УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СОЕДИНЕННЫМИ ПОЕЗДАМИ ПО РАДИОКАНАЛУ
DEVICE TO CONTROL COUPLED TRAINS VIA RADIO CHANNEL

Изобретение относится к области автоматики, связи и вычислительной техники, а именно к системам радиосвязи на подвижных объектах, преимущественно на железнодорожном транспорте, для передачи управляющих сигналов автоматизированного вождения соединенных поездов с локомотивами (группами локомотивов), распределенными по длине состава.
Для радиоканалов передачи данных для управления соединенными поездами (РПД-СП) необходимыми показателями являются гарантированная доставка сигналов телеуправления (ТУ), телесигнализации (ТС) и телеизмерений (ТИ) по установленному адресу в заданных интервалах времени и с установленными для РПД-СП показателями вероятности потерь и трансформации команд ТУ, ТС, ТИ, включая аудио- и видеоинформацию.
Известен способ динамического распределения каналов для секторизированных радиоустройств доступа системы радиосвязи с подвижными объектами (RU №97110163, H04Q 7/36, 27.05.1999), в котором указанное радиоустройство доступа содержит приемопередатчик, блок управления и антенный блок, оперативно подключенные для обеспечения множества общих каналов радиосвязи в разделенных по направлениям секторах передачи, причем указанный радиоприемопередатчик, блок управления и антенный блок выполнены с возможностью действовать совместно с указанными удаленными устройствами дальней связи в секторе передачи. Для адаптивного выбора свободного радиоканала связи указанного множества общих радиоканалов связи указанный блок радиоприемопередатчика и управления и антенный блок выполнены с возможностью выбора в каждом из указанных секторов передачи свободного радиоканала связи указанного множества общих каналов радиосвязи, который после его выбора можно повторно использовать в том же радиоустройстве доступа, но который является индивидуальным для данного соединения линии радиосвязи в данном секторе передачи.
Недостатком известного технического решения является то, что выбор оптимальной рабочей частоты радиоустройства доступа осуществляется без учета отстройки от индустриальных широкополосных и сосредоточенных радиопомех и от радиостанций сетей железнодорожной технологической радиосвязи.
Известен сетевой модуль связи по радиоканалу (СМРК) для системы автоматического управления поездом с распределенными по его длине локомотивами (RU 2252167, B61C 17/12, 05.20. 2005), в котором сеть передачи данных системы автоматического управления поездом с распределенными по его длине локомотивами содержит объединенные в ведущий и ведомые сетевые модули связи по радиоканалу (узлы), в которых установлены блоки центральных процессоров, связанных со средствами управления, диагностики, исполнительными узлами, блоком индикации. Приемопередающее средство радиосвязи представляет собой сетевой модуль радиосвязи по радиоканалу, включающий в себя устройство сопряжения модуля с центральным процессором, подключенное к процессору, связанному с радиомодемом, и источник питания, к которому подключены устройство сопряжения, процессор и радиомодем.
Недостатком известного технического решения является невозможность автоматического выбора радиочастоты радиомодема передачи данных для управления соединенными поездами в зависимости от изменяющейся электромагнитной обстановки на железнодорожных станциях и перегонах.
В качестве прототипа принят используемый на отечественных железных дорогах организованный канал для передачи данных в интеллектуальной системе автоматизированного вождения соединенных поездов с распределенной тягой (ИСАВП-РТ), с использованием радиомодема T96SR с тенденцией перехода на радиомодем "МОСТ" (Автоматизированное ведение соединенного грузового поезда по радиоканалу. Журнал «Железнодорожный транспорт», №9, 2005 г. Специальный проект. Энергосберегающие технологии, с.13-15).
Недостатком заявленного прототипа является ручная установка рабочих радиочастот, что приводит к отвлечению локомотивной бригады от основной обязанности - безопасного ведения поезда, и тем самым существенно ограничивает возможности использования радиомодемов.
Технический результат изобретения заключается в автоматической организации радиоканала передачи данных для управления соединенными поездами на железнодорожном транспорте, повышении надежности передачи данных и устойчивости работы системы управления при возникновении внешних электромагнитных помех по пути следования соединенных поездов.
Технический результат достигается тем, что в устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу, содержащее локомотивную радиостанцию поездной радиосвязи, систему управления локомотивом и адаптивный радиомодем, включающий антенно-фидерное устройство и передатчик, согласно предложению введен модем, соединенный каналами телеуправления - телесигнализации с радиостанцией локомотива и системой управления локомотивом, а адаптивный радиомодем дополнительно содержит приемник сигналов управления, широкополосный приемник, анализатор спектра, программный блок, синтезатор радиочастот, при этом первый выход антенно-фидерного устройства соединен с входом широкополосного приемника, второй выход соединен с входом приемника сигналов управления, выход широкополосного приемника соединен с первым входом анализатора спектра, выход приемника сигналов управления соединен со вторым входом анализатора спектра, выход которого соединен с входом программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот, первый выход которого соединен с первым входом передатчика, второй вход передатчика подключен к выходу системы управления, второй выход синтезатора радиочастот соединен с входом приемника сигналов управления, третий выход синтезатора радиочастот соединен с входом широкополосного приемника.
Сущность заявленного устройства для управления соединенными поездами по радиоканалу поясняется фиг.1.
Устройство состоит из следующих основных узлов: локомотивной радиостанции поездной радиосвязи 2, вход/выход которой через модем 3 соединены с входом/выходом системы управления 11, адаптивного радиомодема 1 с антенно-фидерным устройством 4, первый выход которого соединен с первым входом широкополосного приемника 7, второй выход соединен с первым входом приемника сигналов управления 6, вход антенно-фидерного устройства 4 соединен с выходом передатчика 5, первый вход которого соединен с первым выходом синтезатора радиочастот 10, второй вход соединен с выходом системы управления локомотива 11, первый выход приемника 6 сигналов управления соединен с первым входом анализатора спектра 8, второй выход приемника 6 сигналов управления соединен с входом системы управления локомотивом 11, второй вход приемника сигналов управления 6 соединен со вторым выходом синтезатора радиочастот 10, третий выход синтезатора радиочастот 10 соединен со вторым входом широкополосного приемника 7, выход которого соединен со вторым входом анализатора спектра 8, выход которого соединен с входом 9 программного блока, выход которого соединен с входом синтезатора радиочастот 10.
Устройство для управления соединенными поездами по радиоканалу используется следующим образом.
Через антенно-фидерное устройство 4 адаптивного радиомодема 1 ведущего локомотива 12 в широкополосный приемник 7 поступают радиосигналы от различных источников излучения и внешних радиопомех, которые анализируются в анализаторе спектра 8. Сигналы управления локомотивом через антенно-фидерное устройство 4 поступают в приемник сигналов управления 6 и также анализируются в анализаторе спектра 8.
По результатам анализа уровней радиосигналов и радиопомех в программном блоке 9 устанавливаются приоритеты радиочастот, в соответствии с которыми в синтезаторе радиочастот 10 осуществляется формирование безопасных несущих радиочастот, на которых формируются сигналы для работы системы управления локомотивом. Сигналы от системы управления 11 поступают в передатчик 5, антенно-фидерное устройство 4 и далее по радиоканалу в приемный тракт адаптивного радиомодема ведомого 13 локомотива.
Периодически (например, один раз в одну секунду) последовательным перебором радиочастот, реализуемым в синтезаторе радиочастот 10, в радиоканале производится сканирование по основной группе радиочастот с анализом качества радиоканалов анализатором спектра 8 и расстановкой их приоритетов. Порядок приоритетов фиксируется в программном блоке 9 радиомодемов ведущего и ведомого локомотивов.
Использование устройств, установленных на ведущем 12 и ведомом 13 локомотивах, для управления соединенными поездами по радиоканалу поясняется фиг.2.
При формировании соединенного поезда машинисты ведущего и ведомого поездов включают радиомодемы и устанавливают в системе автоматического управления соединенным поездом номер поезда, присвоенный и переданный машинисту ведущего поезда диспетчером (дежурным по станции). Далее в автоматическом режиме, в зависимости от присвоенного номера поезду четного или нечетного направления, соответственно, в зависимости от четности или нечетности последней значащей цифры номера поезда, устанавливается четная или нечетная группа частот. При этом каждая группа из восьми радиочастот разбивается на две четверки - основную и дополнительную. Радиомодем ведущего локомотива 12 сканирует радиочастоты основной четверки, определяет наименее зашумленный канал и передает на этом канале сигнал, работая в режиме радиомаяка, для установления радиоканала с ведомым радиомодемом 13, который также сканирует по радиочастотам основной четверки. При нахождении радиочастоты радиомодема ведущего локомотива 12 между радиомодемами ведущего и ведомого локомотивов проходит тестовая проверка. При положительных результатах тестовой проверки радиомодемы переходят в рабочий режим системы управления 11 соединенным поездом с передачей команд телеуправления и телесигнализации.
n
m
k
p
Периодически (с переменным шагом от 10 с до 60 с) анализируется уровень сигнала и его изменения в основной группе радиочастот локомотивов соединенного поезда встречного направления (например, нечетного направления (12, 13)), с обеспечением максимального разделения по радиочастотам (f-f), (f-f) в период прохождения встречных соединенных поездов по соседним путям.
При ухудшении качества радиоканала ниже допустимого, например при воздействии мешающих сигналов от системы управления поезда с толкачом (СУЛ-Р), анализатор спектра 8 выдает соответствующий сигнал на программный блок 9, который через синтезатор радиочастот 10 перестраивает рабочую радиочастоту радиомодемов ведущего и ведомого локомотивов на радиоканал высшего приоритета и продолжает работу в интегрированной системе автоматического ведения соединенного поезда.
В условиях полного нарушения радиоканала, например при воздействии индустриальных (широкополосных импульсных) радиопомех 15, или технологической радиосвязи 14 обеспечивается автоматический переход на индуктивный канал поездной радиосвязи с использованием дополнительного модема 3 и штатной локомотивной радиостанции 2 поездной радиосвязи с подключением к разъему ТУ-ТС, предусмотренному для передачи данных в гектометровом диапазоне.
Практическая реализация макетных образцов адаптивных радиомодемов подтвердила основные положения заявляемой системы.