УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ВИДЕОИНФОРМАЦИИ О ВПЕРЕДИЛЕЖАЩЕМ УЧАСТКЕ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПУТИ И ПЕРЕДАЧИ ЕЕ НА ЛОКОМОТИВ

Полезная модель относится к системам передачи информации на железнодорожном транспорте и может быть использована для безопасного управления движением поезда.
Известна система для предотвращения аварий на железнодорожных путях, содержащая размещенную в районе потенциально опасного участка железнодорожного пути, например опасной зоны железнодорожного переезда, аппаратуру наблюдения и оповещения, в состав которой входят видеопроцессорная подсистема обработки и регистрации изображений, блок тревожной сигнализации, вход которого подключен к первому выходу видеопроцессорной подсистемы обработки и регистрации изображений, и передающая часть подсистемы беспроводной связи, аудио-вход которой подключен к выходу блока тревожной сигнализации, а также установленную в поезде аппаратуру, в состав которой входят аппаратура блокирования движения поезда, звуковой оповещатель и приемная часть подсистемы беспроводной связи, аудио-выход которой подключен ко входу звукового оповещателя, при этом видеопроцессорная подсистема обработки и регистрации изображений содержит первую и вторую видеокамеры, установленные таким образом, чтобы в их поле зрения попадал потенциально опасный участок железнодорожного пути, процессор видеоизображений, первый выход которого подключен ко входу регистратора изображений, а второй выход - ко входу решающего устройства, выход которого является первым выходом видеопроцессорной подсистемы обработки и регистрации изображений, а также последовательно соединенные таймер, вход запуска которого подключен к выходу решающего устройства, блок управления видеокамерами, ко второму входу которого подключен датчик освещенности, и блок подсветки, выполненный с возможностью освещения всего потенциально опасного участка железнодорожного пути, при этом второй и третий выходы блока управления видеокамерами подключены к управляющим входам соответственно первой и второй видеокамер, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым видеовходами процессора видеоизображений, синхронизирующий вход которого подключен ко второму выходу таймера, передающая и приемная части подсистемы беспроводной связи выполнены в виде соответственно передатчика и приемника видеоизображений с голосовым сопровождением, при этом видеовход передатчика видеоизображений с голосовым сопровождением подключен ко второму выходу видеопроцессорной подсистемы обработки и регистрации изображений, которым является второй выход процессора видеоизображений, а в состав аппаратуры, установленной в поезде, введен видеомонитор, который размещен таким образом, чтобы его экран находился бы в поле зрения машиниста, вход видеомонитора подключен к видеовыходу приемника видеоизображений с голосовым сопровождением, а аппаратура блокирования движения поезда выполнена управляемой машинистом (RU 2295470, B61L 29/00, 2006).
Недостатком системы является невозможность оценки аварийной ситуации при отображении видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив, так как не определяется ширина колеи железнодорожного пути в поле зрения потенциально опасного участка.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля ширины колеи железнодорожного пути, содержащее смонтированный на поворотной опоре транспортного средства измеритель геометрических размеров и установленную в кабине аппаратуру управления, в верхней части транспортного средства размещена неподвижная часть поворотной опоры, на оси которой установлена с возможностью поворота приводом в вертикальной плоскости несущая часть с измерителем геометрических размеров, а аппаратура управления включает микропроцессор, к которому подключены навигатор и блок передачи изображения, блок записи и обработки сигналов и дисплей (RU 2442714, В61К 9/08, 2010).
Недостаток устройства состоит в том, что при отображении видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив не фиксируется безопасное расстояние, что существенно влияет на безопасность движения локомотива.
Технический результат полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет формирования и передачи видеоизображения впередилежащего участка железнодорожного пути на локомотив для распознания препятствий на железнодорожном пути и нарушений рельсовой колеи.
Технический результат достигается тем, что устройство для отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив, содержащее измеритель геометрических размеров, соединенный с установленным в аппаратуре управления локомотивом микропроцессором, к которому подключен дисплей и блок записи и обработки сигналов изображения, с входом которого соединен блок передачи сигналов изображения, согласно предложению снабжено блоком формирования сигналов предупреждения и блоком формирования масштабной сетки, которые подключены к микропроцессору, оптической камерой, соединенной с входом блока передачи сигналов изображения, а измеритель геометрических размеров выполнен в виде лазерного радара, при этом оптическая камера и измеритель геометрических размеров установлены на гироскопической платформе.
На фиг.1 показан функциональная схема устройства для отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив; на фиг.2 - принцип отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути; на фиг.3 - масштабная сетка дисплея и на фиг.4 - алгоритм работы устройства.
Устройство для отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив содержит измеритель 1 геометрических размеров, соединенный с установленным в аппаратуре управления локомотивом 2 микропроцессором 3. К микропроцессору 3 подключен дисплей 4 и блок 5 записи и обработки сигналов изображения, с входом которого соединен блок 6 передачи сигналов изображения. Устройство снабжено блоком 7 формирования сигналов предупреждения и блоком 8 формирования масштабной сетки, которые подключены к микропроцессору 3, оптической камерой 9, соединенной с входом блока 6 передачи сигналов изображения, и установленным на гироскопической платформе 10 измерителем 1 геометрических размеров выполненным в виде лазерного радара.
Устройство для отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив работает следующим образом.
Видеоинформация о состоянии железнодорожного пути отображается на дисплее 4, установленном в кабине локомотива 2. Машинист визуально наблюдает и управляет движением согласно показаниям светофоров и указаниям диспетчера. Блок 7 формирования сигналов предупреждения служит для управления безопасностью движения и включает тормоза поезда в экстренных случаях. Оптическая камера 9 предназначена для обнаружения посторонних предметов на рельсах и видимых нарушений рельсовой колеи. На движущемся локомотиве 2 трудно определить, соответствует или нет ширина колеи железнодорожного пути на впередилежащем участке. Известные оптические устройства помогают дистанционно определить препятствия и ширину колеи на определенной дальности. Однако необходим постоянный контроль свободности колеи на фиксированном и изменяющемся расстоянии от оптической камеры 9 до контролируемого участка железнодорожного пути. Для этого блок 8 формирования масштабной сетки формирует на экране дисплея 4 (или устанавливает автоматически) масштабную сетку, масштаб которой изменяется в зависимости от расстояния, на котором определяется ширина колеи. Измеритель 1 геометрических размеров в виде лазерного радара, установленный под оптической камерой 9 на гироскопической платформе 10, формирует луч красного цвета, конечная точка которого наводится на полотне впередилежащего участка перед локомотивом, например, на несколько сотен метров. На прямых участках эта конечная точка луча будет видна машинисту на изображении железнодорожного пути. На кривых участках потребуется специальная настройка привода поворота оптической камеры 9 и сокращение расстояния для контроля ширины железнодорожного пути.
Расстояние до красной точки луча укажет лазерный радар на дисплее 4, а программа микропроцессора 3 автоматически выведет на дисплее 4 сетку необходимого масштаба. Колея на прямых участках железнодорожного пути на изображениях дисплея 4 будет показана в виде трапеции, боковыми сторонами которой служат правый и левый его рельсы (фиг.3).
Например.
Пусть высота расположения будет 3 м, тогда для угла наклона, равному 1 градусу максимальная длина L для прямого участка будет равна:
L=H/tgα
где L - расстояние от локомотива до впередилежащего участка железнодорожного пути, на котором определяется ширина колеи;
Н - высота установки оптической камеры 1 на локомотиве;
α - угол отклонения объектива оптической камеры 1 от горизонтали (фиг.2).
При уменьшении угла α до минут расстояние наблюдения увеличится, но потребуется более точная настройка аппаратуры.
Ниже приведены значения расстояний при отклонении α от 1° до 30':
для высоты установки H=3м L=3/tg(1°)≈171м и L=3/tg(0°30')≈344м;
для высоты установки H=5м L=5/tg(1°)≈286м и L=5/tg(0°30')≈573м.
Принятые обозначения на фиг.3:
k - измеряемая ширина железнодорожного пути;
0
k - допустимое значение ширины (российские железные дороги - 1520 мм);
0
k-k - разница значений должна лежать в допуске, например ±3 мм.
Алгоритм определения ширины колеи впередилежащего участка железнодорожного пути показан на фиг.4.
После включения аппаратуры определяются значения переменных: текущий наклон α, высота Н и допуск по отклонениям ширины колеи. Данные для расчета получаются из модуля памяти микропроцессора 3. После определения основных параметров программа переходит в основной цикл, в котором на первом этапе получаются данные с визира в виде точечного рисунка с большого расширения. Далее производится передача изображений в блоки 5 и 6 и выполняется предварительная обработка данных. Целью предварительной обработки данных является преобразование исходных данных с визира лазерного радара или оптической камеры 9 с учетом уклона и поворота колеи железнодорожного пути. Последние данные поступают из электронной карты. После предварительной обработки данных в блоке 5 выполняется комплекс процедур для выявления направляющих внутренней кромки правого и головки левого рельса. После определения направляющих головок рельсов вычисляется ширина колеи в верней (b) и нижней (В) частях изображения колеи. Расстояние L определяется лазерным радаром. Затем в микропроцессоре 3 определяется ширина колеи k для исследуемого участка пути. В зависимости от начальных значений наклона и высоты вычисляется ширина на текущем участке. Дальше данные сравниваются с допустимым значением ширины колеи. Если текущее значение выходит за допустимые границы, то следует выдать в блок 7 и в систему безопасности (на чертежах не показана) сообщение об ошибке. В случае выявления допускаемых значений следует продолжать проверку. Оптическая камера 9 установлена на гироскопической платформе 10 для стабилизации изображения впередилежащего участка и сглаживания вибрационных колебаний локомотива 2.
Навигационный приемник при следовании локомотива 2 по электронной карте позволяет учесть подъем или опускание железнодорожного пути. Выравнивание изображения железнодорожного пути осуществляется микропроцессором 3 или программным обеспечением вносятся поправки на его продольные уклоны.
При обработке видеоинформации из блока 6 передачи изображения и блока 5 записи и обработки изображения на дисплей 4 с кривых участков железнодорожного пути программным обеспечением микропроцессора 3 решаются следующие задачи:
- устранение последствий и корректировка при повороте колеи железнодорожного пути;
- учет поперечных уклонов железнодорожного пути в кривых;
- устранение помех, закрывающих обзор, например, столб, дерево, и т.п.;
- выделение своей колеи, если рядом расположено несколько железнодорожных путей.
Таким образом, для обнаружения препятствий и несоответствий ширины колеи машинисту известно расстояние до впередилежащего участка железнодорожного пути и он уверенно управляет локомотивом 2.
Эффективность устройства для отображения видеоинформации о впередилежащем участке железнодорожного пути и передачи ее на локомотив заключается в повышении безопасности движения за счет обнаружения препятствий и недопустимой рельсовой колеи на фиксированном расстоянии.