СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ И РАБОТОСПОСОБНОСТИ МАШИНИСТА ЛОКОМОТИВА

Предложенная система относится к системам контроля и управления функциональным и физиологическим состоянием оператора, а также может быть использовано для оценки уровня бодрости машиниста локомотива.
Известно устройство для контроля уровня бодрствования человека, содержащее дифференциатор, вход которого подключен к электродам, и два интегратора вход одного из которых также подключен к электродам, а вход другого - к выходу дифференциатора, при этом выходы обоих интеграторов подключены к входам амплитудно-временного селектора (Патент РФ на изобретение №2025731, кл. МПК G 01 N 33/483, опубл. 30.12.1994 г.)
Недостатками данного устройства его восприимчивость к таким помехам как излучение мобильных телефонов, телевизионных вышек, кроме того, в местах контакта электродов с телом машиниста скапливаются потоотделения, грязь, фракции пыли, что существенно изменяет физические свойства в местах ее контакта с электродами. С этим связана низкая достоверность определения функционального состояния машиниста локомотива.
Известно выбранное в качестве ближайшего аналога, комплексное локомотивное устройство безопасности КЛУБ-У содержащее локомотивный блок электроники (БЭЛ-У), блок ввода и индикации параметров локомотивный (БИЛ-У), блок коммутации и регистрации (БКР-У), приемник спутниковой навигационной системы (СНС), антенну приемника спутниковой навигационной системы (СНС), цифровую радиостанцию (МОСТ), антенну цифрового радиоканала (РК), рукоятки безопасности (РБ, РБС), датчик угла поворота (Транспортная безопасность и технологии. Национальный журнал-каталог №3 (4) 2005 год. Современные технические средства интервального регулирования и обеспечения безопасности движения поездов)
Недостатком данной системы является отсутствие систем достоверного определения функционального состояния и работоспособности машиниста локомотива, что может привести к аварийным ситуациям на железнодорожном транспорте.
Технической задачей предложенной системы является повышение надежности и достоверности определения функционального состояния и работоспособности машиниста локомотива.
Поставленная задача достигается тем, что в системе контроля функционального состояния и работоспособности машиниста локомотива содержащей соединенные между собой локомотивный блок электроники, блок ввода и индикации параметров локомотивный, блок коммутации и регистрации, соединенные с локомотивным блоком электроники приемник спутниковой навигационной системы, цифровую радиостанцию, датчик угла поворота, соединенные с блоком ввода и индикации параметров локомотивным рукоятки безопасности, соединенную с приемником спутниковой навигационной системы антенну приемника спутниковой навигационной системы, соединенную с цифровой радиостанцией антенну цифрового радиоканала, при этом блок коммутации и регистрации соединен со штатными измерительными системами локомотива и тормозными системами локомотива, введены, соединенный с локомотивным блоком электроники, блоком ввода и индикации параметров локомотивным, блоком коммутации и регистрации и цифровой радиостанцией блок анализа и управления и соединенные с ним датчик местонахождения машиниста, датчик положения машиниста в кресле, датчик положения головы, датчик состояния глаз машиниста, датчик направления взгляда машиниста, датчики положения органов управления локомотивом, датчик регистрации речевого общения машиниста.
Предложенная система контроля функционального состояния и работоспособности машиниста локомотива показана на схеме приведенной на фигуре 1. На фиг.1 приняты следующие обозначения:
- локомотивный блок 1 электроники (БЭЛ-У);
- блок 2 ввода и индикации параметров локомотивный (БИЛ-У);
- блок 3 коммутации и регистрации (БКР-У);
- антенна 4 приемника спутниковой навигационной системы (СНС);
- приемник СНС 5;
- антенна 6 цифрового радиоканала (РК);
- цифровая радиостанция 7 (МОСТ);
- рукоятки 8 безопасности (РБ, РБС);
- датчик 9 угла поворота;
- блок 10 анализа и управления (БАУ);
- датчик 11 местонахождения машиниста (ДМН);
- датчик 12 положения машиниста в кресле (ДПМ);
- датчик 13 положения головы (ДПГ);
- датчик 14 состояния глаз машиниста (ДСГ);
- датчик 15 направления взгляда машиниста (ДНВ);
- измерители 15 положения органов управления локомотивом в их качестве могут быть использованы реостаты, оптические датчики или системы видео наблюдения;
- датчик 16 регистрации речевого общения машиниста;
- штатные измерительные системы 17 локомотива (датчики давления в напорной и тормозной магистралях, в уравнительных резервуарах, устройства контроля электрических цепей локомотива, и др.);
- тормозные системы 18 локомотива.
Предложенная система контроля машиниста локомотива работает следующим образом.
Перед началом движения, в БЭЛ-У 1 вводится электронная карта маршрута движения поездного состава, разделенная на участки для каждого из которых задана рекомендуемая скорость движения. На протяжении всего движения поездного состава датчик 9 угла поворота установленный на неподвижных частях локомотива регистрирует угол поворота колесной пары и передает его текущие значения на БЭЛ-У 1. БЭЛ-У 1 вычисляет угловую скорость движения колесной пары и переводит ее в линейную скорость движения локомотива. Кроме того, антенна СНС 4 принимает сигналы от спутниковых систем GPS и Глоннас и передает их на приемник СНС 5, который определяет значения географической широты и долготы, текущего времени и скорости движения поезда, и передает эти данные на БЭЛ-У 1. БЭЛ-У 1 определяет среднее значение скорости движения локомотива на основании данных о скорости полученных от датчика 9 угла поворота и приемника СНС 5. Получив данные о текущих координатах локомотива, БЭЛ-У 1 выбирает соответствующий им участок электронной карты, выдает команду БИЛ-У 2 на формирование на дисплее информации о рекомендуемой скорости движения локомотива, и сравнивает рекомендуемую скорость на данном участке с действительным средним значением скорости движения локомотива. Если действительное среднее значение скорости движения локомотива отклоняется от рекомендуемого значения на величину, не превышающую предельно допустимую (например, менее чем 5%), то движение
поездного состава продолжается в нормальном режиме. Если действительное среднее значение скорости движения локомотива отклоняется от рекомендуемого значения на величину, превышающую предельно допустимую (например, более чем 5%), то БЭЛ-У 1 формирует и передает БИЛ-У 2 команду на вывод на дисплее информации о повышенной или пониженной скорости и на выдачу речевой команды машинисту на снижение или повышение скорости соответственно. После этого машинист за заранее заданный период времени (данный период времени получен расчетным и экспериментальным путем) должен нажать на РБ или РБС 8 и выполнить полученные рекомендации.
В процессе движения локомотива БКР-У 3 получает от штатных измерительных систем 17 локомотива информацию о состоянии узлов, агрегатов, электрических цепей и других устройств локомотива, анализирует ее и если, где либо обнаруживает неисправность или отклонение от правил технической эксплуатации (нештатная ситуация), то через БИЛ-У 2 выдает машинисту сообщение о возникновении нештатной ситуации и рекомендации по ее устранению (если это возможно). Если нештатная ситуация может перерости в катастрофическую, БКР-У 3 включает тормозные системы 18 локомотива и дает команду БЭЛ-У 1 на формирование и передачу при помощи МОСТ 7 и ее антенны 6 РК сообщения о возникшей ситуации на диспетчерский пункт.
В кабине локомотива устанавливают ДМН 11 и ДПМ 12, таким образом, чтобы с их помощью БАУ 10 мог контролировать кабину локомотива и рабочее место машиниста соответственно. ДПГ 13, ДСГ 14 и ДНВ 15 устанавливают таким образом, что бы они могли контролировать положение головы и глаз машиниста во время работы, наиболее предпочтительным является их расположение напротив лица машиниста. В качестве ДМН 11, ДПМ 12, ДПГ 13, ДСГ 14 и ДНВ 15 могут быть использованы ультразвуковые, инфракрасные или оптические датчики, системы видео наблюдения. ДМН 11 постоянно регистрирует и передает БАУ 10 информацию о присутствии или отсутствии машиниста в кабине локомотива. При этом, если машинист не находится в кресле, он должен с определенной периодичностью нажимать на РБ или РБС 8. В этом случае БАУ 10 не обрабатывает сигналы, поступающие от ДПМ 12, ДПГ 13, ДСГ 14 и ДНВ 15.
Если в соответствии с данными, полученными от ДМН 11 машинист находится в кресле, то БАУ 10 обрабатывает сигналы, поступающие от ДПМ 12, ДПГ 13, ДСГ 14 и ДНВ 15.
Если в соответствии с данными, полученными от ДПМ 12 и ДПГ 13, БАУ 10 сделал вывод об отклонении положения машиниста и/или его головы от нормы, то при помощи датчика 16 регистрации речевого общения машиниста БАУ 10 регистрирует адекватность реакции машиниста на смысловое содержание стимула. Для этого БАУ 10 формирует звуковой стимул в виде, по меньшей мере, одного речевого вопроса (команды) на активно-осознанное действие и передает его машинисту при помощи БИЛ-У 2. В качестве реакции, при помощи БИЛ-У 2, БАУ 10 регистрирует речевое сообщение машиниста в ответ на вопрос (команду) и(или) факт выполнения упомянутого действия. Далее БАУ 10 сопоставляет содержание вопроса (команды) выданного через БИЛ-У 2, и речевого сообщения машиниста или выполненного им действия, регистрируемого с помощью ДПМ 12, ДПГ 13 и/или измерителей 15 положения органов управления локомотивом, и на их основании БАУ 10 делает окончательное заключение об уровне функционального состояния машиниста.
Если от машиниста не требуется совершение, каких либо маневров в течение длительного времени, например, на больших перегонах, и он, в соответствии с сигналами ДПМ 12 и ДПГ 13 в течение определенного промежутка времени (например, 1 минута), находится в неподвижном состоянии, то БАУ 10 определяет уровень функционального состояния машиниста по сигналам ДСГ 14 и ДНВ 15. В первую очередь с помощью ДСГ 14 БАУ 10 определяет, открыты или закрыты глаза машиниста, если они закрыты, то БАУ 10, при помощи БИЛ-У 2, формирует и выдает машинисту звуковой стимул (например, в виде свистка или сирены) который должен вывести его из состояния сна. Если при помощи ДСГ 14, БАУ 10 сделал вывод о том, что глаза машиниста не закрыты, то при помощи ДСГ 14, БАУ10 регистрирует периоды времени между закрытием (моргание) глаз, изменение размера (диаметра) и/или перемещение зрачков, а при помощи ДНВ 15 - направление взгляда машиниста. Если в течение определенного периода времени, полученного расчетным и экспериментальным путем, не происходит моргание глаз, зрачки не изменяют своего положения и размера и направление взгляда не изменяется то БАУ 10, через БИЛ-У 2, формирует и выдает машинисту звуковой стимул (например, в виде свистка или сирены) который должен вывести его из состояния сна. Если машинист не выходит из состояния сна, то БАУ 10 выдает команду на МОСТ 7 о передаче на диспетчерский пункт, при помощи антенны 6 РК сообщения о том, что машинист не выходит из состояния сна. Кроме того, БАУ 10 может выдавать команду БКР-У 3 на включение тормозных систем 18 локомотива.
Таким образом, за счет введения в систему контроля уровня функционального состояния машиниста локомотива активной системы безопасности локомотива и соединенных с ней датчика положения машиниста в кресле, датчика положения головы, датчика состояния глаз машиниста, датчиков положения органов управления локомотивом и датчика регистрации речевого сообщения машиниста, повышается надежности и достоверности работы устройства.