СПОСОБ И УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ПОЕЗДА
METHOD AND DEVICE OF TRAIN INTEGRITY MONITORING

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть использовано в качестве устройства непрерывного контроля целостности поезда.
Известно устройство для контроля целостности подвижного состава, содержащее локомотивный пневмоэлектрический датчик, узел отображения состояния подвижного состава, исполнительный узел и хвостовой пневмоэлектрический датчик, соединенный с передатчиком, который связан посредством приемника сигналов хвостового пневмоэлектрического датчика с узлом обработки информации датчиков, к другому входу которого подключен выход локомотивного пневмоэлектрического датчика, а выход узла обработки информации датчиков связан с входом узла отображения состояния подвижного состава, входом узла внешней связи и исполнительным узлом (патент на изобретение RU 2240243 «Устройство для контроля целостности подвижного состава», опубликовано 20.11.2004 г.).
Недостатком данного устройства являются вмешательство в тормозную магистраль поезда для обеспечения электропитанием аппаратуры последнего вагона, что ведет к повышенному расходу воздуха и снижению эффективности тормозной системы поезда.
Также известны устройства контроля целостности поезда, представляющие собой цепочку узлов, установленных по всему поезду, которые состоят из набора датчиков и радиопередатчиков. Показания датчиков каждого из узлов передаются на локомотивное оборудование с помощью передатчиков, где по полученным показаниям осуществляется контроль целостности поезда (US 8942868, US 20080195265, US 20120303188).
Недостатками этих устройств также является необходимость подведения электропитания к каждому из узлов вдоль всего поезда и сложность такого контроля целостности поезда.
В качестве прототипа выбрана система для определения целостности поезда, содержащая по меньшей мере одно устройство для головы поезда, содержащее по меньшей мере одну первую радиостанцию, и по меньшей мере одно устройство для хвоста поезда, содержащее по меньшей мере одну вторую радиостанцию, причем указанные радиостанции выполнены с возможностью связи между ними в радиодиапазоне для определения длины поезда, при этом целостность поезда определяется по длине поезда (заявка на изобретение RU 2008112050, опубликовано 28.03.2008 г.).
Недостатком прототипа также является необходимость подведения электропитания для оборудования последнего вагона.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является упрощение устройства, повышение надежности его работы и снижение трудоемкости обслуживания.
Указанный технический результат в части способа достигается тем, что длину поезда определяют посредством радиолокации последнего вагона поезда с помощью радиодальномера, установленного на локомотиве и направленного в сторону хвоста поезда, зондирующие сигналы радиодальномера улавливают и ретранслируют в сторону локомотива при помощи по меньшей мере одного направленного пассивного ретранслятора, установленного на последнем вагоне поезда, принятые от ретрансляторов сигналы выделяют на фоне остальных сигналов, отраженных от других объектов, отождествляют их с последним вагоном поезда и по анализу времени их задержки относительно момента излучения зондирующих сигналов принимают решение о сохранении или нарушении целостности состава поезда.
На последнем вагоне может быть установлен один пассивный направленный ретранслятор, при этом отождествление принятого сигнала именно с сигналом, отраженным от этого ретранслятора (и, соответственно, от последнего вагона), осуществляют по максимальной амплитуде принятых сигналов и предполагаемому времени прохождения зондирующих сигналов от антенны радиодальномера до ретранслятора и обратно.
На последнем вагоне может быть установлено два направленных пассивных ретранслятора на некотором фиксированном расстоянии друг от друга вдоль вагона, при этом отождествление принятых сигналов именно с сигналами, отраженными от ретрансляторов последнего вагона, осуществляют по предполагаемому времени прохождения зондирующего сигнала от антенны радиодальномера до ретрансляторов и обратно и по задержке принятых отраженных сигналов относительно друг друга в соответствии с расстоянием между ретрансляторами.
В случае, если на последнем вагоне установлено два или более направленных пассивных ретранслятора на некоторых фиксированных расстояниях относительно друг друга вдоль вагона, отождествление принятых сигналов именно с сигналами, отраженными от этих ретрансляторов, осуществляют после проведения корреляционной обработки принятого сигнала, для которой структура опорной функции зависит от фиксированных расстояний между ретрансляторами, установленными на последнем вагоне.
Сигналы именно от последнего вагона поезда можно также отождествлять посредством того, что пассивный ретранслятор выполнен с функцией преобразования зондирующих сигналов.
Технический результат в части устройства достигается тем, что оборудование, установленное на локомотиве, содержит радиодальномер с антенной направленного действия, блок сравнения и блок ввода данных, а оборудование последнего вагона содержит по меньшей мере один направленный пассивный ретранслятор, диаграмма направленности которого направлена в сторону локомотива, при этом диаграмма направленности антенны радиодальномера направлена в сторону хвоста поезда, выход блока сравнения подключен к одному из входов безопасного устройства управления движением поезда (например, типа КЛУБ), а его два входа подключены соответственно к выходу радиодальномера и одному из выходов блока ввода данных, второй выход которого подключен к входу радиодальномера.
Оборудование, установленное на последнем вагоне поезда, может содержать два или более пассивных направленных ретрансляторов, установленных на некоторых фиксированных расстояниях друг от друга вдоль вагона.
Пассивный направленный ретранслятор, установленный на последнем вагоне, может представлять собой пассивный направленный ретранслятор-преобразователь, который преобразует зондирующие сигналы, прежде чем их ретранслировать в сторону локомотива.
Сущность изобретения в части способа заключается в том, что установленные на последнем вагоне пассивные направленные ретрансляторы направляют зондирующие сигналы от локомотивного дальномера в сторону локомотива. При этом за счет направленной антенны ретрансляторов происходит повышение уровня отражаемого от ретрансляторов сигнала по отношению сигналов, отраженных от других объектов, которые находятся от радиодальномера примерно на таком же расстоянии. Установка на некотором определенном расстоянии вдоль последнего вагона нескольких направленных ретрансляторов позволяет детерминированно изменять структуру суммарного отраженного именно от ретрансляторов последнего вагона сигнала и, таким образом, при применении специальной корреляционной обработки принятого сигнала, повысить надежность обнаружения отраженных сигналов именно от ретрансляторов последнего вагона поезда.
Сущность изобретения в части устройства заключается в том, что согласно изобретению на последнем вагоне устанавливают пассивные направленные ретрансляторы, которые не требуют каких-либо источников питания, в результате чего упрощается схема и повышается надежность работы устройства.
Заявляемые способ и устройство поясняются чертежами, где:
фиг. 1 - структурная схема устройства контроля целостности поезда, в которой на последнем вагоне поезда установлено два направленных пассивных ретранслятора на некотором фиксированном расстоянии друг от друга;
фиг.  2 - структурная схема устройства контроля целостности поезда, в которой на последнем вагоне поезда установлен один направленный пассивный ретранслятор-преобразователь.
Устройство контроля целостности поезда включает в себя оборудование, установленное на локомотиве, и оборудование, установленное на последнем вагоне поезда. Оборудование локомотива содержит радиодальномер 1 с антенной 2 направленного действия, блок сравнения 3 и блок ввода данных 4, а оборудование последнего вагона содержит по меньшей мере один направленный пассивный ретранслятор 5, диаграмма направленности которого направлена в сторону локомотива, при этом диаграмма направленности антенны 2 радиодальномера 1 направлена в хвост поезда, выход блока сравнения 3 подключен к одному из входов безопасного устройства управления движением поезда 6, например, типа КЛУБ, а его два входа подключены соответственно к выходу радиодальномера 1 и одному из выходов блока ввода данных 4, второй выход которого подключен к входу радиодальномера 1.
Предлагаемые способ и устройство работают следующим образом.
По окончании формирования поезда в блок ввода данных 4 заносят данные о длине поезда и расстоянии между направленными пассивными ретрансляторами 5, установленными на последнем вагоне. Во время движения поезда радиодальномер 1, в диаграмму направленности антенны 2 которого при любых поворотах поезда попадает хвост поезда, излучает зондирующие сигналы. Достигнув пассивного ретранслятора 5, в диаграмму направленности антенны которого при любых поворотах поезда попадает локомотив, зондирующий сигнал отражается от него и направляется в сторону радиодальномера 1. Приемником радиодальномера 1 отраженный от пассивных ретрансляторов 5 зондирующий сигнал известными методами выделяется, а затем по времени задержки этого сигнала непрерывно в реальном масштабе времени определяется фактическая длина поезда (расстояние от локомотива до последнего вагона). Эти данные непрерывно передаются в блок сравнения 3. В блоке сравнения эти данные в реальном времени сравниваются с предварительно занесенными данными о длине поезда. При совпадении вычисленной и ранее занесенной в память блока сравнения 3 длиной поезда, с учетом изменения длины поезда от локомотива до последнего вагона на поворотах, принимается решение о целостности железнодорожного состава поезда или его нарушении.
Для защиты входной схемы приемника радиодальномера от перенапряжений больших сигналов, отраженных от близко расположенных объектов, в том числе и от расположенных впереди вагонов, в радиодальномере использован антенный переключатель (на чертеже не показан), который переключает антенну радиодальномера на прием только на определенный временной интервал времени, зависящий от длины поезда и возможного кратчайшего расстояния до последнего вагона с учетом изгибов железнодорожного состава на поворотах.
Для повышения вероятности обнаружения сигналов, отраженных именно от ретрансляторов последнего вагона, на последнем вагоне поезда устанавливают два направленных пассивных ретранслятора на некотором фиксированном расстоянии друг от друга (фиг. 1). Обнаружение радиодальномером в ожидаемом интервале времени двух зондирующих сигналов с задержкой второго сигнала относительно первого в точном соответствии с временем прохождения электромагнитных волн расстояния между ретрансляторами является свидетельством того, что принятый сигнал является отраженным именно от ретрансляторов последнего вагона.
Другим вариантом реализации изобретения, направленным на повышение вероятности обнаружения отраженного сигнала именно от ретранслятора последнего вагона, может быть вариант, при котором на последнем вагоне вместо простого пассивного ретранслятора будет установлен пассивный направленный ретранслятор-преобразователь, который изменяет зондирующий сигнал и ретранслирует его в сторону локомотива (фиг. 2).
Предлагаемые способ и устройство контроля целостности поезда не требуют наличия источника электропитания на последнем вагоне и, следовательно, их использование обеспечивает упрощение устройства, повышение надежности работы и снижение трудоемкости обслуживания.