Центральная управляющая система контроля безопасности и связи пассажирского поезда

Изобретение относится к области средств беспроводной связи и может быть использовано для обеспечения пассажирского поезда беспроводной адресной аварийной сигнализацией и внутренней связью, а также связью с удаленными абонентами. Система содержит металлический корпус с герметичными вводами и разъемами, внутри которого установлена на подставках материнская плата, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, Над материнской платой расположена металлическая платформа, на которой размещены источник питания материнской платы, источник питания подогрева антенных модулей, устройство защиты от переполюсовки, а также колодки крепления кабелей антенных модулей. Источник питания материнской платы и источник питания подогрева антенных модулей подключены к устройству защиты от переполюсовки, выполненному с возможностью подключения к системе электрического питания вагона. Материнская плата содержит разъемы подключения к антенным модулям и системному телефону. Система дополнительно содержит, по меньшей мере, два антенных модуля, каждый из которых содержит две станции DECT, подключенные к контроллеру. Антенные модули расположены на крыше штабного вагона и подключены к разъемам, установленным на материнской плате. Достигается повышение безопасности эксплуатации пассажирского поезда. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области средств беспроводной связи, а именно радиосвязи между абонентами, по крайней мере, один из которых расположен в средстве передвижения, и может быть использовано для обеспечения пассажирского поезда беспроводной адресной аварийной сигнализацией и внутренней связью, а также связью с удаленными абонентами.

Известна (RU, патент 79221) система связи с подвижным объектом, содержащая пульт оператора с переговорным устройством и точки радиодоступа. Кроме того, система дополнительно снабжена коммутационной системой с радиодоступом и пакетной передачей данных через сетевой Интернет-протокол, включающей управляющее устройство, содержащее блок питания, высокоскоростной сетевой коммутатор, интерфейсный модуль и усилитель, а также установленные на подвижном объекте, по меньшей мере, одно переговорное устройство, снабженное клавишами прямого вызова, педалью для включения канала передачи речи и микрофоном, и, по меньшей мере, один громкоговоритель и одну камеру видеонаблюдения, при этом точки радиодоступа содержат блоки широкополосного радиодоступа и снабжены антеннами.

Недостатком известной системы, которая может быть использована как средство связи поезда и диспетчерского пункта, следует признать отсутствие возможности радиосвязи между вагонами поезда.

Известна (RU, патент 2214933) система комплексного обеспечения защиты транспортного средства от несанкционированного использования, безопасности его движения и комфортных условий пребывания в салоне, содержащая блок дистанционной идентификации пользователя, состоящий из связанных радиоканалом возимой и носимой частей, находящихся соответственно на транспортном средстве и у его пользователя, установленные на транспортном средстве бортовой WEB-сервер, связанный с возимой частью блока дистанционной идентификации пользователя, контроллер-преобразователь формата данных, включенный между бортовым WEB-сервером и взаимосвязанными сетью связи и передачи данных и сетью Интернет, электронные устройства для обеспечения защиты транспортного средства от несанкционированного использования, безопасности его движения и комфортных условий пребывания в салоне, каждое из которых связано посредством единой мультиплексной шины с бортовым WEB-сервером, а также размещенные вне транспортного средства рабочие станции, связанные с сетью связи и передачи данных, и информационный центр, связанный с той же сетью и с провайдерским Интернет-центром, причем в систему в нее введены установочный комплект громкой связи, связанный с микрофоном и громкоговорителем, блок управления громкой связью, в который встроен узел беспроводной связи, выполненный с возможностью радиообмена данными с узлами беспроводной связи, встроенными в мобильные телефоны, блок шумопонижения и подавления акустического эха, включенный между блоком управления громкой связью и установочным комплектом громкой связи, выносной орган управления и программирования громкой связи, подключенный к управляющему входу блока управления громкой связью, блок хранения данных о пользователе транспортного средства, включенный между соответствующим сигнальным входом блока управления громкой связью и бортовым WEB-сервером, а также связанные с блоком управления громкой связью блок памяти голосовых команд и служебных звуковых сигналов и блок памяти речевых сообщений, при этом бортовой WEB-сервер выполнен с возможностью подключения к блоку памяти речевых сообщений и связан с блоком управления громкой связи, а информационный центр выполнен с возможностью получения, ввода и хранения массивов информации справочного характера из внешних источников.

Недостатком известной системы следует признать невозможность ее применения в вагонах пассажирского поезда.

Известен (RU, патент 2238208) бортовой информационно-управляющий комплекс высокоскоростного поезда, обладающий высокой отказоустойчивостью, в том числе, в условиях неработоспособности части источников навигационных данных и в условиях отсутствия расположенных на путях источников данных о местонахождении поезда (напольных устройств). Комплекс содержит четыре информационно-управляющие системы, каждая из которых содержит антенну спутниковой навигационной системы, приемник спутниковой навигационной системы, бортовую цифровую вычислительную машину, первое долговременное запоминающее устройство, трехосный акселерометр, адаптер последовательных интерфейсов, адаптер магистральных каналов информационного обмена, блок ввода-вывода, системную интерфейсную магистраль, устройство контроля исправности системы, реле отключения магистрального канала информационного обмена с системой управления движением. Изобретение обеспечивает различные режимы управления поездом, в том числе - автоведения, и безопасность движения поезда.

Однако этот комплекс не обеспечивает связь между вагонами поезда.

Известна (RU, патент 2213669) система управления движением электропоезда, которая предназначена для автоматизации управления движением электропоезда. Система содержит датчик пути и скорости, блок определения скорости, пульт управления, вычислительный блок, блок индикации, блок памяти, блоки управления режимом тяги и торможения, блоки сопряжения, блок управления и другие. Устройство обеспечивает автоматизированное управление движением электропоезда, включая пуск и разгон, с выбором режима ведения поезда, в зависимости от сигналов, требующих снижения скорости (желтый, красно-желтый, красный).

Однако эта система не обеспечивает связь между вагонами поезда.

Известно комплексное локомотивное устройство безопасности, унифицированное по патенту №2248899, и устройство контроля за управлением локомотивом и бдительностью машиниста по патенту №2262459, которые представляют собой открытые системы реального времени с модульной архитектурой, блоки которых соединены кабелем системного CAN-интерфейса, ответственные блоки имеют двухканальное исполнение.

Недостатком вышеназванных устройств является недостаточная степень обеспечения безопасности в условиях метрополитена. Аппаратура поездов метрополитена должна обеспечивать движение поезда с заданной скоростью на каждом участке пути, остановку поезда на станции с необходимой точностью, особенно на платформах закрытого типа, а также открытие и закрытие дверей на станции с заданной стороны (правой или левой).

Известна (RU, патент 2249525) система управления движением электроподвижного состава, которая содержит два контура управления - автоматический и ручной. Автоматический контур включает в себя два бортовых контроллера, первое устройство отображения информации, датчики скорости движения, датчики положения, последовательные интерфейсы, контроллеры двигателей. В ручной контур входят панель управления с управляющими выходами, последовательный интерфейс и второе устройство отображения информации. Система обеспечивает централизованное высокоточное графико-интервальное регулирование движения поездов и повышенную безопасность перевозок пассажиров. Управляющие сигналы на тяговый привод по последовательному интерфейсу поступают в контроллеры двигателей, что обеспечивает гибкое и экономичное управление тягой и торможением.

Однако эта система также не обеспечивает связь между вагонами поезда.

Техническая задача, решаемая посредством предложенной разработанной системы, состоит в усовершенствовании системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда.

Технический результат, получаемый при реализации предложенной системы, состоит в повышении безопасности эксплуатации пассажирского поезда в условиях гибкого формирования состава пассажирского поезда посредством оптимизации конструкции центрального управляющего узла системы контроля безопасности и связи.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную конструкцию центральной управляющей системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда. Разработанная центральная система контроля содержит металлический корпус с герметичными вводами и разъемами, внутри которого установлена на подставках материнская плата, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, над материнской платой установлена металлическая платформа, на платформе размещены источник питания материнской платы, источник питания подогрева антенных модулей, устройство защиты от переполюсовки, а также колодки крепления кабелей антенных модулей, при этом источник питания материнской платы и источник питания подогрева антенных модулей подключены к устройству защиты от переполюсовки, выполненному с возможностью подключения к системе электрического питания вагона, а материнская плата содержит разъемы подключения к антенным модулям и системному телефону. В предпочтительном варианте реализации система содержит контроллер UPN стыков, способный поддерживать до 8-ми базовых станций DECT или других UPN-совместимых устройств. Желательно, чтобы источник питания подогрева антенных модулей был выполнен с возможностью обогрева, по меньшей мере, двух антенных модулей, каждый из которых содержит металлическое основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые экранизирующими кожухами, на основании дополнительно закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при наружных температурах ниже -20°С, и кронштейн, на котором закреплены две кросс-поляризованные антенны, каждая из которых подключена к одной из базовых станций DECT, внутри антенного модуля размещен термодатчик, причем базовые станции DECT и термодатчик выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы выполнены с возможностью подключения к источнику питания, который находится в ЦУСе, при этом весь антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком.

Центральная управляющая система контроля безопасности и связи пассажирского поезда предназначена для обеспечения корректной работы всех устройств передачи аварийных сигналов-ретрансляторов (УПАС-ретрансляторов) в составе системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда, расположенных в вагонах пассажирского состава и, возможно, на локомотиве, посредством сигналов DECT, излучаемых и принимаемых антенными модулями, расположенными на крыше штабного вагона пассажирского поезда.

Устройство передачи аварийных сигналов - ретранслятор от систем аварийной сигнализации железнодорожного вагона выполнено с возможностью приема/передачи сообщений по системе DECT и с возможностью, путем формирования голосовых сообщений, передачи их проводнику вагона и начальнику поезда, и подключенное к выходам систем аварийной и пожарной сигнализации вагона, причем в штабном вагоне устройство передачи аварийных сигналов - ретранслятор подключено к внутренней антенне DECT, а в остальных вагонах оно подключено к внешней антенне DECT, представляющей собой штыревую антенну с подставкой, подключенную к устройству передачи аварийных сигналов - ретранслятору фидером. К каждому устройству передачи аварийных сигналов - ретранслятору подключены система контроля нагрева буксовых подшипников, система пожарной сигнализации, а также кнопка сигнализации опасности. Кроме того, система контроля безопасности и связи пассажирского поезда дополнительно содержит, по меньшей мере, один носимый терминал для получения сигналов об авариях и двухсторонней автоматической телефонной связи проводника и начальника поезда посредством системы связи DECT. В предпочтительном варианте реализации носимый терминал представляет собой микросборку, выполненную на печатной плате, на которой установлены модуль центрального процессора, схемы питания, интерфейса микрофона, интерфейса динамика, цепей внутренней синхронизации, постоянного запоминающего устройства и радиомодуля, при этом указанные схемы подключены к центральному процессору.

Работа разработанной системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда (СКБ и СПП) основана на ниже приведенных принципах.

Центральная управляющая система (ЦУС), управляя базовыми станциями DECT, посредством кросс-поляризованных антенн излучает по всей длине состава сигнал DECT несущей частоты. Это поддерживает работоспособность всех устройств передачи аварийных сигналов-ретрансляторов (УПАС-ретрансляторов) и носимых терминалов данного поезда.

Используемый УПАС-ретранслятор служит для:

- приема сигнала DECT посредствам штыревой антенны, подключенной к нему и установленной на крыше вагона, усиление и излучение его внутри вагона;

- осуществления мониторинга за кнопкой сигнализации опасности и существующих систем сигнализации вагона, и в случае срабатывания, формирования речевых сообщений с их последующей отправкой сотрудникам поездной бригады по определенному алгоритму;

- регистрации носимого терминала проводника в системе СКБ и СПП.

Каждый УПАС-ретранслятор имеет динамическую регистрацию (привязку) в ЦУС. Указанная функция осуществлена за счет возможности устанавливать в УПАС-ретранслятор различные магнитные ключи. Магнитные ключи имеют постоянную регистрацию в ЦУС. Таким образом, в зависимости от того, какой комплект магнитных ключей будет использован, в такой ЦУС, а значит, и в такой штабной вагон, будут зарегистрированы конкретные УПАС-ретранслятор и носимый терминал проводника. Ключи являются принадлежностью ЦУС и хранятся в штабном вагоне. При сцепке обычного вагона к составу, на этот вагон передаются магнитные ключи. Это обеспечивает работоспособность системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда в условиях гибкого формирования пассажирского состава, когда произвольно в состав вводят новые вагоны и удаляют часть старых.

Для передачи/приема информации центральной управляющей системой, предпочтительно, использованы два антенных модуля, расположенных, преимущественно, на крыше штабного вагона пассажирского поезда. Указанный антенный модуль содержит металлическое основание, на котором размещены две базовые станции DECT, закрытые экранизирующими кожухами, на основании дополнительно закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при наружных температурах ниже -20°С, и кронштейн, на котором закреплены две кросс-поляризованные антенны, каждая из которых подключена к одной из базовых станций DECT, внутри антенного модуля размещен термодатчик, причем базовые станции DECT и термодатчик выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы выполнены с возможностью подключения к источнику питания, который находится в центральной управляющей системе, при этом весь антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком.

В предпочтительном варианте реализации центральная управляющая система может быть выполнена следующим образом.

Корпус центральной управляющей системы выполнен из стали толщиной 1,2 мм с герметичными вводами (типа SANHE_PG_07) и разъемами (типа 2РМ14), внутри которого установлена на подставках материнская плата, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, над материнской платой расположена металлическая платформа, выполненная из оцинкованного железа, на платформе размещены: источник питания (типа CINCON ELECTRONICS, напряжением от 100 до 240В на входе и 40В 2А на выходе) материнской платы, источник питания подогрева антенных модулей, устройство (диодный мост) защиты от переполюсовки, а также колодки крепления кабелей антенных модулей, при этом источник питания материнской платы и источник питания подогрева антенных модулей подключены проводами внутри ЦУС к устройству защиты от переполюсовки, выполненному с возможностью подключения к системе электрического питания вагона, а материнская плата содержит разъемы подключения - клеммы под зажим, к антенным модулям и системному телефону.

Разработанная центральная управляющая система, при реализации ее в полном варианте обеспечивает:

1. Автоматическую передачу речевых сигналов об аварийных ситуациях в вагонах должностным лицам поездной бригады, находящимся в любой точке движущегося состава или на перроне на расстоянии до 500 метров от вагона в зоне прямой видимости.

2. Двухстороннюю автоматическую телефонную связь между абонентами, находящимися в пассажирском поезде как на стоянке, так и в движении.

3. Передачу сообщений об аварийных ситуациях начальником поезда с носимого терминала или системного телефона.

4. Телефонную связь начальника поезда с абонентами телефонной сети общего пользования.

5. Передачу данных по каналу спутниковой связи при использовании портативного компьютера начальника поезда;

6. Предоставление услуг телефонной связи пассажирам.

1. Центральная управляющая система контроля безопасности и связи пассажирского поезда, отличающаяся тем, что она содержит металлический корпус с герметичными вводами и разъемами, внутри которого установлена на подставках материнская плата, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, над материнской платой расположена металлическая платформа, на платформе размещены источник питания материнской платы, источник питания подогрева антенных модулей, устройство защиты от переполюсовки, а также колодки крепления кабелей антенных модулей, при этом источник питания материнской платы и источник питания подогрева антенных модулей подключены к устройству защиты от переполюсовки, выполненному с возможностью подключения к системе электрического питания вагона, а материнская плата содержит разъемы подключения к антенным модулям и системному телефону, при этом система дополнительно содержит, по меньшей мере, два антенных модуля, каждый из которых содержит две станции DECT, подключенные к контроллеру, при этом антенные модули расположены на крыше штабного вагона и подключены к разъемам, установленным на материнской плате.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит контроллер UPN стыков, способный поддерживать до 8-ми базовых станций DECT или других UPN-совместимых устройств.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что источник питания подогрева антенных модулей выполнен с возможностью обогрева, по меньшей мере, двух антенных модулей содержащих металлические основания, на которых размещены две базовые станции DECT, закрытые экранизирующими кожухами, на основании дополнительно закреплены два ТЭНа, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при наружных температурах ниже -20°С, и кронштейн, на котором закреплены две кросс-поляризованные антенны, каждая из которых подключена к одной из базовых станций DECT, внутри антенного модуля размещен термодатчик, причем базовые станции DECT и термодатчик выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе контроля безопасности и связи пассажирского поезда, а ТЭНы выполнены с возможностью подключения к источнику питания, который находится в центральной управляющей системе, при этом весь антенный модуль закрыт радиопрозрачным колпаком.