КОМПЛЕКС ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
COMPLEX OF ELECTRICAL EQUIPMENT OF PASSENGER CAR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к комплексу электрооборудования для оснащения пассажирских вагонов локомотивной тяги.
Уровень техники
Известен комплекс электрооборудования Э-12 АК пассажирского вагона (патент РФ на полезную модель № 88613, МПК B60L 1/00, опубл. 20.11.2009 г. (аналог)), оснащенный системой автоматического управления и диагностики (САУД), включающую контроллер, связанный с аналоговыми и/или цифровыми датчиками параметров аппаратуры, индикаторным устройством и коммутационной аппаратурой.
Недостатком известного комплекса является отсутствие возможности децентрализованного управления системами жизнеобеспечения вагона, а также отсутствие возможности расширения функциональных возможностей в связи с необходимостью трудоемкой перекомпоновки аппаратуры в случае изменения параметров электрооборудования.
Известна распределенная система управления оборудованием пассажирского вагона (патент РФ на полезную модель № 98714, МПК B60L 1/08, опубл. 27.10.2010 г. (аналог)), которая содержит связанные с центральным управляющим контроллером локальные контроллеры, установленные на каждом вагоне. Каждый вагон содержит комплекс вагонных систем, управляемых локальными управляющими контроллерами, работа которых координируется центральным управляющим контроллером. Система снабжена средствами хранения настроек текущего режима, каждое из которых связано с соответствующим локальным контроллером.
Недостатком известной системы является необходимость наличия большого количества линий связи, которые в условиях ограниченного пространства вагона также имеют ограничение по количеству. Такая архитектура имеет низкую надежность, поскольку цепи, связывающие вагонные контроллеры с центральным контроллером, не резервируются.
Наиболее близкой по технической сущности является система визуализации и управления оборудованием вагона (патент РФ на полезную модель № 126171, МПК G07C 5/00, опубл. 20.03.2013 г. (прототип)), включающая в себя устройство контроля состояния и управления оборудованием вагона, содержащее центральный управляющий контроллер, средства соединения с локальной поездной сетью, и дисплей для отображения информации о состоянии оборудования, нештатных ситуациях. Дисплей оборудован сенсорным экраном для ввода команд управления по обеспечению функционирования оборудования.
Недостатком известной системы является ее недостаточная надежности в силу того, что система не снабжена дублирующими линиями связи с исполнительными устройствами, а также отсутствие возможности расширения функциональных возможностей в связи с необходимостью трудоемкой перекомпоновки аппаратуры в случае изменения параметров электрооборудования.
Раскрытие сущности изобретения
При создании изобретения решалась задача повышения комфортного пребывания пассажира в купе вагона на протяжении всего маршрута передвижения пассажирского подвижного состава железнодорожного транспорта.
Технический результат – расширение функциональных возможностей управления электрооборудованием пассажирского вагона, повышение надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что комплекс электрооборудования пассажирского вагона включает пульт управления, содержащий центральный контроллер, связанный с соподчиненными микроконтроллерами, предназначенными для управления исполнительными устройствами, размещенными в помещениях пассажирского вагона, согласно изобретению, центральный контроллер содержит два аппаратных порта для последовательного соединения с соподчиненными микроконтроллерами с образованием единого непрерывного пути для передачи данных, аналогичного кольцу, и выполнен с возможностью логического выбора оптимального порта для приема/передачи данных, при этом каждый соподчиненный микроконтроллер содержит, по меньшей мере, два аппаратных порта для связи с другими микроконтроллерами и/или центральным контроллером, и выполнен с возможностью ретрансляции полученных сигналов.
При этом, согласно изобретению, центральный контроллер соединен с локальной поездной сетью.
При этом, согласно изобретению, центральный контроллер связан с дисплеем для отображения информации о состоянии электрооборудования и нештатных ситуациях, оборудованным сенсорным экраном для ввода команд управления по обеспечению функционирования исполнительных устройств вагона.
При этом, согласно изобретению, в качестве соподчиненного микроконтроллера использован конвертер интерфейсов связи и сигналов (КИСС), выполненный с возможностью увеличения количества подключаемых исполнительных устройств и/или сигналов.
При этом, согласно изобретению, соподчиненный микроконтроллер связан с дисплеем для отображения информации о состоянии электрооборудования и нештатных ситуациях, оборудованным сенсорным экраном для ввода команд управления по обеспечению функционирования исполнительных устройств в отдельных помещениях вагона.
При этом, согласно изобретению, в качестве соподчиненного микроконтроллера использован блок комфорта купе (БКК), выполненный в виде дисплея с сенсорным экраном с возможностью контроля и управления функциями купе пассажирского вагона.
При этом, согласно изобретению, в качестве исполнительного устройства, содержащего соподчиненный микроконтроллер, использован комплект информационный вагона (КИВ), размещенный в коридоре и выполненный с возможностью индикации полученных от центрального контроллера информационных данных в текстовом и графическом виде на информационных дисплеях.
При этом, согласно изобретению, в качестве исполнительного устройства, содержащего соподчиненный микроконтроллер, использована центральная акустическая система (ЦАС), выполненная с обеспечением звукового, речевого или музыкального оповещения пассажиров блока комфорта купе.
Особенность предлагаемого комплекса электрооборудования заключается в последовательной связи соподчиненных микроконтроллеров, являющихся самостоятельными устройствами или содержащихся в исполнительных устройствах, входящих в состав комплекса, формируя кольцевую топологию сети передачи данных, что приводит к повышению надежности системы, позволяя полностью сохранять работоспособность при единичном повреждении линии связи, поскольку реализована возможность передачи данных, дублирующих основной сигнал через дополнительный аппаратный порт центрального программируемого логического  контроллера.
Кроме того, предлагаемая архитектура связи соподчиненных микроконтроллеров, входящих состав комплекса электрооборудования, а также использование блока комфорта купе (БКК), выполненного в виде дисплея с сенсорным экраном с возможностью контроля и управления функциями купе пассажирского вагона, позволяет расширить возможности индивидуального управления оборудованием в каждом купе, что увеличивает комфорт пассажиров в связи с возможностью индивидуальной настройки параметров оборудования и расширенные функциональные возможности, сохраняя возможности централизованного управления устройствами, а также позволяет анализировать полученные данные о техническом состоянии узлов устройства и комплекса на основе показаний датчиков и учета времени работы.
Также распределение компонентов системы управления во внутреннем пространстве вагона обеспечивает их компактное размещение, поскольку значительно сократилось количество линий связи между устройствами и центральным контроллером, следовательно, возможно наращивание функциональных возможностей в условиях ограниченного пространства пульта управления с центральным контроллером и вагонного пространства в целом.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется описанием конкретного примера его осуществления, где на фиг. 1 представлена функциональная схема комплекса электрооборудования купейного пассажирского вагона. Однако данный пример не является ограничивающим объем защиты изобретения, поскольку может быть использован и на других моделях пассажирских вагонов, например, плацкартном.
Осуществление изобретения
Комплекс электрооборудования пассажирского вагона содержит пульт управления вагонным оборудованием, расположенный в купе проводника. В пульте управления размещена система визуализации и управления систем вагона (далее по тексту СВУСВ, поз. 1), включающая устройство контроля состояния и управления оборудованием вагона, содержащее центральный управляющий контроллер, средства соединения с локальной поездной сетью и дисплей для отображения информации о состоянии оборудования, нештатных ситуациях. Дисплей оборудован сенсорным экраном для ввода команд управления по обеспечению функционирования вагонного оборудования, состоящего из последовательно связанных друг с другом при помощи цифровой линии связи (поз. 2) с соподчиненными микроконтроллерами, предназначенными для управления исполнительными устройствами, размещенными во внутренних помещениях пассажирского вагона.
Центральный управляющий контроллер СВУСВ содержит два аппаратных порта для соединения посредством цифровой линии связи (поз. 2) с соподчиненными микроконтроллерами и/или управляющими исполнительными устройствами, включающими соподчиненные микроконтроллеры. Центральный управляющий контроллер выполнен с возможностью логического выбора из двух своих портов оптимальный порт для приема/передачи данных соподчинённых микроконтроллеров.
В представленном примере осуществления изобретения соподчиненные микроконтроллеры содержат:
1) блок комфорта купе (далее по тексту БКК, поз. 3), центральная акустическая системы (далее по тексту ЦАС, поз. 4), конвертер интерфейсов связи и сигналов (далее по тексту КИСС, поз. 5), размещенные в каждом купе пассажирского вагона;
2) КИСС (поз. 6), размещенный в туалетах;
3) комплект информационный вагона (далее по тексту КИВ, поз. 7) и КИСС (поз. 8), размещенные в коридоре пассажирского вагона.
Каждый соподчиненный микроконтроллер либо входит в конструкцию исполнительного устройства, либо является самостоятельным элементом, предназначенным для интеграции в вагонную систему управления устройств со стандартными интерфейсами связи (CAN, RS-485, LIN и т.д.) и ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов для управления/анализа состояния внешнего, не имеющего собственного микроконтроллера оборудования. В нашем примере самостоятельными соподчиненными микроконтроллерами являются БКК (поз. 3) и КИСС (поз. 5, 6 и 8).
БКК (поз. 3) представляет собой соподчиненный микроконтроллер в виде дисплея с сенсорным экраном, с помощью которого осуществляется управление следующими функциями купе пассажирского вагона:
- регулировка освещенности;
- регулировка температуры;
- регулировка громкости оповещения (за исключением аварийного оповещения);
- информирование пассажиров (занятость туалетов, ближайшая станция, время стоянки и т.д.);
- взаимодействие со службами поезда (проводник / вагон-ресторан / начальник поезда).
КИСС (поз. 5, 6 и 8) также является соподчиненным микроконтроллером и отличается от БКК отсутствием интерфейса взаимодействия с пользователем, выполненного в виде сенсорного экрана, и применяется в технических помещениях, таких как коридор, туалет и т.д., в которых отсутствует необходимость во взаимодействии с пассажиром (регулировка громкости, температуры и т.д.). Также КИСС (поз. 5, 6 и 8) может применяться для увеличения количества подключаемых исполнительных устройств и/или сигналов в помещениях где уже установлены БКК и/или КИСС.
ЦАС (поз. 4) является исполнительным устройством, которое содержит соподчиненный микроконтроллер и предназначена для приема аудиоконтента в цифровом формате по каналам связи, выполнена с обеспечением звукового, речевого или музыкального оповещения пассажиров:
- аварийного – с наивысшим приоритетом по всему составу или вагону;
- информационного – по всему составу или вагону;
- индивидуального – по конкретному купе.
ЦАС (поз. 4) позволяет выполнять оповещение как в автоматическом (аварийное и пожарное оповещение, оповещение об остановках в соответствии с расписанием движения), так и в ручном режиме (микрофон проводника/начальника поезда), а также использоваться как часть переговорной системы «пассажир-проводник», «пассажир-начальник поезда»
КИВ (поз. 7) является исполнительным устройством, содержащем соподчиненный микроконтроллер и выполнен с обеспечением возможности индикации полученных от центрального управляющего контроллера СВУСВ (поз. 1) информационных данных в текстовом и графическом виде на информационных дисплеях, таких как отображения маршрута движения, текущего местоположения на карте или схеме движения, а также хранения информационных данных и формирования шаблонов размещения данных.
Каждый соподчиненный микроконтроллер содержит по меньшей мере два порта для связи с другими микроконтроллерами и выполнен с возможностью ретрансляции полученных сигналов на другой микроконтроллер. Каждый соподчиненный микроконтроллер обеспечивает возможность управления работой исполнительного устройства и снабжен средствами хранения настроек текущего режима работы исполнительного устройства. При этом центральный управляющий контроллер СВУСВ (поз. 1) последовательно соединен при помощи цифровой линии связи (поз. 2) с соподчиненными микроконтроллерами исполнительных устройств.
Микроконтроллеры связаны друг с другом при помощи цифровой линии связи (поз. 2), образуя вместе с центральным управляющим контроллером единый непрерывный путь для передачи данных, аналогичный кольцу.
В составе комплекса могут быть использованы и другие исполнительные устройства, оснащенные микроконтроллерами:
– установка пожарной сигнализации и пожаротушения (УПСПТ),
– межвагонная система беспроводной связи (МСБС),
– комплект управления электрооборудованием и диагностики вагона (КУЭДВ),
– интеллектуальная система телематического контроля (ИСТК),
– комплекс контроля букс (ККНБ),
– блок управления электроснабжением вагона (БУЭВ),
– вагонная система контроля доступа (ВСКД),
– система трансляции звука (СТЗ),
– система видеонаблюдения и регистрации (СВНР),
– система защиты от блокировки колес (СЗБК),
– система покупейного регулирования уровня температуры (СПРУТ),
– мобильная система информирования, связи и конфигурации (МСИСК),
– цифровая система освещения (ЦСО).
Принцип работы комплекса с кольцевой топологией связи заключается в том, что передача/получение сигналов по линии связи (поз. 2) организуется центральным управляющим контроллером, находящимся в СВУСВ (поз.1) следующим образом: одна связь обеспечивает подачу сигналов в одном направлении (например, по часовой стрелке), а другая связь – в противоположном направлении (против часовой стрелки). Одну из этих связей можно условно считать резервной, т.к. при нормальной эксплуатации используется только одна связь. Инициатором обмена в системе является центральный управляющий контроллер в СВУСВ (поз.1), который посылает запрос (пакет данных) на подчиненный микроконтроллер через один из своих портов (например, по часовой стрелке). Все микроконтроллеры в кольце имеют в своем составе ретрансляторы (пакет данных, пришедший с одного порта, передается без изменений в другой). Если ответ не получен центральным управляющим контроллером, то он повторяет подачу точно такого же сигнала через второй порт (против часовой стрелки). Таким образом, в случае повреждения цифровой линии связи (поз. 2) в произвольном месте кольца или отказа одного из ретрансляторов (составная часть каждого соподчиненного контроллера) связь между устройствами не будет нарушена.
Изобретение не ограничивается приведенным примером его осуществления и использования. По желанию заказчика возможно добавление в состав комплекса или изъятие исполнительных устройств в зависимости от потребности и модели вагона.