СИСТЕМА ДЛЯ ОПЕРАТИВНОЙ ПЕРЕДАЧИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЙ И ЭЛЕКТРОННЫХ КАРТ НА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ПОЕЗД
SYSTEM FOR REAL-TIME TRANSMISSION OF WARNING AND ELECTRONIC MAPS TO HIGH-SPEED TRAIN

Изобретение относится к системам управления движением на железнодорожном транспорте и передачи данных в сети мобильной связи для организации движения высокоскоростных поездов.
Известно устройство для записи ответственной информации перед выходом в рейс железнодорожного подвижного состава, содержащее блок ввода ответственной информации, включающий в себя клавиатуру, и подключенный выходом к записывающему входу блока памяти ответственной информации, первому входу блока сравнения и первому входу блока задания режима индикации, выход которого подключен к дисплею на пульте машиниста, а второй вход - к выходу блока сравнения, соединенному также с входом сигнализатора, входом запрета записи блока памяти ответственной информации, входу таймера и входу запуска блокировщика клавиатуры, второй вход блока сравнения соединен с выходом блока задания допустимых диапазонов ответственной информации, а выход таймера подключен к входу отключения блокировщика клавиатуры (RU 70204, B60L 15/00, B60K 37/00, 2007).
Недостатком является сложность устройства, отсутствие возможности оперативной передачи ответственной информации во время следования поезда и требование повышенного внимания машиниста.
В качестве прототипа принято устройство обмена данными по радиоканалу между поездным локомотивом и стационарным пунктом, содержащее стационарный комплект, состоящий из радиомодема, блока контролируемых и управляемых объектов, подключенного к стационарному обработчику данных, и локомотивный комплект, состоящий из радиомодема, комплексного локомотивного устройства безопасности, с подключенным к нему блоком датчиков, в стационарный комплект введены последовательно соединенные блок спутниковой навигации, стационарный блок управления и сопряжения, приемник сигнала регистрации, блок памяти номеров поездов, блок определения номера временного слота, выход которого подключен ко второму входу стационарного блока управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно стационарного обработчика данных и радиомодема, а в локомотивный комплект введены блок хранения номеров временных слотов и последовательно соединенные блок спутниковой навигации, формирователь сигнала регистрации и локомотивный блок управления и сопряжения, первый и второй входы/выходы которого соединены с выходами/входами соответственно радиомодема и комплексного локомотивного устройства безопасности, дополнительный выход которого через блок хранения номеров временных слотов подключен ко второму входу локомотивного блока управления и сопряжения, третий вход которого подключен ко второму выходу блока спутниковой навигации (RU 2476342, 61L 27/04, B61L 25/02, 2011).
Недостаток известного технического решения заключается в отсутствии средства передачи информации о временных ограничениях скорости, суточного графика движения поезда и скоростного профиля в систему автоведения скоростного поезда.
Технический результат заключается в повышении эффективности управления высокоскоростным поездом за счет передачи предупреждений и электронных карт, содержащих информацию о временных ограничениях скорости, суточного графика движения поезда и скоростного профиля в систему автоведения скоростного поезда.
Технический результат достигается тем, что у системы для оперативной передачи предупреждений и электронных карт на высокоскоростной поезд, содержащей установленное в диспетчерском пункте управления вычислительное устройство, которое через линию связи соединено с базовыми станциями систем радиосвязи, которые через каналы связи соединены с первым радиомодемом бортового вычислительного блока локомотива поезда, согласно изобретению в диспетчерском пункте управления вычислительное устройство подключено к персональному компьютеру автоматизированного рабочего места оператора и состоит из двух соединенных между собой серверов, при этом один из серверов является основным, а другой - резервным, причем серверы по сети передачи данных соединены с управляемыми блоками хранения данных, в один из которых записаны графики движения поездов, а в другой - информация о временных ограничениях скорости поезда, основной сервер через блок шифрации и дешифрации по сети связи TETRA соединен с базовыми станциями, а резервный сервер через блок шифрации и дешифрации по сети связи GSM соединен с другими базовыми станциями, бортовой вычислительный блок состоит из двух соединенных между собой вычислительных модулей, один из которых является основным и подключен через блок шифрации и дешифрации к первому радиомодему сети связи TETRA, а другой - резервным и подключен через блок шифрации и дешифрации ко второму радиомодему сети связи GSM, выходы вычислительных модулей соединены с соответствующими входами блока контроля и сравнения данных, первый выход которого подключен к локомотивному устройству безопасности, а второй выход соединен с системой автоведения поезда.
Сущность заявленной системы поясняется чертежами. На фиг. 1 показаны средства, размещенные на диспетчерском пункте управления системой для оперативной передачи предупреждений и электронных карт на высокоскоростной поезд; на фиг. 2 - бортовой вычислительный блок системы и на фиг. 3 - алгоритм работы системы.
Система для оперативной передачи предупреждений и электронных карт на высокоскоростной поезд содержит установленное в диспетчерском пункте 1 управления вычислительное устройство 2, которое через линию связи соединено с базовыми станциями 3 систем радиосвязи, которые через каналы связи соединены с первым радиомодемом 4 бортового вычислительного блока 5 локомотива поезда, соединенного с локомотивным устройством 6 безопасности. В диспетчерском пункте 1 управления вычислительное устройство 2, к которому подключен персональный компьютер автоматизированного рабочего места 7 оператора, состоит из двух соединенных между собой серверов 8 и 9. При этом один из серверов 8 является основным, а другой 9 - резервным. Причем серверы 8 и 9 по сети передачи данных соединены с управляемыми блоками хранения данных 10 и 11, в один из которых 10 записаны графики движения поездов, а в другой 11 - информация о временных ограничениях скорости поезда. Основной сервер 8 через блок 12 шифрации и дешифрации по сети 13 связи TETRA соединен с базовыми станциями 3, а резервный сервер 9 через блок 14 шифрации и дешифрации по сети 15 связи GSM соединен с другими базовыми станциями 3. Бортовой вычислительный блок 5 состоит из двух соединенных между собой вычислительных модулей 16 и 17 и соединен с системой 18 автоведения поезда. Один из вычислительных модулей 16 является основным и подключен через блок 19 шифрации и дешифрации к первому радиомодему 4 сети 13 связи TETRA, а другой 17 - резервным и подключен через блок 20 шифрации и дешифрации ко второму радиомодему 21 сети 15 связи GSM.
Выходы вычислительных модулей 16 и 17 соединены соответствующими входами блока 22 контроля и сравнения данных, первый выход которого подключен к локомотивному устройству 6 безопасности, а второй выход соединен с системой 18 автоведения поезда.
Система для оперативной передачи предупреждений и электронных карт на высокоскоростной поезд работает следующим образом.
Система разработана для передачи на высокоскоростной поезд информации о временных ограничениях скорости из системы АСУВОП-2 и информации для системы автоведения по радиоканалам стандартов GSM и TETRA. Бортовое оборудование системы представляет собой бортовой вычислительный блок 5 (БВБ), устанавливаемый в головные вагоны высокоскоростного поезда. Защита информации обеспечивается криптографическими средствами. На каждый БВБ 5 устанавливается ViPNet клиент, обеспечивающий безопасную передачу информации по радиоканалу TETRA, к которому подключен основной вычислительный модуль 16, и радиоканалу GSM, к которому подключен резервный вычислительный модуль 17. Для взаимодействия с ViPNet клиентами БВБ 5 используются ViPNet координаторы УДИС ИВЦ, к которым подключено стационарное оборудование.
Радиоканал TETRA является основным для подключения бортового оборудования, радиоканал GSM - резервным. Информация по обоим каналам передается в режиме пакетной передачи данных.
При работе в сети 13 связи TETRA БВБ 5 подключается к сети с помощью первого радиомодема 4, например, типа РВС 1-15, установленного в высокоскоростном поезде. Каждый радиомодем 4 или 21, установленный в поезде, имеет уникальный идентификатор, который занесен в базу данных сервера коммутации TETRA S-300. После успешной идентификации в сети БВБ 5 присваивается динамический IP адрес и маршрутизируется трафик с устройства в подсеть стационарного оборудования.
Подключение к сети 15 связи GSM выполняется через сеть передачи данных технологической ремонтно-оперативной радиосвязи (СПД РОРС GSM). В БВБ 5 устанавливается sim-карта закрытой группы, закрепленной за сетью РОРС GSM. В результате успешной авторизации БВБ 5 присваивается статический IP адрес, закрепленный за sim-картой в системе биллинга РОРС GSM, и маршрутизирует трафик с устройства на УДИС и далее, ViPNet координатор УДИС маршрутизирует трафик на стационарное оборудование системы.
Взаимодействие вычислительных модулей 16 и 17 с локомотивным устройством 6 безопасности и системой 18 автоведения поезда осуществляется с помощью блока 22 контроля и сравнения данных для обеспечения работоспособности системы при формировании ответственной информации для движения высокоскоростного поезда. Данные о скорости поезда, формируемые БВБ 5, для локомотивного устройства 6 безопасности рассчитываются на вычислительных модулях 16 и 17 и далее передаются в блок 22 контроля и сравнения данных.
Для выполнения функций, реализуемых системой, стационарное оборудование увязывается со следующими базами данных:
БД НГДП - база данных нормативного графика движения поезда для получения актуального расписания движения в блоке 10;
АСУВОП-2 - автоматизированная система учета, выдачи и отмены предупреждений для получения своевременных ограничений скорости движения в блоке 11.
Базы данных периодически обновляются в управляемых блоках хранения данных 10 и 11 и поступают в вычислительное устройство 2.
В диспетчерском пункте 1 управления к вычислительному устройству 2 подключен персональный компьютер автоматизированного рабочего места 7 оператора. Вычислительное устройство 2 состоит из двух соединенных между собой серверов 8 и 9. Использование двух серверов позволяет увеличить показатели надежности функционирования системы.
К серверам 8 и 9 вычислительного устройства 2 подключены по сети передачи данных блоки хранения данных 10 и 11, отвечающие за хранение графика движения поездов и за хранение информации о временных ограничениях скорости. Серверы 8 и 9 имеют возможность сохранять актуальную информацию о суточных графиках движения высокоскоростных поездов и временных ограничениях скорости для высокоскоростных поездов (ВСП).
Серверы 8 и 9 подключены к блокам 12 и 14 шифрации и дешифрации для шифрации исходящей информации и дешифрации входящей информации, передаваемой через магистральные сети связи базовыми станциями 3 соответственно в сети 13 связи TETRA и сети 15 связи GSM.
БВБ 5 представляет собой оборудование высокоскоростного поезда и включает два вычислительных модуля 16 и 17, два радиомодема 4 и 21 и два блока 18 и 19 шифрации и дешифрации, отвечающих соответственно за шифрацию исходящей информации и дешифрацию входящей информации из сетей связи 13 и 15 TETRA и GSM. Использование двух сетей радиосвязи позволяет увеличить показатель надежности функционирования системы.
Использование двух сетей радиосвязи позволяет увеличить показатель надежности функционирования системы. Принцип определения рабочего радиоканала следующий:
контроль соединения в каждом канале выполняется на основе отправки/приема сообщений «Координаты» и «Состояние канала» каждые 5 секунд. После приема сообщения запускается таймер, который обнуляется при получении нового сообщения;
программные модули отвечают за контроль наличия соединения, пересылку сообщений в соседний канал, формирование сообщений для отправки;
загрузка файла с расписанием движения, временных ограничений скорости и передача дополнительных сообщений осуществляются только по основному каналу;
при включении основным каналом считается канал, работающий по сети TETRA. Резервным каналом считается канал, работающий по сети GSM (при условии, что успешно прошла настройка каждого радиомодема и перевод в пакетный режим);
после инициализации канала связи сообщение передается по каналу TETRA. При получении сообщения по каналу TETRA в пределах 10 секунд от момента отправки начинается отправка сообщения каждые 5 секунд и прием сообщения по двум каналам: TETRA и GSM;
при отсутствии ответа по каналу TETRA в течение 10 секунд БВБ 5 должен послать сообщение по каналу GSM;
если по какому-нибудь каналу не поступают сообщения в течение 2 минут, то выполняется перезагрузка радиомодема;
любое сообщение (за исключением состояния канала), поступающее в программные модули от радиомодемов, должно быть передано в специальные модули (на чертежах не показаны).
Канал считается работоспособным, если от момента принятия последнего сообщения прошло не более 10 секунд.
Кроме того, БВБ 5 взаимодействует с локомотивным устройством 6 безопасности для передачи информации о временных ограничениях скорости (ВОС) и системой 18 автоведения поезда для загрузки графика движения поезда и отображения машинисту сведений об успешной записи данных.
Оператор системы с автоматизированного рабочего места 7 оператора (АРМ 7) выполняет проверку расписания движения поезда и при необходимости вносит корректировки и формирует скоростной профиль движения высокоскоростного поезда. Оператор АРМ 7 настраивает график движения ВСП с определенными номером рейса и линии (например, СПБ-МСК, МСК-СПБ, МСК-НН, НН-МСК) не позднее чем за 15 минут до отправления поезда.
Машинист ВСП запускает бортовое оборудование и вводит параметры рейса (номер рейса, номер пути, идентификатор машиниста). После ввода параметров рейса БВБ 5 автоматически подключается по сети стандарта TETRA или GSM к стационарному оборудованию и регистрируется на сервере 8 или 9 вычислительного устройства 2 в диспетчерском пункте 1 управления.
В случае успешной регистрации вычислительное устройство 2, используя информацию блоков хранения данных 10 и 11, отправляет актуальные график движения и список ВОС в виде архивированного файла для системы 18 автоведения поезда (АП 18), а также в виде отдельного сообщения со списком ВОС для передачи в БВБ 5 и локомотивное устройство 6 безопасности. После передачи конфигурационного файла АП 18 по радиоканалу в БВБ 5 осуществляется его разархивация.
В случае наличия ВОС в составе конфигурационного файла АП 18 на экране локомотивного устройства 6 безопасности индицируется таблица ВОС, которую машинист должен подтвердить или отклонить в течение фиксированного интервала времени. Отображение ВОС сопровождается звуковым сигналом для привлечения внимания машиниста.
Формирование информации для системы автоведения, в которую входят действующие скорости и график движения, производится с помощью специально разработанного для данной системы АРМ, который установлен в Северо-Западной Дирекции скоростного сообщения.
Эффективность системы для оперативной передачи предупреждений и электронных карт на высокоскоростной поезд заключается в создании передачи предупреждений и электронных карт по сети радиосвязи в систему автоведения высокоскоростного поезда в виде следующей информации: временные ограничения скорости, скоростной профиль и график движения поезда, который устанавливается для маршрута следования высокоскоростного поезда.