс 9. Алгоритмически обработанные в вычислителе 2 данные от внешних систем передаются в видеоконтроллер 3 для последующего отображения поездной ситуации на индикаторе фактической скорости движения, количестве свободных рельсовых цепей и блок-участков, локомотивном светофоре из состава модуля светодиодной индикации 1. Перед отображением на ЖК-дисплее 8 информация от видеоконтроллера 3 преобразуется в необходимый для отображения вид в блоке преобразования сигналов RGB 7. Состояния программируемых клавиш блока ввода информации 5, а также датчика освещенности и датчика iButton, опрашиваются преобразователем команд 4 и транслируются в вычислитель 2 для обработки. Управление подсветкой индикаторов и клавиатуры осуществляется по командам вычислителя 2, передаваемых на видеоконтроллер 3 и транслируемых в модуль светодиодной индикации 1, дисплей 8 и преобразователь команд 4 для передачи в блок ввода информации 5.
Электропитание устройства осуществляется по следующему принципу: электропитание от бортовой сети поступает на вторичные источники электропитания, которые осуществляют преобразование уровня напряжения бортовой сети в необходимый каждому модулю уровень напряжения.
Все модули устройства разработаны с применением современной элементной базы. Программное обеспечение модулей написано на аппаратно ориентированном языке высокого уровня Си для микроконтроллеров AT91SAM9263B в модуле вычислителя и видеоконтроллера и для микроконтроллеров AT91SAM7A3 в модуле светодиодной индикации. Для трансляции файлов программы использовался компилятор Си IAR_Embedded Workbench V4.40A фирмы IAR Systems.
Таблица 1.
№
Наименование
Вид индикации
Цвет
Дискретность
Диапазон
1.
Фактическая скорость
цифровая (3 разряда)
зеленый
1 км/ч
0…255 км/ч
2.
Фактическая скорость
графическая
зеленый
5 км/ч
0…255 км/ч
3.
Допустимая скорость
графическая
красный
5 км/ч
0…255 км/ч
4.
Целевая скорость
графическая
желтый
5 км/ч
0…255 км/ч
5.
Расстояние до цели
графическая
желтый
10 м
0…3200 м
6.
Расстояние до конца б/у
графическая
желтый
10 м
0…3200 м
7.
Сигнал АЛСН
5 цветных прямоугольников
з<sub>,</sub> ж<sub>,</sub> кж<sub>,</sub> к<sub>,</sub> б
-
-
8.
Количество свободных б/у (РЦ)
цифровая (2 разряда)
зеленый
1 б/у(1рц)
0…99 б/у (рц)
9.
Активность САУТ
текст
зеленый
-
-
10.
Готовность кассеты
графический символ
зеленый
-
-
11.
Время
графическая (5 разрядов)
зеленый
1 мин
0…23 ч, 00…59 м
12.
Координата
графическая (5 разрядов)
желтый
0,1 км
0…9999,9 км
13.
Движение прямо/с отклонением
графический символ
зеленый
-
-
14.
Режим
графическая (3 разряда)
зеленый
-
П, М, СМ
15.
Несущая АЛСН, акт-ть АЛС-ЕН
текст
зеленый
-
25, 50, 75, ЕН
16.
Запрет отпуска тормозов
графический символ
зеленый
-
-
17.
Коэффициент торможения
графическая (2 разряда)
зеленый
1
0…60
18.
Разница допустимой и фактической скорости
графическая (2 разряда)
желтый
1 км/ч
-9…9 км/ч
19.
Сигнал «Внимание»
графический символ
красный
-
-
20.
Ускорение
графическая (4 разряда)
желтый
0,01 м/с2
-0,35…0,35 м/с2