Автоматизированная система контроля технического состояния локомотивных радиостанций
AUTOMATED CONTROL SYSTEM OF TECHNICAL CONDITION OF LOCOMOTIVE RADIO STATIONS

Изобретение относится к технике связи, в частности к системам технологической радиосвязи на железнодорожном транспорте, и может использоваться для контроля состояния эксплуатируемых локомотивных радиостанций как в пути следования локомотива, так и при технических осмотрах и текущих ремонтах в локомотивном депо.
Известна система мониторинга локомотивных радиостанций цифровой системы радиосвязи, содержащая в локомотивной радиостанции блок контроля состояния радиостанции, блок установки номера поезда/локомотива, блок контроля канала, приемопередатчик, соединенный по радиоканалу с базовыми станциями, соединенными с центром коммутации цифровой системы радиосвязи, к которому подключается сервер управления сетью, сервер служебных сообщений, соединенный входом с центром коммутации, а выходом с сетью передачи данных единой системы мониторинга и администрирования (ЕСМА) (RU 2407243 C1, H04W 64/00, 20.12.2010).
Локомотивная радиостанция дополнительно включает блок спутникового позиционирования, управляющий контроллер для взаимного обмена информацией с блоком контроля состояния радиостанции, блоком установки номера поезда/локомотива, блоком контроля канала.
Система обеспечивает контроль и видеонаблюдение на экране монитора ЕСМА технического состояния локомотивных радиостанций с указанием конкретных неисправных блоков.
Однако в известной системе не предусмотрен мониторинг локомотивных радиостанций и оценка их основных параметров сертифицированными приборами.
Наиболее близким аналогом является система мониторинга аналоговых локомотивных радиостанций (С.В. Филиппов, «Мониторинг локомотивных радиостанций», ж. «Автоматика, связь, информатика», №3, 2013 г., с 45-48). Известная система осуществляет проверку состояния радиостанций в пути следования тягового подвижного состава на автоматических контрольных пунктах (АКП). В состав каждого АКП входят компьютер с программой тестирования, стационарные радиостанции поездной радиосвязи гектометрового (ГМВ) и метрового (MB) диапазонов, устройство сопряжения. АКП подключаются с помощью сети передачи данных к сети передачи данных IntraNet железной дороги.
Система мониторинга позволяет:
- определять дальность радиосвязи с локомотивом в пути его следования на передачу и прием информации;
- оценивать девиацию частоты локомотивных радиостанций;
- обнаруживать отказы радиостанций в пути следования локомотивов;
- выявлять случаи внесения в график исполненного движения неверных бортовых номеров локомотива;
- использовать результаты мониторинга для анализа и определения состояния радиостанций в спорных ситуациях.
В известной системе результаты мониторинга передают в автоматизированную систему «АС радиосвязи», которая при обнаружении техническими средствами АКП неисправности автоматически рассылает электронные сообщения дежурным по мониторингу.
Однако в известной системе работоспособность локомотивных радиостанций в пути следования определяется по уровню сигнала на выходе стационарной радиостанции несертифицированными приборами, а в зависимости от местонахождения поезда на участке без конкретизации состояния блоков локомотивных радиостанций. При этом если связь обеспечивается с дальними блок-участками, состояние радиостанции признается как отличное и хорошее, с ближними - удовлетворительное и неудовлетворительное. Если связь устанавливается только в пределах станции - плохое. Такая оценка не позволяет четко установить состояние локомотивной радиостанции и оперативно определить конкретные повреждения ее узлов и блоков.
Кроме того, при подтверждении неисправности дежурные по мониторингу оповещают поездных диспетчеров и дежурных по станции по пути следования поезда, после чего принимаются меры по отцепке локомотива и проверке локомотивной радиостанции на контрольном пункте. Все это замедляет процесс восстановления работоспособности локомотивных радиостанций и, в конечном счете, увеличивает продолжительность перевозочного процесса.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание автоматизированной системы контроля (АСК) технического состояния аналоговых локомотивных радиостанций в пути следования и во время проведения предрейсового контроля в локомотивном депо, обеспечивающей сбор полных данных об объекте мониторинга за счет взаимодействия с информационно-управляющими системами в дорожном диспетчерском центрах; измерения параметров локомотивных радиостанций во время передачи данных с локомотива сертифицированными приборами; измерение помех, пеленгование радиосредств в диапазонах частот, отведенных для железнодорожного транспорта, сертифицированными приборами, оперативный контроль информации о состоянии локомотивной радиостанции в АРМ-ax дорожного и регионального центров связи и передача данных об отказе в средства мониторинга и администрирования ЕСМА.
Технический результат заключается в повышении оперативности контроля состояния аналоговых локомотивных радиостанций, снижении его стоимости за счет централизации контроля технического состояния.
Технический результат достигается тем, что автоматизированная система контроля технического состояния локомотивных радиостанций содержит сервер обработки данных, сервер центра контроля дорожный, формирователь баз данных центра контроля дорожного, аппаратно-программное устройство автоматизированного рабочего места дежурного центра контроля дорожного, автоматизированные пункты контроля в депо и на станции, каждый из которых включает последовательно соединенные измерительный комплекс сигналов и помех, блок обработки и системный блок, выход которого подключен к управляющему входу измерительного комплекса сигналов и помех, а вход/выход - к локальной IP - сети контроля локомотивных радиостанций, причем каждый автоматизированный контрольный пункт в депо включает также приемопередатчики метрового и гектометрового диапазонов, подключенные к входам/выходам его системного блока, их зоны покрытия и зоны покрытия измерительного комплекса сигналов и помех совпадают с зоной покрытия устройства предрейсового контроля в локомотивном депо, входы/выходы системного блока каждого автоматизированного контрольного пункта на станции подключены к стационарным радиостанциям метрового и гектометрового диапазонов через интерфейс ТУ-ТС, входы/выходы сервера центра контроля дорожного подключены к выходам/входам сервера обработки данных, формирователя базы данных, аппаратно-программного устройства автоматизированного рабочего места дежурного центра контроля дорожного, к сети передачи данных для взаимодействия с серверами автоматизированной системы «Электронный паспорт локомотива» и единой системы мониторинга и администрирования, а также к локальной IP - сети контроля локомотивных радиостанций для взаимодействия с аппаратно-программными устройствами автоматизированных рабочих мест дежурных региональных центров связи, другие входы/выходы сервера обработки данных подключены к сети передачи данных для информационного взаимодействия с сервером автоматизированной информационно-управляющей системы железнодорожного транспорта.
Измерительный комплекс сигналов и помех включает последовательно соединенные антенный коммутатор, измерительный приемник и поисковый блок, выход которого является выходом измерительного комплекса сигналов и помех, и подключенные к антенному коммутатору антенны метрового и гектометрового диапазонов.
Измерительный комплекс сигналов и помех может включать также антенну пеленгационную, подключенную к соответствующему входу антенного коммутатора.
Автоматизированные пункты контроля в локомотивном депо могут включать пульт управления для возможности осуществления контроля локомотивных радиостанций в ручном режиме оператором в случае экстренных ситуаций.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема автоматизированной системы контроля технического состояния локомотивных радиостанций.
Автоматизированная система контроля технического состояния локомотивных радиостанций содержит сервер 1 обработки данных, сервер 2 центра контроля дорожный, формирователь 3 баз данных центра контроля дорожного, аппаратно-программное устройство автоматизированного рабочего места 4 дежурного центра контроля дорожного, автоматизированные пункты 5 и 6 контроля в локомотивном депо и на станции (АКП-Д 5 и АКП-С 6), каждый из которых включает последовательно соединенные измерительный комплекс 7 сигналов и помех (ИКСП 7), блок 8 обработки и системный блок 9, выход которого подключен к управляющему входу ИКСП 7, а вход/выход - к локальной IP - сети 10 контроля локомотивных радиостанций 11, и блок питания (на чертеже не показан), причем каждый АКП-Д 5 включает также приемопередатчики 12 и 13 метрового и гектометрового диапазонов и пульт 14 управления, при этом другие входы/выходы системного блока 9 каждого АКП-С 6 подключены к стационарным радиостанциям 15 и 16 метрового и гектометрового диапазонов через интерфейс ТУ-ТС (на чертеже не показан), входы /выходы системного блока 9 каждого АКП-Д 6 подключены к приемопередатчикам 12 и 13 метрового и гектометрового диапазонов, их зоны покрытия и зоны покрытия измерительных комплексов 7 сигналов и помех АКП-Д 6 совпадают с зоной покрытия устройства предрейсового контроля локомотивных депо (на чертеже не показан), соответствующие входы/выходы сервера 2 центра контроля дорожного подключены непосредственно к выходам/входам сервера 1 обработки данных, формирователя 3 базы данных, аппаратно-программного устройства автоматизированного рабочего места 4 дежурного центра контроля дорожного, к сети 17 передачи данных для информационного взаимодействия с серверами 18 и 19 соответственно автоматизированной системы «Электронный паспорт локомотива» и единой системы мониторинга и администрирования (сервер 18 АС ЭП и сервер 19 ЕСМА) и к локальной IP - сети 10 для информационного взаимодействия с аппаратно-программные устройства автоматизированных рабочих мест 20 дежурных региональных центров связи сети, другие входы/выходы сервера 1 обработки данных подключены к сети 17 передачи данных для информационного взаимодействия с сервером 21 автоматизированной информационно-управляющей системы железнодорожного транспорта (сервер 21 АС ИУС).
Измерительный комплекс 7 сигналов и помех включает последовательно соединенные антенный коммутатор, измерительный приемник и поисковый блок, выход которого является выходом измерительного комплекса 7 сигналов и помех, и подключенные к входам антенного коммутатора антенну пеленгационную и антенны метрового и гектометрового диапазонов (на чертеже не показаны).
Сервер 2 с помощью сервера 1 обработки данных в режиме реального времени информационно взаимодействует с информационными ресурсами сервера 21 АС ИУС, взаимодействующего с ГИД «Урал», АПК-ДК, ДЦ «Сетунь», ДЦ «ЮГ» и др., для получения информации о местонахождении подвижного состава на различных участках дороги. Кроме того, сервер 2 по сети 17 передачи данных взаимодействует с сервером 18 АС ЭП для получения данных о радиосредствах на локомотивах и подвижном составе, обращающихся на различных участках железной дороги, с сервером 19 ЕСМА для оперативной передачи актуальной информации о работоспособности контролируемых локомотивных радиостанций 11 и статистики выполненных проверок.
Сервер 2 инициирует проверку локомотивных радиостанций путем передачи по IP - сети 10 управляющих команд АКП-Д 5 и АКП-С 6.
Формирователь 3 баз данных на основании полученных данных от сервера 2 обеспечивает формирование обновляемой в режиме реального времени базы данных радиосредств на локомотивах и подвижном составе, статистической базы данных о состоянии контролируемых локомотивных радиостанций в пределах дорожной зоны обслуживания кругов поездной радиосвязи, базы данных состояния и инвентаризации АКП-Д 5, АКП-С 6, ИКСП 7 и АРМ 20 РЦС.
Аппаратно-программное устройство АРМ 4 дежурного центра контроля дорожного программно интегрировано в сервер 2. Графический интерфейс АРМ 4 в табличной форме может представлять следующую информацию:
- наименование РЦС, наименование станции (для АКП-С6) или депо (для АКП-Д5), в зоне ответственности которых находится проверяемая локомотивная радиостанция;
- дата и время проверки радиостанций;
- номер и серия локомотива;
- депо приписки локомотива;
- направление движения локомотива;
- номер и тип проверяемой радиостанции;
- дата установки локомотивной радиостанции;
- результаты контроля технического состояния радиостанций (обобщенные - норма/не норма, и расширенные с указанием конкретной неисправности);
- результаты измерения с измерительного комплекса по анализу сигналов и помех;
- результаты о соответствии типа локомотивной радиостанции инфраструктуре участка (обобщенные - соответствует/не соответствует, и расширенные - с указанием конкретного неиспользуемого частотного диапазона);
- факт проведения сеанса переговоров и обмена данными между локомотивной радиостанцией и АКП-Д 5, АКП-С 6.
Аппаратно-программное устройство АРМ 4 дежурного центра контроля дорожного ведет обработку информации, получаемой от ИКСП 7, для анализа сигналов и помех и представляет ее в отдельной экранной форме.
Автоматизированная система контроля технического состояния локомотивных радиостанций функционирует следующим образом.
При контроле состояния локомотивной радиостанции в пути следования сервер 1 обработки данных с периодичностью один раз в 20 сек по сети 17 передачи данных посылает запрос в сервер 21 АС ИУС о местоположении подвижного состава (приближение, подход или прибытия) на участках железных дорог, на которых осуществляется проверка локомотивных радиостанций. Полученную информацию сервер 1 обрабатывает и направляет в сервер 2.
Данные о номере подвижного состава сервер 2 передает по сети 17 передачи данных в сервер 18 АС ЭП, а данные о местонахождении локомотива подвижного состава направляет в формирователь 3.
Сервер AC 18 ЭП включает базу данных электронных паспортов (ЭП) локомотивов, в которых отражены основные технические и эксплуатационные характеристики, сведения о комплектности, техническом состоянии, месте эксплуатации, проводимых ремонтах, как самого локомотива, так и его паспортизированного оборудования (Регламент работы с автоматизированной системой "Электронный паспорт локомотива", часть 2, от 20 января 2012 г. N 75р, http://jd-doc.ru/2012/yanvar2012/2335-ot-20-yanvarya-2012-g-n-75r2). В ответ на запрос сервер АС 18 ЭП направляет ему данные электронного паспорта локомотивной радиостанции, установленный на борту локомотива подвижного состава. Электронный паспорт локомотивной станции содержит, в том числе, бортовой номер локомотива и депо приписки, дату установки радиостанции, тип радиостанции.
Сервер 2 обрабатывает полученные от сервера данные АС 18 ЭП и направляет их в формирователь 3.
По местоположению локомотива сервер 2 определяет номер ближайшего к локомотиву АКП-С 6, формирует управляющие команды для включения его программы тестирования в зависимости от типа локомотивной радиостанции, которые передает по IP сети 10 на вход его системного блока 9.
Системный блок 9 АКП-С6, получив команду на тестирование, формирует сигнальные коды «ТЕСТ 2»** или «ТЕСТ 3»***, аналогичные сигнальным кодам, используемым в известном устройстве контроля СТОР-1МК, предназначенном для оперативного предрейсового дистанционного контроля локомотивных радиостанций (Устройство контроля локомотивных радиостанций СТОР-1МК, ЯУИШ.464424.002-24ТУ, http://www.apogey.vrn.ru/menu_products/Apg_Stor-1mk.html). Передача сигнального кода от системного блока 9 АКП-С 6 на локомотивную радиостанцию 11 осуществляется через стационарные радиостанции 16 или 15 поездной радиосвязи ГМВ и MB диапазонов с подачей сигнал от АКП-С6 через интерфейс ТУ-ТС. Сигнальные коды инициализируют систему контроля локомотивной радиостанции 11.
Контроль локомотивной радиостанции 11 в режимах «Тест 2» и «Тест 3» осуществляется на любом из каналов в ГМВ или MB диапазоне волн в зависимости от типа локомотивной радиостанции путем обмена сигналами взаимодействия по радиоканалу на выделенном для контроля канале рабочей сетки радиочастот. При контроле оценивается прохождение сигналов взаимодействия по MB или ГМВ диапазонам, соответствие девиации частоты при посылке вызова допустимому значению, работоспособность НЧ тракта радиостанции, исправность проверяемой радиостанции по результатам ее самоконтроля в режиме ТЕСТ 1.
При считывании результаты тестирования локомотивной радиостанции стационарные радиостанции 15 или 16 поездной радиосвязи передают в системный блок 9 АКП-С 6. При этом системный блок 9 активизирует ИКСП 7 АКП-С 6, который осуществляет прием передаваемых локомотивной радиостанцией 11 сигналов и измерение их параметров, а именно измерение девиации частоты, точности несущей частоты, полосы излучаемых частот, напряженности поля и др.
Результаты измерений ИКСП 7 АКП-С 6 направляет в блок 8 АКП-С 6 для соответствующей обработки данных. Обработанные данные блок 8 передает в системный блок 9 АКП-С 6. Системный блок 9 формирует сообщение о результатах тестирования локомотивной радиостанции 11 и измерения параметров сигналов и передает его по IP сети 10 в сервер 2.
Сервер 2 анализирует полученные данные о результатах контроля состояния локомотивных радиостанций в пути следования и формирует для каждой их них пакет информации, содержащей:
- дату и время инициализации теста,
- дату и время завершения теста;
- дату и время обращения к серверу 18 АС ЭПЛ;
- дату и время формирования массива «Название Участка», на основании которого проводилась проверка;
- серию локомотива в текстовом виде;
- 4-значный (цифровой) бортовой номер локомотива;
- 4-значный (цифровой) номер поезда;
- 5-значный (цифровой) код станции, к которой прилегает занятый блок-участок, название блок-участка (текстовое);
- 8-значные (цифровые) идентификаторы секций локомотива;
- 4-значные (цифровые) коды радиостанций соответствующей секции локомотива для передачи по радиоканалу;
- наименование депо приписки локомотива (текстовое);
- дату установки радиостанции (цифровое);
- тип радиостанции (текстовый);
- идентификатор АКП-С, осуществившего проверку;
- идентификатор ИКСП, проводившего проверку;
- результаты проверки радиостанции.
Сформированный пакет информации сервер 2 направляет в формирователь 3 для формирования базы данных о состоянии контролируемых радиостанций на дорожном уровне, а также на аппаратно-программное устройство АРМ 4 дежурного центра контроля дорожного для наглядного отображения результатов контроля локомотивных радиостанций.
При обнаружении отклонения параметров сигналов локомотивных радиостанций 11 от нормируемых значений или неисправности локомотивной радиостанции в пути следования сервер 2 направляет пакет информации в сервер 19 ЕСМА 8, а также по IP сети 10 на аппаратно-программное устройство автоматизированного рабочего места 20 регионального центра связи, в пределах зоны обслуживания которого обнаружена неисправная локомотивная радиостанция 11.
В депо при выходе локомотива в рейс в соответствии с принятым регламентом на железной дороге в основном по инициативе машиниста осуществляют предрейсовый дистанционный контроль локомотивной радиостанции с помощь устройства оперативного предрейсового дистанционного контроля, например, с помощью устройства контроля CTOP-1МК. При этом системный блок 9 АКП-Д 5, установленный в депо, находится в режиме приема сигналов от устройства оперативного предрейсового дистанционного контроля и от локомотивной радиостанции 11. С помощью одного из приемопередатчиков 12 или 13 в зависимости от вида локомотивной радиостанции 11 системный блок 9 считывает ее номер и передает данные о нем по IP сети 10 в сервер 2, который направляет его по сети 17 передачи данных в сервер 18 АС ЭП.
При подтверждении наличия данных в сервере 18 АС ЭП по этому номеру локомотивной радиостанции 11 паспортных данных сервер 2 по IP сети 10 передает адресную сигнальную кодограмму в системный блок 9 АКП-Д 5 для осуществления приема результатов тестирования локомотивной радиостанции автоматическим контрольным пунктом АКП-Д 5. и измерения параметров сигналов радиостанции ИКСП 7 АКП-Д 5.
При считывании результатов тестирования локомотивной радиостанции 11 приемопередатчиком 12 или 13 системный блок 9 АКП-Д 5 активизирует ИКСП 7 АКП-Д 5, который осуществляет прием передаваемых локомотивной радиостанцией 11 сигналов и измерение их параметров, а именно, измерение девиации частоты, точности несущей частоты, полосы излучаемых частот, напряженности поля и др.
Результаты измерений ИКСП 7 АКП-Д 5 направляет в блок 8 АКП-Д 5 для соответствующей обработки данных. Обработанные данные блок 8 передает в системный блок 9 АКП-С 5. Системный блок 9 формирует сообщение о результатах тестирования локомотивной радиостанции 11 и измерения сигналов и помех и передает его по IP сети 10 в сервер 2.
Сервер 2 анализирует полученные данные о результатах контроля состояния локомотивных радиостанций в депо и формирует для каждой их них пакет информации, содержащей:
- дату и время инициализации теста;
- дату и время завершения теста;
- дату и время обращения к АС 18 ЭП;
- 4-значный (цифровой) бортовой номер локомотива;
- наименование депо приписки локомотива (текстовое);
- дату установки радиостанции (цифровое);
- тип радиостанции (текстовый);
- идентификатор АКП-Д, осуществившего проверку;
- идентификатор ИКСП, проводившего проверку;
- результаты проверки радиостанции.
Сформированный пакет информации сервер 2 направляет в формирователь 3, а также на аппаратно-программное устройство АРМ 4 дежурного центра контроля дорожного.
При обнаружении отклонения параметров сигналов локомотивных радиостанций 11 от нормируемых значений или неисправности локомотивной радиостанции в пути следования сервер 2 направляет пакет информации в сервер 19 ЕСМА и по IP сети 10 на аппаратно-программное устройство автоматизированного рабочего места 20 регионального центра связи, в пределах зоны обслуживания которого обнаружена неисправная локомотивная радиостанция.
Кроме того, в системе предусмотрена возможность с аппаратно-программного устройства АРМ 4 или АРМ 18 установить ИКСП 8 как АКП-С 5, так и АКП-С 6 в режим сканирования сигналов во всех радиочастотных диапазонах, эксплуатируемых на железной дороге, для анализа помех и спектра излучаемых частот, параметров модуляции радиосредств сторонних излучателей; идентификации радиосредств (соответствия локомотивных радиосредств стационарным), поиска неустановленных радиосредств и пеленгации источников радиоизлучений.
В этом случае дежурный по центру контроля или дежурный регионального центра связи вводит соответствующую команду аппаратно-программному устройству АРМ 4 или АРМ 19, которое формирует соответствующий сигнал управления и направляет его в север 2 для передачи в системный блок 9 АКП-С 6 и АКП-Д 5 для активизации работы ИКСП 7 в режиме сканирования сигналов во всех радиочастотных диапазонах, эксплуатируемых на железной дороге, поиска неустановленных радиосредств и пеленгации источников радиоизлучений.
Таким образом, предлагаемая система осуществляет оперативный контроль технического состояния локомотивных радиостанций и соответствие параметров сигналов радиостанции нормированным значениям, что позволяет сократить число вызванных неисправностями локомотивных радиостанций нештатных ситуаций, таких как нарушение графика движения поездов, снижение значений участковой скорости и т.п.