СИСТЕМА МОНИТОРИНГА СКАЛЬНО-ОБВАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ГОРНЫХ СКЛОНОВ ДОРОГИ

Предложенное устройство относится к системам мониторинга скально-обвальных участков горных склонов используемым для предупреждения крушений подвижного состава в результате схода лавин и камнепадов на железнодорожное полотно.
По уровню техники система мониторинга скально-обвальных участков горных склонов дороги относится к вспомогательному железнодорожному оборудованию, в частности к устройству определения лавин и камнепадов на железнодорожное полотно.
Данное предложение является промышленно применимым, так как мониторинг скально-обвальных участков горных склонов осуществляется с использованием известных в технике конструктивных элементов.
Прототипом к предлагаемому устройству является заявка на изобретение «Система дистанционного контроля состояния железнодорожного пути» №2005131290 RU, опубликованная 20.04.2011 г.
Недостатком конструкции прототипа в случае использования телекамеры является ее низкая чувствительность, что не дает нужной детализации объекта, а значит и надежность определения низкая, т.к. зависит от размера самого объекта. В условиях плохой видимости и ночью, параметры видеосканирования становятся еще хуже, а детектор движения имеет слабую чувствительность для определения движущихся мелких, быстродвижущихся объектов.
Целью предполагаемой полезной модели является своевременное предупреждение о сходе лавин и камнепадов на контролируемое железнодорожное полотно.
Техническим результатом при применении данного устройства является своевременное определение и сигнализация о факте события.
Технический результат состоит в определении факта схода лавин и камнепадов, своевременное оповещение спасательных и технических служб для предотвращения последствий схода.
Технический результат при использовании системы мониторинга скально-обвальных участков горных склонов дороги достигается тем, что предлагаемая система имеет:
- возможность осуществления визуального контроля ситуации в момент обвала в зоне наблюдения с помощью видеокамер;
- выявление вибрации ж.д. полотна при обвале с помощью датчиков удара;
- автоматическое включение режима записи на видеорегистраторе в момент срабатывании датчиков удара;
- звуковая сигнализация на рабочем месте энергодиспетчера при обнаружении факта обвала горной породы на ж.д. пути;
- просмотр видеоизображений на экране ПЭВМ в оконном или полноэкранном режимах, как в режиме реального времени, так и в видеоархиве;
- покадровый просмотр и режим «стоп-кадра»;
- конвертирование выбранного эпизода видеоархива в формат AVI или сохранение в формате JPEG;
- дистанционное управление настройками видеорегистратора;
- автоматическое включение искусственного освещения в темное время суток по сигналам от светочувствительного выключателя;
- возможность подключения к тревожным выходам видеорегистратора устройств автоблокировки.
Характеристика напряжения электропитания системы:
- частота, Гц
50±1
- диапазон напряжения питания системы, В
198÷242
Условия эксплуатации системы:
- эксплуатируемой внутри помещения, °С
+5÷+30
- эксплуатируемой вне помещения, °С
-40÷+45
Техническая сущность предложения поясняется структурной схемой системы мониторинга скально-обвальных участков, которая показана на рисунке Фиг.1.
Система мониторинга состоит из зоны устройств распознавания удара, помещения поста путевого обходчика, помещения дома связи, помещения дежурного по станции.
Система мониторинга обвальных участков устанавливается на возможных обвальных зонах горного склона, согласно условиям горной местности и охватывает участок железнодорожного пути вдоль скал, напротив опор контактной сети.
Алгоритм функционирования системы мониторинга скально-обвальных участков:
В момент обвала камней, устройства зоны распознавания удара, в которую входят детекторы удара, комплект камер видеонаблюдения, комплект светодиодных прожекторов освещения, формируют сигнал тревоги.
Для полного обзора территории контролируемого участка пути установлен необходимый и достаточный набор камер видеонаблюдения VA, которые размещены на опорах контактной сети (Фиг.2).
На рельсовых соединителях контррельса, установленного внутри рельсовой клети, устанавливаются датчики удара (Фиг.3). Сигналы с датчиков удара поступают на тревожные входы видеорегистратора (ALARM INPUT), расположенного в помещении поста путевого обходчика, находящегося непосредственно на территории контролируемого участка железнодорожного пути. Видеоизображение с камер наблюдения аналоговым сигналом передается на видеовходы регистратора (VIDEO INPUT). Далее сигнал уже в цифровом виде с выхода (LAN) регистратора транслируется по каналу Wi-Fi на станцию в помещение дома связи. Далее через оптический конвертер по оптоволоконному кабелю информация передается на ПЭВМ, расположенной в помещении дежурного по станции. На монитор дежурного по станции выводится изображение с видеокамер в режиме реального времени и информация о сработавшем датчике удара. Одновременно выводится звуковой сигнал оповещения о нештатной ситуации.
Принцип, положенный в основу данной системы мониторинга состоит в отслеживании вибрации железнодорожного полотна в момент обвалов и камнепадов. При прохождении поезда в зоне контролируемого участка, сигналы с датчиков вибрации не обрабатываются. При регистрации удара сверх нормативных значений, формируется сигнал тревоги.
Для уменьшения механического воздействия подвижного состава на датчики удара, а так же исключения ложного срабатывания при тепловом расширении рельса, датчики устанавливаются на контррельс, который устанавливается внутри рельсовой клети в пределах контролируемого участка. Датчики удара монтируются в специальные коробки, которые имеют герметичный корпус и предохраняют датчик от попадания влаги и внешних механических воздействий. Расстояние между датчиками равно длине рельса и составляет 25 метров. Таким образом, каскад из 8 датчиков полностью перекрывает зону мониторинга территории контролируемого участка пути. Чувствительность датчиков удара регулируется в широких пределах и позволяет определить падение камней диаметром от 15 сантиметров и более, в любом месте железнодорожного полотна.
Видеокамеры VA устанавливаются на опоры контактной сети таким образом, что зона охвата камер позволяет получать видеоизображение всего контролируемого участка.
Определение факта обвала происходит следующим образом:
В момент обвала железнодорожный путь неизбежно подвергается вибрации, которую и выявляют датчики удара. Электрический сигнал от датчиков удара передается по кабелю на соответствующие тревожные входы видеорегистратора (ALARM INPUT). Видеосигналы с камер наблюдения поступают на соответствующие видеовходы регистратора (VIDEO INPUT). Видеорегистратор является основным логическим узлом системы и позволяет контролировать 8 тревожных входов, а так же обрабатывать, записывать и транслировать 8 параллельных видеосигналов. В момент поступления сигнала на любой из тревожных видеовходов регистратор начинает запись соответствующей видеокамеры. Одновременно на релейном выходе видеорегистратора формируется тревожный сигнал, который задействован для управления устройствами сигнализации, т.е. в нашем случае сиреной. Вместе с регистратором на посту установлен подключенный к нему монитор, для круглосуточного визуального наблюдения за участком. По сигналу тревоги информация с видеокамер наблюдения записывается на жесткий диск, где хранится не менее 7 дней.
Учитывая отдаленность поста путевого обходчика от помещения дежурного по станции, в систему мониторинга заложена возможность передачи тревожных сигналов, команд управления и видеоизображения в цифровом виде по радиоканалу по технологии wi-fi в соответствии со стандартом IEEE 802.11n в свободном диапазоне 5 Ггц. Канал организован в зоне прямой видимости между помещением поста путевого обходчика и помещением дома связи с помощью приемопередатчиков wi-fi, которые устанавливаются на опору контактной сети на перегоне, и отдельную опору на станции.
Таким образом, видеорегистратор обрабатывает поступающие тревожные сигналы и видеосигналы, кодирует информацию для подачи на вход точки доступа wi-fi.
Принятый сигнал через оптический конвертер поступает по оптоволоконному кабелю в помещение дежурного по станции, где установлена ПЭВМ. Дежурный по станции может с помощью специальной программы получать:
- визуальный и звуковой сигнал «Тревога» с перегона в момент обвала;
- круглосуточный видеосигнал с участка мониторинга в режиме реального времени;
- возможность удаленно управлять настройками видеорегистратора;
- возможность просматривать видеоархив, конвертировать в ролик в формате AVI или выбранный кадр сохранить в формате JPEG, а так же распечатать выбранный кадр.
Настройка программного обеспечения видеорегистратора и пользовательской части АРМ-а мониторинга скально-обвальных участков производится в соответствии с руководством пользователя для видеорегистратора входящего в комплект поставки данной модели.