Средство синхронизации, связи и дистанционного управления электропоезда

Полезная модель относится к средствам обеспечения контроля движения электропоездов и может быть использована в системах управления движением электропоездов с повышенной скоростью.
Известно средство связи и синхронизации в составе системы связи и дистанционного управления для скоростного электропоезда, включающее процессор с подключенным к нему приемником спутниковой навигационной системы, соединенным с антенной, к которой подключен модем, соединенный с процессором через блок шифрации и дешифрации, при этом средство связи и синхронизации взаимодействует через CAN интерфейс с блоком микропроцессорной системы управления и диагностики (МПСУиД), а посредством высокоскоростного интерфейса Ethernet - с блоком системы технического зрения (RU 2754376 С1, B61L 27/00, 01.09.2021).
Недостатками известного средства связи и синхронизации являются:
использование CAN интерфейса для взаимодействия с блоком МПСУиД, что не позволяет реализовать высокоскоростной метод передачи управляющих команд от центра дистанционного контроля и управления (ЦДКУ) параллельно с передачей большого объема диагностических данных от блока МПСУиД;
недостаточная надежность приема сигналов точного спутникового времени при неблагоприятных условиях.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей за счет использования сети Ethernet для взаимодействия с бортовым устройством безопасности, бортовыми модулями системы определения препятствий и МПСУиД, а также для взаимодействия через защищенную сеть беспроводного канала электропоезда с ЦДКУ для контроля режимов работы, в повышении надежности приема сигналов точного спутникового времени при неблагоприятных условиях за счет использования двухканального приемника навигационных сигналов.
Технический результат достигается тем, что средство синхронизации, связи и дистанционного управления электропоезда содержит два модуля, каждый из которых включает процессор и интерфейсный блок, причем один из модулей содержит соединенный с процессором двухканальный приемник навигационных сигналов, входы которого подключены к антеннам для приема сигналов спутниковой навигационной системы, процессоры модулей взаимодействуют между собой непосредственно, каждый из них подключен через свой интерфейсный блок к сети Ethernet для взаимодействия по разным протоколам обмена с бортовым устройством безопасности, бортовыми модулями системы определения препятствий и микропроцессорной системы управления и диагностики, а также для подключения к защищенной сети беспроводного канала связи электропоезда с центром дистанционного контроля и управления.
В качестве источников питания средства синхронизации, связи и дистанционного управления использует бортовую сеть питания электропоезда или автономные источники питания для каждого модуля.
Суть предложения поясняется на фиг. 1-4. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого средства, на фиг. 2 - алгоритм обработки сообщений программного обеспечения каждого процессора, на фиг. 3 - алгоритм пересчета относительной координаты ближайшего препятствия в линейную железнодорожную координату, на фиг. 4 - алгоритм выбора режима работы.
Средство синхронизации, связи и дистанционного управления для электропоезда содержит два модуля А и Б.
Модуль А включает процессор 1, интерфейсный блок 2 и соединенный с процессором 1 двухканальный приемник 3 навигационных сигналов, входы которого подключены к антеннам 4 и 5 для приема сигналов спутниковой навигационной системы.
Модуль Б содержит процессор 6 с платой 7 расширения и интерфейсный блок 8.
Процессоры 1 и 6 модулей А и В взаимодействуют между собой непосредственно, при этом каждый из них через свой интерфейсный блок 2 и 8 соответственно подключены к сети Ethernet для взаимодействия с бортовым устройством безопасности, бортовыми модулями системы определения препятствий и микропроцессорной системы управления и диагностики (МПСУиД), и к защищенной сети беспроводного канала связи электропоезда с центром дистанционного контроля и управления (ЦДКУ), причем для взаимодействия процессоры 1 и 6 используют разные протоколы обмена.
Процессоры 1 и 6, интерфейсные блоки 2 и 8 подключены соответственно к блокам 9 и 10 питания.
Средство синхронизации, связи и дистанционного управления размещают на локомотиве электропоезда. Предлагаемое средство выполняет функции шлюза и арбитра потоков данных между бортовыми модулями системы определения препятствий и МПСУиД, бортовым устройством безопасности, а также ЦДКУ. Арбитраж осуществляется на основе контроля режима работы средства.
Средство синхронизации, связи и управления функционирует следующим образом.
В режиме реального времени во время движения электропоезда от навигационного приемника 3 процессор 1 получает точное время. Значение точного времени процессор 1 передает в процессор 6, а также через интерфейсный блок 2 по сети Ethernet в модуль системы определения препятствий для обеспечения синхронизации с точностью не более 1 мс относительно точного времени процессоров 1 и 6.
Использование двухканального приемника 3 навигационных сигналов позволяет повысить отношение сигнал/шум, что повышает надежность приема сигналов в неблагоприятных условиях. За счет наличия двух каналов в приемнике 3 один канал используется для обработки информации о местоположении спутника, а второй канал - для поиска и захвата сигналов очередного спутника. Кроме того, в двухканальных приемниках используются вычислительные алгоритмы, исключающие влияние неточности хода его часов.
При этом процессоры 1 и 6 независимо друг от друга обмениваются сообщениями через соответственно интерфейсные блоки 2 и 8 по сети Ethernet с модулями микропроцессорной системы управления и диагностики электропоезда и системы определения препятствий, бортовой системой безопасности и с защищенной сетью беспроводного канала связи электропоезда для взаимодействия с пультом машиниста дистанционного управления стационарного центра дистанционного контроля и управления по радиоканалу (на фиг. 1 не показано). Обмен информации процессоры 2 и 6 осуществляют в режиме реального времени по разным протоколам обмена.
Процессоры 1 и 6 от бортового устройства безопасности получают данные, включающие информацию о текущей линейной координате, о команде машиниста на смену режима управления электропоезда и о текущем режиме управления, от модуля микропроцессорной системой управления и диагностики электропоезда - информацию о текущем режиме управления и состоянии систем и агрегатов электропоезда, от модуля системы определения препятствий - об обнаруженных препятствиях.
На основании полученных данных каждый из процессоров 1 и 6 выбирает режим работы, вычисляет линейную координату обнаруженного препятствия, формирует и передает через интерфейсный блок 2 и 8 соответственно информацию о состоянии оборудования средства синхронизации, связи и дистанционного управления и модуля системы определения препятствий в модуль микропроцессорной системы системой управления и диагностики электропоезда и в бортовое устройство безопасности. Кроме того, в бортовое устройство безопасности, например в БЛОК передают также данные о координате остановки перед препятствием; о происходящих событиях для последующего отображения на экране машиниста.
Процессоры 1 и 6 обеспечивают транслирование команд режима дистанционного управления, полученных по защищенной беспроводной сети связи электропоезда от центра дистанционного контроля и управления по соответствующему протоколу взаимодействия, и осуществляют их передачу в модуль микропроцессорной системы управления и диагностики.
Кроме того, процессоры 1 и 6 обеспечивают контроль временных меток отправки и приема сообщений. Если разница временных меток больше заданной в конфигурации, то сообщения отбрасываются. По истечению времени на проверку соединения (при отсутствии валидных сообщений) соединение считается разорванным и происходит процесс обработки разрыва соединения. В этом случае процессоры 1 и 6 формируют сообщение бортовому устройству безопасности об отсутствии соединения со смежными системами и передают его через интерфейсный блок 2 и 8 по сети Ethernet. При получении такого сообщения бортовое устройство безопасности инициирует переход в более защитное состояние, а при необходимости производит торможение электропоезда.
Модуль микропроцессорной системы управления и диагностики контролирует доступность и работоспособность смежных систем с помощью контроля циклического обмена данными. Модуль микропроцессорной системы управления и диагностики циклически передает состояние смежных систем в систему безопасности. При отсутствии признака активности смежных систем по данным от МССДУ система безопасности инициирует переходы между состояниями для обеспечения безопасности движения. Переходы происходят от более разрешающих состояний к более защитным.
При нахождении электропоезда в режиме автоматического управления и пропадании признака активности смежных систем бортовое устройство безопасности инициирует Переход электропоезда в режим дистанционного управления. Далее при неважности перехода в режим дистанционного управления по данным от микропроцессорной системы управления и диагностики бортовое устройство безопасности инициирует переход электропоезда в режим ручного управления. Далее при отсутствии действий со стороны машиниста из кабины электропоезда, которые регистрируются микропроцессорной системой управления и диагностики и передаются в бортовое устройство безопасности через средство синхронизации, связи и дистанционного управления. В этом случае бортовое устройство безопасности инициирует переход в аварийный режим и выполнит экстренное торможение электропоезда.
При этом одновременно процессоры 1 и 6 производят обмен информацией со всеми смежными системами. Это необходимо для обеспечения принципа циклического контроля соединений.
Таким образом, предлагаемое средство синхронизации, связи и дистанционного управления обеспечивает надежную синхронизацию смежных систем, а также надежную связь путем контроля соединений и горячего резервирования интерфейсов передачи данных.