СИСТЕМА РАСПОЗНАВАНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА И УСТРОЙСТВО РАСПОЗНАВАНИЯ КОНФИГУРАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СОСТАВА
SYSTEM AND DEVICE FOR IDENTIFICATION OF RAILWAY TRAIN CONFIGURATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к системе распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройству распознавания конфигурации железнодорожного состава, которые имеют функцию автоматического распознавания конфигурации железнодорожного состава, в котором множество железнодорожных вагонов стыкуются между собой.
Предшествующий уровень техники
Традиционно известное устройство связи для железнодорожных вагонов включает в себя модуль управления конфигурацией, имеющий интерфейс, который использует способ множественного доступа с контролем несущей; коммутирующий концентратор, который разветвляет тракт передачи; и переключатель, который отключает сигналы ввода-вывода в и из коммутирующего концентратора. Устройство связи позволяет распознавать конфигурацию железнодорожного состава посредством управления обменом данными в восходящем и нисходящем направлениях тракта передачи посредством подключения и отключения переключателя (например, упомянутый ниже патентный документ 1).
В устройстве связи для железнодорожных вагонов, описанном в патентном документе 1, сбои исключаются посредством использования коммутирующего концентратора, который конфигурирует устройства связи так, чтобы иметь обмен данными "один-к-одному". Помимо этого, не предусмотрено ведущее устройство связи, так что можно предотвратить прерывания связи в вагонах и повысить надежность системы.
Патентный документ 1. Выложенная заявка на патент (Япония) номер 2005-117373
Устройство связи для железнодорожных вагонов, описанное в патентном документе 1, использует способ, посредством которого взаимные соотношения подключения между вагонами детектируются с использованием функции передачи между устройствами связи так, что можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава. Таким образом возникает проблема, при которой, в случае если сбой происходит в устройстве связи, тракт передачи обходит вагон, в котором установлено устройство связи, имеющее сбой, и присутствие вагона, следовательно, становится скрытым.
Для решения этой проблемы возможно использовать закономерности в конфигурациях вагонов или в номерах, назначаемых вагонам; тем не менее, железнодорожные вагоны, используемые, например, в Европе и Северной Америке, не обязательно выполнены таким образом, что конфигурации вагонов и номера, назначаемые вагонам, имеют закономерности. Таким образом, невозможно использовать эту идею для решения этой проблемы.
Краткое изложение сущности изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание системы распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава, которые позволяют автоматически распознавать конфигурацию железнодорожного состава, включающего в себя вагоны, которые не допускают обмен данными, связанный с закономерностями в конфигурациях вагонов и номерах, назначаемых вагонам.
Чтобы решить вышеописанную проблему и достичь вышеописанной задачи, система распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему изобретению представляет собой систему распознавания конфигурации железнодорожного состава для распознавания конфигурации железнодорожного состава, сконфигурированного с множеством вагонов, которые стыкуются между собой, при этом группы вагонов, каждая из которых состоит из одиночного вагона либо двух или более вагонов, используются в качестве единичных блоков, при этом система распознавания конфигурации железнодорожного состава содержит переключатели детектирования конца железнодорожного состава, которые, соответственно, предусмотрены на двух концах каждой из групп вагонов и каждый из которых сконфигурирован так, что его точка контакта является разомкнутой, если другая группа вагонов стыкуется с соответствующим одним из двух концов, и так, что его точка контакта является замкнутой, если ни одна из других групп вагонов не стыкуется с соответствующим одним из двух концов; пару линий передачи, которые предусмотрены в железнодорожном составе таким образом, что в каждом из двух концов каждой из групп вагонов один конец соответствующего одного из переключателей детектирования конца железнодорожного состава подключается к одной из пары линий передачи, в то время как другой конец соответствующего одного из переключателей детектирования конца железнодорожного состава подключается к другой из пары линий передачи; и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава, каждое из которых предусмотрено в разных вагонах и которые распознают конфигурацию железнодорожного состава, при этом одно из устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава управляет другими устройствами распознавания конфигурации железнодорожного состава в рамках железнодорожного состава и каждое из устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава включает в себя источник питания, который выводит постоянный ток; первый и второй переключатели, которые соответственно вставлены в пару линий передачи и которые сконфигурированы с возможностью переключаться между (a) состоянием, в котором источник питания вставлен между парой линий передачи, причем пара линий передачи сегментирована, и (b) другим состоянием, в котором источник питания не вставлен; резистор, который вставлен, по меньшей мере, в одну из пары линий передачи; детектор напряжения, который измеряет напряжение между парой линий передачи в каждом из обоих концов резистора; и модуль управления, в который вводятся напряжения, измеренные посредством детектора напряжения и который распознает конфигурацию железнодорожного состава и управляет первым и вторым переключателями таким образом, что имеется только одно местоположение в рамках железнодорожного состава, в котором источник питания вставлен между парой линий передачи.
Система распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно аспекту настоящего изобретения включает в себя переключатели детектирования конца железнодорожного состава, которые используются для детектирования концов (т.е. головы и хвоста) железнодорожного состава и каждый из которых сконфигурирован так, что его точка контакта является замкнутой, если вагоны не состыкованы. В каждом из двух концов каждой из групп вагонов один конец и другой конец соответствующего одного из переключателей детектирования конца железнодорожного состава соответственно подключаются к одной и другой из пары линий передачи, которые предусмотрены в железнодорожном составе. Первый и второй переключатели, которые соответственно вставлены в пару линий передачи, сконфигурированы с возможностью переключаться между (a) состоянием, в котором источник питания вставлен между линиями передачи, причем пара линий передачи сегментирована, и (b) другим состоянием, в котором источник питания не вставлен. Хотя управление осуществляется так, что предусмотрено только одно местоположение в рамках железнодорожного состава, в котором источник питания вставлен между парой линий передачи, измеряются напряжение между стороной одного конца резистора и опорным концом и напряжение между стороной другого конца резистора и опорным концом, причем резистор вставлен, по меньшей мере, в одну из пары линий передачи, так что можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава на основе измеренных напряжений. Следовательно, достигается преимущество в том, что можно автоматически распознавать конфигурацию железнодорожного состава, включающего в себя вагоны, которые не допускают обмена данными, связанного с закономерностями в конфигурациях вагонов и номерах, назначаемых вагонам.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых
Фиг.1 изображает схематично систему распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 - схему структуры и режима соединения устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно варианту осуществления;
Фиг.3 - пример конфигурации железнодорожного состава, используемой для пояснения принципа процесса распознавания конфигурации;
Фиг.4 - таблицу примеров измеренных напряжений и результатов распознавания из конфигурации железнодорожного состава, проиллюстрированной на фиг.3;
Фиг.5 - схему для пояснения этапов в процессе распознавания конфигурации;
Фиг.6 - схему состояния схемы в случае, если сбой проводимости происходит в автосцепке;
Фиг.7-1 - схему этапа измерения, который выполняют в случае, если сбой проводимости происходит в автосцепке (этапы 21-23).
Фиг.7-2 - другую схему для пояснения этапа измерения, который выполняют в случае, если сбой проводимости происходит в автосцепке (этапы 24 и 25);
Фиг.7-3 - еще одну схему для пояснения этапа измерения, который выполняют в случае, если сбой проводимости происходит в автосцепке (этапы 26 и 27).
Фиг.8 - схему состояния схемы в случае, если сбой проводимости происходит в переключателе детектирования конца железнодорожного состава;
Фиг.9 - схему состояния схемы в случае, если сбой происходит в источнике питания стабилизированного тока;
Фиг.10 - схему состояния схемы в случае, если источник питания стабилизированного тока, предусмотренный на противоположном конце железнодорожного состава, используется в качестве замены в состоянии, проиллюстрированном на фиг.9;
Фиг.11 - схему состояния схемы в случае, если сбой происходит в детекторе напряжения;
Фиг.12 - схему состояния схемы в случае, если обрыв проводов происходит в TCR-схеме (схеме распознавания конфигурации железнодорожного состава);
Фиг.13 - схему для пояснения измерительной операции, которая выполняется в случае, если обрыв проводов происходит в TCR-схеме.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В следующих разделах подробнее поясняются варианты осуществления системы распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему изобретению со ссылкой на прилагаемые чертежи. Изобретение не ограничено этими примерными вариантами осуществления.
Краткий обзор системы распознавания конфигурации железнодорожного состава
Сначала поясняется краткий обзор системы распознавания конфигурации железнодорожного состава, в которой установлены устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава. На фиг.1 показана схематично структура системы распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В примере, проиллюстрированном на фиг.1, железнодорожный состав 10 включает в себя группу 11-1 вагонов (т.е. соединенную пару #1) и другую группу 11-2 вагонов (т.е. соединенную пару #2), в каждой из которых вагоны стыкуются между собой, причем два вагона используются в качестве единичного блока, и которые соединяются друг с другом через автосцепку 12, которая сконфигурирована с возможностью легко присоединять и отсоединять группу 11-1 вагонов и группу 11-2. Устройство распознавания конфигурации железнодорожного состава (т.е. модуль распознавания конфигурации железнодорожного состава (TCR)) 20 установлено в каждом из вагонов железнодорожного состава 10. Устройства 20 распознавания конфигурации железнодорожного состава, установленные в каждом из вагонов, подключаются друг к другу через линии 17 передачи (линии 17-1 и 17-2 передачи). Линии 17 передачи предусмотрены в рамках групп вагонов как проводящие элементы, которые формируют электрические схемы. Кроме того, линии 17 передачи подключаются друг к другу через автосцепку 12, стыкующую группу вагонов между собой. Другими словами, в рамках железнодорожного состава, линия 17-1 передачи, предусмотренная в группе 11-1 вагонов, электрически подключена к линии 17-2 передачи, предусмотренной в группе 11-2 вагонов, посредством использования электрических точек контакта автосцепки 12, которая является проводящим элементом. На чертежах (в том числе фиг.1), на которые имеются ссылки в дальнейшем описании, конфигурация железнодорожного состава, сконфигурированного с множеством групп вагонов, которые стыкуются между собой, причем каждая из множества из групп вагонов включает в себя два вагона в качестве единичного блока, используется в качестве примера; тем не менее, конфигурация железнодорожного состава может быть конфигурацией железнодорожного состава, сконфигурированного с множеством одиночных вагонов, которые стыкуются между собой. Разумеется, можно применять устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему варианту осуществления и к такой конфигурации железнодорожного состава.
Структура устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава
Далее поясняются структура и режим соединения устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава. Фиг.2 является схемой для иллюстрации структуры и режима соединения устройств распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно варианту осуществления. На фиг.2 проиллюстрирована структура, которая соответствует одной из групп вагонов, проиллюстрированных на фиг.1. На фиг.2 каждое из устройств 20 (20-1 и 20-2) распознавания конфигурации железнодорожного состава сконфигурировано с возможностью включать в себя схему распознавания конфигурации железнодорожного состава (т.е. TCR-схему на чертеже; также "TCR-схему" в дальнейшем) 21 (21-1 или 21-2), которая выступает в качестве главной схемы устройства, и модули 22 (22a и 22b) управления, которые управляют работой TCR-схемы 21. В каждой из TCR-схем 21 предусмотрены схемные элементы, такие как источник 31 напряжения постоянного тока, источник 32 тока, переключатели 33 (33a и 33b) и резисторы 34 (34a и 34b), а также функциональный модуль, такой как детектор 35 напряжения. Эти схемные элементы и функциональный модуль предусмотрены в ключевых местоположениях двух линий 17a и 17b передачи, каждая из которых соединяет автосцепку 12-1, проиллюстрированную слева на фиг.2, и другую автосцепку 12-2, проиллюстрированную справа на фиг.2.
Между каждой из автосцепок 12 (12-1 и 12-2) и соответствующей одной из TCR-схем 21 (21-1 и 21-2) предусмотрен переключатель 41 (41-1 или 41-2) детектирования конца железнодорожного состава при подключении между линией 17a передачи и линией 17b передачи. Переключатели 41 детектирования конца железнодорожного состава являются переключателями, используемыми для детектирования головы и хвоста (в дальнейшем в этом документе - "концов") конфигурации железнодорожного состава. Каждый из переключателей 41 детектирования конца железнодорожного состава выполнен так, что его точка контакта находится в замкнутом состоянии при размещении в конце конфигурации железнодорожного состава, и так, что его точка контакта находится в разомкнутом состоянии в других случаях. В примере, проиллюстрированном на фиг.2, из этих двух вагонов (вагона A и вагона B), включенных в группу вагонов, переключатель 41-1 детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренный на стороне вагона A, включен, тогда как переключатель 41-2 детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренный на стороне вагона B, отключен. Другими словами, сторона вагона A размещается в конце конфигурации железнодорожного состава.
Желательно конфигурировать каждый из переключателей 41 детектирования конца железнодорожного состава так, чтобы он был механическим переключателем, который управляется совместно с соответствующей одной из автосцепок 12. С точки зрения их функции, желательно конфигурировать каждый из переключателей 41 детектирования конца железнодорожного состава так, чтобы его точка контакта находилась в разомкнутом состоянии, в то время когда две автосцепки подключаются друг к другу, и, наоборот, так, чтобы его точка контакта находилась в замкнутом состоянии, в то время когда соответствующая одна из автосцепок не подключается к другой автосцепке. Посредством конфигурирования каждого из переключателей 41 детектирования конца железнодорожного состава так, чтобы быть механическим переключателем, как описано выше, можно безотказно детектировать концы конфигурации железнодорожного состава.
В примере, проиллюстрированном на фиг.2, TCR-схема 21-1, предусмотренная в вагоне A, и TCR-схема 21-2, предусмотренная в вагоне B, подключаются друг к другу посредством использования витой пары кабелей, которые имеют превосходную устойчивость к шумам. В этой связи подключение на основе витой пары может быть реализовано посредством соединения таких секций линий 17a и 17b передачи, которые размещаются между вагоном A и вагоном B, причем линии 17a и 17b передачи предусмотрены между автосцепкой 12-1 и автосцепкой 12-2. Альтернативно, является допустимой другая компоновка, в которой линии 17a и 17b передачи непосредственно сконфигурированы с витой парой кабелей. Дополнительно, еще одна другая компоновка также является допустимой, в которой секция вагона A и секция вагона B подключаются друг к другу посредством использования кабеля на основе витой пары, который сконфигурирован с помощью сред, которые физически отличаются друг от друга.
Модули 22 (22a и 22b) управления управляют работой соответствующей одной из TCR-схем 21. Кроме того, модули 22 управления передают информацию, которая обработана посредством соответствующей одной из TCR-схем 21 так, что информация отображается на дисплейном устройстве и т.п. (не проиллюстрировано). Относительно этой передачи информации можно передавать информацию посредством использования сети связи железнодорожного состава (сети железнодорожного состава (не проиллюстрирована)), которая отличается от линий 17a и 17b передачи.
Структура TCR-схем
Далее поясняется структура TCR-схем. В TCR-схемах 21, проиллюстрированных на фиг.2, переключатель 33a и резистор 34a вставлены последовательно в линию 17a передачи в указанном порядке при просмотре со стороны автосцепки 12-1. Аналогично, переключатель 33b и резистор 34b вставлены последовательно в линию 17b передачи в указанном порядке при просмотре со стороны автосцепки 12-1. Каждый из переключателей 33a и 33b является одноконтурным двухконтактным переключателем, который имеет контактные точки u1 и u2 переключателя и который управляется посредством модулей 22 управления или соподчиненного устройства управления. Контактная точка u1 переключателя для переключателя 33a подключается к контактному выводу на стороне положительного электрода (т.е. стороне, из которой электрический ток вытекает) источника 32 тока, тогда как контактная точка u2 переключателя для переключателя 33a подключается к линии 17a передачи на стороне автосцепки 12-1. Дополнительно, контактная точка u1 переключателя для переключателя 33b подключается к контактному выводу на стороне отрицательного электрода источника 31 постоянного напряжения, тогда как контактная точка u2 переключателя для переключателя 33b подключается к линии 17b передачи на стороне автосцепки 12-1. Один конец резистора 34a подключается к базовой точке b переключателя 33a, тогда как другой конец резистора 34a подключается к линии 17a передачи, которая размещается на противоположной стороне автосцепки 12-1. Дополнительно, один конец резистора 34b подключается к базовой точке b переключателя 33b, тогда как другой конец подключается к линии 17b передачи, которая размещается на противоположной стороне автосцепки 12-1.
С помощью подключений, описанных выше, можно структурировать в рамках железнодорожного состава множество замкнутых контуров посредством использования переключателей детектирования конца железнодорожного состава, переключателей и резисторов, включенных в TCR-схемы, предусмотренные в вагонах, и линий передачи, которые соединяют эти схемные элементы между собой. Обычно один контур, который включает в себя все вагоны, структурирован так, как проиллюстрировано на фиг.3.
В структуре, проиллюстрированной на фиг.2, проиллюстрирован пример, в котором источник 31 напряжения постоянного тока и источник 32 тока выполнены так, что сторона положительного электрода источника 31 напряжения постоянного тока подключается к стороне отрицательного электрода (т.е. стороне, из которой электрический ток втекает) источника 32 тока; тем не менее, порядок может быть изменен на противоположный. Другими словами, является допустимой компоновка, в которой сторона положительного электрода источника 32 тока подключается к стороне отрицательного электрода источника 31 напряжения постоянного тока, при том что сторона положительного электрода источника 31 напряжения постоянного тока подключается к контактной точке u1 переключателя для переключателя 33a, тогда как сторона отрицательного электрода источника 32 тока подключается к контактной точке u1 переключателя для переключателя 33b.
Каждый из детекторов 35 (35-1 и 35-2) напряжения подключается между контактными выводами с целью измерения напряжения (т.е. первого измеренного напряжения: V1) между одним концом резистора 34a и одним концом резистора 34b, а также напряжения (т.е. второго измеренного напряжения: V2) между другим концом резистора 34a и другим концом резистора 34b. Как проиллюстрировано на фиг.2, TCR-схема 21-1, предусмотренная в вагоне A, и TCR-схема 21-2, предусмотренная в вагоне B, сконфигурированы так, что их схемные структуры имеют линейную симметрию относительно оси, которая является ортогональной к секции кабеля на основе витой пары. Поэтому второе измеренное напряжение V2, измеренное посредством детектора 35-1 напряжения, включенного в TCR-схему 21-1, всегда равно второму измеренному напряжению V2, измеренному посредством детектора 35-2 напряжения, включенного в TCR-схему 21-2, за исключением погрешностей измерения. Эти измеренные напряжения V1 и V2 используются в качестве фрагментов информации, с помощью которых можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава. Подробности их принципа поясняются позже.
Принцип процесса распознавания конфигурации
Далее поясняется принцип процесса распознавания конфигурации посредством использования TCR-схем со ссылкой на фиг.2 и 3. Фиг.3 является схемой примера конфигурации железнодорожного состава, используемой для пояснения принципа процесса распознавания конфигурации. В отличие от этого в примере, проиллюстрированном на фиг.2, только один из резисторов вставлен в линию передачи в каждой из TCR-схем, проиллюстрированных на фиг.3; тем не менее, принцип является идентичным. Например, в структуре, проиллюстрированной на фиг.2, значение сопротивления каждого из резисторов 34а и 34b задано равным 25 Ом. Можно иметь эквивалентную структуру, например, посредством конфигурирования значения сопротивления в структуре, проиллюстрированной на фиг.3, так чтобы обеспечивать R=50 Ом.
Дополнительно, в примере, проиллюстрированном на фиг.3, железнодорожный состав с 14 вагонами сконфигурирован с семью группами вагонов (т.е. соединенными парами #1-#7), которые стыкуются между собой. Каждая из соединенных пар #1, #2, #4 и #7 стыкуется в то время, как группа вагонов ориентирована в направлении, которое является противоположным направлению, в котором группа вагонов ориентирована в каждой из соединенных пар #3, #5 и #6. Более конкретно, например, когда соединенная пара #2 сравнивается с соединенной парой #3, вагон A и вагон B размещаются в противоположном порядке. Другими словами, соединенная пара #2 и соединенная пара #3 стыкуются между собой таким образом, что соответствующие вагоны B в них размещаются рядом друг с другом. Наоборот, соединенная пара #6 и соединенная пара #7 стыкуются между собой таким образом, что соответствующие вагоны A в них размещаются рядом друг с другом. Тем не менее, следует отметить, что TCR-схемы согласно настоящему варианту осуществления допускают распознавание без каких-либо проблем способа, в котором конфигурируется железнодорожный состав, даже если группы вагонов стыкуются между собой, как описано выше.
Далее поясняется состояние переключателя детектирования конца железнодорожного состава и способ, которым источник тока подключается в каждом из вагонов. Как проиллюстрировано на фиг.3, переключатели детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренные в вагоне A, включенном в соединенную пару #1, и в вагоне B, включенном в соединенную пару #7, являются замкнутыми, тогда как все другие переключатели детектирования конца железнодорожного состава являются разомкнутыми. Следует отметить, что переключатель детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренный в вагоне A, включенном в соединенную пару #1, не проиллюстрирован на чертеже, поскольку вагон A, включенный в соединенную пару #1, сконфигурирован с возможностью, например, управления вагоном, а также поскольку, с точки зрения схемной структуры, источник 31 напряжения постоянного тока и источник 32 тока подключены к линиям передачи посредством переключателей 33a и 33b. Например, на фиг.2, чтобы подключать источник 31 напряжения постоянного тока и источник 32 тока к линиям 17a и 17b передачи, необходимо осуществлять управление так, что каждый из переключателей 33a и 33b подключается к стороне контактной точки u1 переключателя. В этом случае посредством переключателей 33a и 33b переключатель 41-1 детектирования конца железнодорожного состава отключается от тех секций линий 17a и 17b передачи, которые размещаются справа от переключателей 33a и 33b. Как результат, в каждом из вагонов, в которых источник напряжения постоянного тока и источник тока подключаются между линиями передачи, состояние переключателя детектирования конца железнодорожного состава не оказывает влияния на работу схемы. Как поясняется здесь, в каждом из вагонов в то время, когда выполняется процесс распознавания конфигурации железнодорожного состава, переключатели детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренные в вагонах на обоих концах железнодорожного состава, являются замкнутыми, тогда как переключатели детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренные во всех других вагонах, отличных от вагонов на обоих концах, являются разомкнутыми. Кроме того, управление осуществляется так, что источник напряжения постоянного тока и источник тока, предусмотренные в одном из вагонов, размещенных на обоих концах железнодорожного состава, подключаются между линиями передачи.
На фиг.4 приведена таблица примеров измеренных напряжений и результатов распознавания из конфигурации железнодорожного состава, проиллюстрированной на фиг.3. На фиг.4 каждое из значений, перечисленных согласно первому измеренному напряжению V1 и второму измеренному напряжению V2, является абсолютным значением напряжения, которое измерено посредством соответствующего одного из детекторов напряжения. Каждое из значений, которые размещены в полях, является значением напряжения, имеющим большее абсолютное значение из двух измеренных напряжений. В этом случае значение V напряжения постоянного тока, значение I0 тока и значения R сопротивления соответствуют V=48 вольт постоянного тока, I0=50 миллиампер и R=25 Ом соответственно.
На фиг.3 электрический ток, который соответствует I0=50 миллиампер, протекает в схеме. Таким образом можно вычислить падение напряжения, соответствующее одному резистору как I0×R=0,05 ампер×25 Ом=1,25 вольт. Соответственно, например, в вагоне B, включенном в соединенную пару #7, соответствует V1=0 вольт и V2=1,25 вольт. После этого для каждого добавочного резистора напряжение увеличивается на величину, соответствующую падению напряжения. Соответственно, например, в вагоне A, включенном в соединенную пару #7, соответствует V1=2,5 вольт. Таким образом получаются измеренные результаты, как проиллюстрировано на фиг.4.
Помимо этого, на фиг.4 каждое из значений, проиллюстрированных в самом правом столбце таблицы, получается посредством деления значения в поле на значение, соответствующее падению напряжения. Например, для вагона A, включенного в соединенную пару #5, можно вычислять значение как 6,25/1,25=5. В качестве другого примера, для вагона B, включенного в соединенную пару #2, можно вычислять значение как 13,75/1,25=11. Можно заметить, что эти значения представляют порядковые номера, идентифицирующие вагоны, начиная с вагона B, включенного в соединенную пару #7, который размещается в хвосте железнодорожного состава. Обобщая, можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава посредством деления большего значения из этих двух абсолютных значений, представляющих первое и второе измеренные напряжения V1 и V2, которые измерены посредством каждого из детекторов напряжения, на заранее определенное значение (т.е. значение, которое определено согласно источнику напряжения постоянного тока, источнику тока и значениям сопротивления в схеме).
Этапы в процессе распознавания конфигурации
Далее поясняется операция в процессе распознавания конфигурации со ссылкой на фиг.5, где показан пример, в котором железнодорожный состав сконфигурирован шестью вагонами. В нижеприведенном пояснении источник 31 напряжения постоянного тока и источник 32 тока совместно упоминаются как "источник питания стабилизированного тока".
Сначала определяется опорный вагон, в котором источник питания стабилизированного тока включен (т.е. подключен к линиям передачи). В этом процессе следует признавать, что вагон номер uuuu и вагон номер zzzz являются вагонами, которые размещаются на концах железнодорожного состава, на основе информации, показывающей состояние переключателей детектирования конца железнодорожного состава, каждый из которых сконфигурирован с возможностью быть замкнутым, если другой вагон не пристыкован, и быть разомкнутым, если другой вагон пристыкован. Один из вагонов, размещенных на двух концах железнодорожного состава, определяется как опорный вагон. Допустимо использовать любой способ для выбора одного из двух вагонов. Например, тот из вагонов, который имеет меньший номер вагона, может быть определен как опорный вагон (этап 11).
Затем источник питания стабилизированного тока включается при использовании вагона номер uuuu в качестве опорного вагона, и также измеряются первое измеренное напряжение V1 и второе измеренное напряжение V2 в каждом из вагонов (этап 12). Посредством деления большего значения из первого и второго измеренных напряжений V1 и V2, которые измерены на этапе 12, на заранее определенное значение (т.е. падение напряжения в расчете на каждый вагон), распознается для каждого из вагонов то, в какой позиции находится вагон при подсчете с конца железнодорожного состава (например, первый вагон с конца, второй вагон с конца и т.д.) (Этап 13).
Этапы, которые выполняются в случае, если происходит сбой
Все процессы, описанные выше, соответствуют этапам, которые выполняются в обычных случаях. Дополнительно, в случае, если сбой происходит в схеме или любом из переключателей, или в случае, если обрыв проводов происходит в схеме, желательно иметь возможность резервировать функцию распознавания конфигурации, даже если сбой или нарушение в работе происходит в одном местоположении (в дальнейшем в этом документе "единичный сбой"). Системы распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему варианту осуществления сконфигурированы с возможностью быть отказоустойчивыми к таким единичным сбоям. В нижеприведенном пояснении следующие пять пунктов используются в качестве примеров событий, которые могут ожидаться как возможные сбои или нарушения в работе. Каждая из этих позиций поясняется ниже.
(1) Сбой проводимости в любой из автосцепок.
(2) Сбой проводимости в любом из переключателей детектирования конца железнодорожного состава.
(3) Сбой в любом из источников питания стабилизированного тока.
(4) Сбой в любом из детекторов напряжения.
(5) Обрыв проводов в любой из TCR-схем.
Этап, который выполняется в случае, если происходит сбой: сбой проводимости в любой из автосцепок
Фиг.6 является схемой, иллюстрирующей состояние схемы в случае, если сбой проводимости происходит в автосцепке. На фиг.6 сбой проводимости в автосцепке, предусмотренной между соединенной парой #2 и соединенной парой #3, проиллюстрирован в качестве примера. В этом случае, поскольку вагон номер xxxx и вагон номер yyyy не подключены электрически друг к другу и поскольку все переключатели между источником питания стабилизированного тока и местоположением сбоя проводимости являются разомкнутыми, электрический ток не протекает по линиям передачи. Как результат, следует признавать, что первые измеренные напряжения V1 и вторые измеренные напряжения V2 могут быть организованы в группу, указывающую 48 вольт (т.е. группу A), и другую группу, указывающую 0 вольт (т.е. группу B). Соответственно, на этом этапе можно определять то, что некоторый сбой происходит в граничной секции между группой A и группой B.
В этом случае для каждой из групп из группы A и группы B процедура обработки для детектирования позиции вагонов в рамках группы осуществляется посредством последовательного изменения вагона, в котором источник питания стабилизированного тока включается. Этот процесс поясняется ниже со ссылкой на фиг.7-1-7-3.
Процесс распознавания позиции в рамках группы A
На фиг.7-1 сначала включается источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер vvvv, который размещается рядом с вагоном номер uuuu, так что записываются измеренные напряжения в этом случае (этап 21). В этом случае, разумеется, источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер uuuu, не включен. То же относится к процессам, описанным ниже. Другими словами, только один источник питания стабилизированного тока включается в рамках каждой из групп.
После этого источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер wwww, и источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер xxxx, последовательно включаются (этапы 22 и 23). В настоящем примере, когда источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер xxxx, включается, позиции этих четырех вагонов в группе A распознаются на основе измеренных напряжений, которые подчеркнуты на фиг.7-1.
Процесс распознавания позиции в рамках группы B
Аналогичный процесс выполняется также для группы B. До тех пор пока позиции всех вагонов в группе B не распознаны, команда на включение источника питания стабилизированного тока выдается последовательно в каждый из вагонов. В настоящем примере, как проиллюстрировано на фиг.7-2, источники питания стабилизированного тока в вагоне номер yyyy и вагоне номер zzzz последовательно включаются в указанном порядке, так что измеренные напряжения записываются (этапы 24 и 25). Позиции этих двух вагонов в группе B распознаются на основе измеренных напряжений, которые подчеркнуты на фиг.7-2. В настоящем примере команды на включение источников питания стабилизированного тока выводятся последовательно, начиная с вагона номер yyyy, который размещается ближе всего к местоположению сбоя проводимости; тем не менее, является допустимой и другая компоновка, в которой команды на включение источников питания стабилизированного тока выводятся последовательно, начиная с вагона номер zzzz, который размещается дальше всего от местоположения сбоя проводимости.
Процесс распознавания полной конфигурации
На фиг.7-3 показаны результаты из фиг.7-1 и 7-2. На этапе 26 распознается полная конфигурация. На этапе 27 распознается конфигурация железнодорожного состава. На этапе 26, в рамках каждой из групп, последовательно назначаются вагонам порядковые номера (т.е. 1, 2 и т.д.), начиная с вагона, который размещается на противоположной стороне от позиции, в котором включен источник питания стабилизированного тока. Таким образом, посредством организации номеров на основе позиции источника питания стабилизированного тока, который включается во время измерения, можно распознавать полную конфигурацию.
Этап, который выполняется в случае, если происходит сбой: сбой проводимости в любом из переключателей детектирования конца железнодорожного состава
На фиг.8 показано состояние схемы в случае, если сбой проводимости происходит в переключателе детектирования конца железнодорожного состава. На фиг.8 случай, когда сбой проводимости происходит в переключателе детектирования конца железнодорожного состава, предусмотренном в соединенной паре #3, проиллюстрирован в качестве примера. В этом случае, поскольку все переключатели между источником питания стабилизированного тока и переключателем детектирования конца железнодорожного состава, имеющим сбой проводимости, являются разомкнутыми, электрический ток не протекает по линиям передачи. Как результат, все измеренные напряжения составляют 48 вольт. Это состояние является идентичным состоянию в случае, когда при сбое проводимости в автосцепке все измеренные напряжения организуются в группу A так, что нет группы B. Таким образом, посредством использования способа, идентичного способу в примере со сбоем проводимости в автосцепке, можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава.
Этап, который выполняется в случае, если происходит сбой: сбой в любом из источников питания стабилизированного тока
На фиг.9 показано состояние схемы в случае, если сбой происходит в источнике питания стабилизированного тока. На фиг.9 случай, когда сбой происходит в источнике питания стабилизированного тока, предусмотренном в вагоне номер uuuu, который используется в качестве опорного в процессе распознавания конфигурации, проиллюстрирован в качестве примера. В этом случае TCR-схема не имеет источника питания, так что электрический ток не протекает по линиям передачи. Кроме того, поскольку напряжение не прикладывается, все измеренные напряжения составляют 0 вольт. Таким образом, как проиллюстрировано на фиг.10, источник питания стабилизированного тока, предусмотренный в вагоне номер zzzz, размещенный на противоположном конце железнодорожного состава, включается вместо источника питания стабилизированного тока, предусмотренного в вагоне номер uuuu. Это состояние является идентичным обычному состоянию, проиллюстрированному на фиг.5. Таким образом можно распознавать конфигурацию железнодорожного состава согласно процедуре в обычных случаях, как описано выше. Следует отметить, что даже если сбой происходит в источнике питания стабилизированного тока, предусмотренном в одном из вагонов, кроме вагонов, размещенных на концах железнодорожного состава, можно выполнять этап измерения в обычных случаях до тех пор, пока источник питания стабилизированного тока в вагоне, размещенном в конце железнодорожного состава, работает надлежащим образом.
Этап, который выполняется в случае, если происходит сбой: сбой в любом из детекторов напряжения
На фиг.11 показана схема, иллюстрирующая состояние схемы в случае, если сбой происходит в детекторе напряжения так, что невозможно выполнять процесс измерения, по меньшей мере, в одном из вагонов. На фиг.11 случай, когда сбой происходит в детекторе напряжения, предусмотренном в вагоне номер wwww, который является одним из промежуточных вагонов, проиллюстрирован в качестве примера. В этом случае, что касается вагона номер wwww, в котором сбой происходит в детекторе напряжения, поскольку информация измерений отсутствует, невозможно определять его позицию на основе этой информации; тем не менее, когда позиции других вагонов становятся понятными, можно определять позицию вагона номер wwww способом исключения. Другими словами, можно определять позицию вагона, в котором сбой происходит в детекторе напряжения, как позицию, которая остается после того, как позиции всех других вагонов определены.
Этап, который выполняется в случае, если происходит сбой: обрыв проводов в любой из TCR-схем
На фиг.12 показана схема, иллюстрирующая состояние схемы в случае, если обрыв проводов происходит в TCR-схеме. На фиг.12 случай, когда сбой проводимости вызван посредством обрыва проводов между вагоном номер wwww и вагоном номер xxxx в соединенной паре #2, проиллюстрирован в качестве примера. В этом случае состояние является идентичным состоянию в примере, проиллюстрированном на фиг.6, когда сбой проводимости происходит в автосцепке. Соответственно, первые измеренные напряжения V1 и вторые измеренные напряжения V2 могут быть организованы в группу, указывающую 48 вольт (т.е. группу A), и другую группу, указывающую 0 вольт (т.е. группу B).
На фиг.13 представлена схема для пояснения этапа измерения, который выполняется в случае, если обрыв проводов происходит в TCR-схеме. На фиг.13 в группе A можно распознавать конфигурацию вагона номер uuuu и вагона номер vvvv посредством включения источника питания стабилизированного тока, предусмотренного в вагоне номер wwww. Дополнительно, в группе B можно распознавать конфигурацию вагона номер yyyy и вагона номер zzzz посредством включения источника питания стабилизированного тока в вагоне номер yyyy. В этом случае, что касается вагона номер wwww и вагона номер xxxx, которые размещаются на одной из сторон местоположения обрыва проводов соответственно, невозможно определить их позиции на основе этой информации; тем не менее, аналогично примеру, в котором сбой происходит в вольтметре, можно определять позиции этих вагонов на основе информации, касающейся положений других вагонов.
Как пояснено выше, когда используются система распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему варианту осуществления, можно распознавать позиции вагонов (т.е. физическая позиция каждого из вагонов, указывающая позицию, подсчитываемую с головы железнодорожного состава, к примеру, первый вагон, второй вагон и т.п.), даже если нет закономерности в конфигурациях вагонов железнодорожного состава или в номерах, назначаемых вагонам. Помимо этого, можно распознавать позиции вагонов, которые отвечают надлежащим образом без влияния того, происходит или нет сбой в каком-либо из устройств. В случае если сбой, который происходит в устройствах, является единичным сбоем, можно предполагать позиции вагонов, которые не отвечают надлежащим образом, посредством использования информации, касающейся положений вагонов, которые отвечают надлежащим образом.
Дополнительно, когда используются система распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава согласно настоящему варианту осуществления, можно предоставлять членам бригады железнодорожного состава информацию о конфигурации железнодорожного состава, точно и с высокой надежностью указывающую, например, то, какой вагон имеет сбой или нарушение в работе.
Помимо этого, когда согласно настоящему варианту осуществления используются система распознавания конфигурации железнодорожного состава и устройства распознавания конфигурации железнодорожного состава, нет необходимости структурировать все TCR-схемы как сдвоенную систему. Таким образом можно достигать без большого увеличения затрат способности реагирования на существенную неисправность, такую как сбой проводимости между автосцепками, сбой проводимости в переключателе детектирования конца железнодорожного состава, сбой в источнике питания стабилизированного тока, сбой в детекторе напряжения или обрыв проводов в TCR-схеме.
Кроме того, согласно настоящему варианту осуществления в качестве источника питания используется источник питания стабилизированного тока, что приводит к тому, что ток неизменной величины протекает в TCR-схемах. Таким образом можно подавать ток неизменной величины на контактные поверхности автосцепок вне зависимости от числа вагонов, включенных в железнодорожный состав. Следовательно, можно сохранять контактные поверхности автосцепок в состоянии стабильного и превосходного контактирования. Помимо этого, вне зависимости от числа вагонов, включенных в железнодорожный состав, можно стабильно и непрерывно подавать электрический ток, который является, по существу, неизменным.
В описании настоящего варианта осуществления источник питания, который приводит к тому, что ток неизменной величины протекает в TCR-схемах, сконфигурирован с помощью источника питания стабилизированного тока; тем не менее, допустимо использовать другие типы источников питания, такие как источник стабилизированного напряжения, вместо источника питания стабилизированного тока.
Промышленная применимость
Как пояснено выше, устройства связи для железнодорожных вагонов согласно аспекту настоящего изобретения полезны в качестве изобретения, которое позволяет автоматически распознавать конфигурацию железнодорожного состава без использования закономерностей в конфигурациях железнодорожного состава и в номерах, назначаемых вагонам.
Пояснение номеров ссылок
10 - железнодорожный состав
11 - группы вагонов
12 - автосцепка
17, 17а, 17b - линия передачи
20 - устройство распознавания конфигурации железнодорожного состава
21 - TCR-схема
22 - модуль управления
31 - источник напряжения постоянного тока
32 - источник тока
33, 33а, 33b - переключатель
34, 34а, 34b - резистор
35 - детектор напряжения
41 - переключатель детектирования конца железнодорожного состава