Центральная управляющая система системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система содержит металлический корпус, в котором установлены материнская плата мини-АТС, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, кросс-плата с разъемами для внешнего подключения к интерфейсам материнской платы мини-АТС, над материнской платой расположена металлическая платформа, на которой размещены блок питания мини-АТС и плата подогрева антенны со схемой защиты от перегрузки по току. Причем материнская плата мини-АТС посредством кросс-платы подключена к антенным модулям, системному телефону и блоку АССН-2, а центральная управляющая система содержит два антенных модуля, включающих две базовые станции DECT, которые подключены к материнской плате мини-АТС. Достигается повышение надежности системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к области средств техники безопасности на железнодорожном транспорте, и может быть использовано для обеспечения пассажирского поезда беспроводной адресной аварийной сигнализацией и внутренней связью.

Известна (RU, патент 91706, опубл. 27.02.2010) многоуровневая система обеспечения безопасности работы на железнодорожном транспорте, содержащая первый уровень управления, включающий центральный обрабатывающий комплекс, связанный каналом связи, по меньшей мере, с одним автоматизированным рабочим местом (АРМ) пользователя центрального уровня управления железнодорожным транспортом и с одним АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа, второй уровень управления, содержащий диспетчерский центр, включающий АРМ локомотивного диспетчера, АРМ диспетчера связи, сигнализации, централизации и блокировки, АРМ энергодиспетчера и АРМ поездного диспетчера, и систему управления средствами сигнализации, централизации и блокировки, третий уровень управления, содержащий средства сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня, а также размещенные на поезде локомотивное устройство безопасности, система автоматического управления торможением, устройство контроля бдительности машиниста, бортовой комплекс средств диагностики вагонов и локомотива и система принудительной остановки локомотива, при этом соответствующие входы-выходы диспетчерского центра непосредственно подключены к соответствующим выходам-входам АРМ пользователя центрального уровня управления и АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа, устройства безопасности, системы автоматического управления торможением, устройства контроля бдительности машиниста, бортового комплекса средств диагностики вагонов и локомотива, и системы принудительной остановки локомотива, и через систему управления средствами сигнализации, централизации и блокировки к средствам сигнализации, централизации, блокировки и контроля безопасности движения линейного уровня. Первый уровень управления дополнительно включает автоматизированную систему управления (АСУ) движением поездов, АСУ локомотивным хозяйством, АСУ хозяйством сигнализации, централизации и блокировки и связи, АСУ электрификации и электроснабжения, АСУ вагонным хозяйством, АСУ хозяйством пути и сооружений, АСУ пассажирскими перевозками, АСУ коммерческой работой, АСУ безопасностью движения, каждая из которых соответствующими входами-выходами подключена через канал связи, по меньшей, с одним диспетчерским центром управления, центральным обрабатывающим комплексом, АРМ пользователя оперативно-ситуационного анализа и АРМ пользователя центрального уровня управления железнодорожным транспортом.

Недостатком известной системы следует признать ее сложность, что приводит к сложности наладки системы и ее функционирования, а также высокой вероятности частых отказов в работе.

Известна (RU, патент 2395424, опубл. 27.07.2010) система контроля безопасности и связи пассажирского поезда, содержащая центральную управляющую систему и базовые станции DECT, причем каждая базовая станция подключена к центральной управляющей системе, при этом к каждой базовой станции DECT через ВЧ разъемы кабелем подключена кросс-поляризованная антенна, установленная на крыше вагона в антенном модуле, по меньшей мере, одно устройство передачи аварийных сигналов - ретранслятор от систем аварийной сигнализации железнодорожного вагона путем формирования голосовых сообщений для передачи их проводнику вагона и начальнику поезда, подключенное к выходам систем аварийной и пожарной сигнализации вагона, по меньшей мере, один носимый терминал для получения сигналов об авариях и двухсторонней автоматической телефонной связи, и не менее одной кнопки сигнализации опасности. Центральная управляющая система содержит блок питания, материнскую плату, выполненную с возможностью обеспечения взаимодействия всех устройств передачи аварийных сигналов - ретрансляторов, используемых в системе, посредством базовых станций DECT, и плату расширения, непосредственно присоединенную к материнской плате и выполненной с возможностью обеспечения работоспособности одновременно четырех базовых станций DECT, установленных в два антенных модуля, блок питания центральной управляющей системы выполнен с возможностью обогрева двух антенных модулей при наружной отрицательной температуре воздуха, причем каждый антенный модуль содержит, по меньшей мере, две базовые станции DECT, две кросс-поляризованные антенны, расположенные внутри антенного модуля таким образом, чтобы радиосигнал охватывал все вагоны состава, при этом базовая станция DECT подключена двумя ВЧ кабелями к кросс-поляризованной антенне, антенный модуль подключен к центральной управляющей системе с обеспечением работоспособности базовых станций DECT, в каждом вагоне поезда установлено устройство передачи аварийных сигналов - ретранслятор для передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации железнодорожного 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, устройство передачи аварийных сигналов - ретранслятор содержит гнездо для зарядки и регистрации носимого терминала проводника и выполнено с возможностью формирования голосовых сообщений для передачи их проводнику вагона и начальнику поезда, при этом система дополнительно содержит, по меньшей мере, один носимый терминал для получения сигналов об авариях и двухсторонней автоматической телефонной связи проводника и начальника поезда.

Недостатком известной системы следует признать отсутствие защиты от сбоев в системе электрического питания, приводящее к выходу из строя системы управления, а с ней всей системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда.

Известна (RU, патент 2329177, опубл. 20.07.2008) система контроля безопасности и связи пассажирского поезда, включающая расположенные в служебном купе начальника поезда центральную управляющую систему (блок сбора и обработки информации), подключенную к, по меньшей мере, одной базовой станции, причем каждая базовая станция подключена к двум антеннам (блок наземного канала связи), установленным на крыше вагона, и установленные в каждом пассажирском вагоне устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона (блок диагностики неисправностей состава) путем формирования голосовых сообщений для передачи их проводнику вагона и начальнику поезда (блок связи пассажир-машинист), при этом устройство передачи аварийных сигналов подключено к выходам систем аварийной и пожарной сигнализации вагона (блок пожарной сигнализации), не менее одного носимого терминала проводника для получения сигналов об авариях (блок управления пожарной сигнализации) и двухсторонней автоматической телефонной связи (блок управления связи пассажир-машинист), не менее одного репитера, и, по меньшей мере, одна антенна, установленная на вагоне, при этом каждое устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона путем формирования голосовых сообщений (блок управления звуковой информацией) подключено к входу радиорозетки, выход которой подключен к первому входу дополнительно введенного высокочастотного сумматора, ко второму входу которого подключен репитер, выход высокочастотного сумматора подключен к антенне, установленной на вагоне, при этом устройство передачи аварийных сигналов от систем аварийной сигнализации вагона путем формирования голосовых сообщений содержит идентификационные характеристики вагона и выполнено с возможностью передачи информации, поступившей от систем аварийной сигнализации, последовательно на носимый терминал проводника вагона и затем на центральную управляющую систему.

Недостатком прототипа является малая функциональность системы.

В качестве ближайшего аналога может быть использована (RU, патент 2405699, опубл. 20.12.10) центральная управляющая система контроля безопасности и связи пассажирского поезда. Известная 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 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.

Недостатком известной системы можно признать отсутствие защиты от сбоев электрического питания системы

Техническая задача, решаемая посредством разработанной системы, состоит в расширении ассортимента устройств, обеспечивающих связь и безопасность пассажирского железнодорожного транспорта.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного устройства, состоит в повышении надежности работы системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда за счет уменьшения возможности сбоев системы из-за перебоев с электрическим питанием системы и отдельных ее узлов.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанную Центральную управляющую систему системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда. Разработанная центральная управляющая система содержит металлический корпус, внутри которого установлены на подставках материнская плата мини-АТС, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, кросс-плата с разъемами для внешнего подключения к интерфейсам материнской платы мини-АТС, над материнской платой расположена металлическая платформа, на которой размещены блок питания мини-АТС, плата подогрева антенны, включающая в себя схему защиты от перегрузки по току, для защиты входных электрических цепей платы подогрева антенны установлен плавкий предохранитель, выполненный с возможностью подключения через блок клеммный к системе электрического питания вагона, а материнская плата мини-АТС посредством кросс-платы подключена к антенным модулям, системному телефону и блоку АССН-2, дополнительно. В состав центральной управляющей системы Системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда входят, по меньшей мере, два антенных модуля, каждый из которых содержит две базовые станции DECT, подключенные к материнской плате мини-АТС, при этом антенные модули расположены на крыше вагона с радиокупе и подключены к разъемам материнской платы мини-АТС и выходному разъему платы подогрева антенны, установленному на корпусе центральной управляющей системы.

Разработанная система отличается от системы, известной из патента РФ 2405699 наличием защиты от внештатной работы системы электрического питания, а также оптимальным расположением составляющих ее компонентов.

Разработанная система может дополнительно содержать контроллер UPN стыков, способный поддерживать до 8-ми базовых станций DECT или других UPN-совместных устройств, контроллер UPN подключается к группе из двух соединительных колодок расширения материнской платы мини-АТС. Группа из двух колодок называется слотом, таким образом один контроллер стыков UPN подключается к одному слоту материнской платы мини-АТС, а один слот состоит из двух колодок. Его использование позволяет увеличить количество одновременных соединений обслуживаемых абонентов.

Плата подогрева антенны предпочтительно выполнена с возможностью обогрева, по меньшей мере, двух антенных модулей, содержащих металлические основания, на которых размещены две базовые станции DECT, закрытые крышкой, которая в свою очередь покрыта уплотнителем, а также два элемента обогрева, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при отрицательных наружных температурах, и антенна DECT направленная, которая подключена к базовым станциям DECT, при этом внутри каждого антенного модуля размещен термостат, причем базовые станции DECT и термостат выполнены с возможность подключения к центральной управляющей системе посредством кабелей и разъемов, установленных на основании антенного модуля, а элементы обогрева посредством кабеля и разъема, установленного на основании антенного модуля, через плату подогрева антенны, которая размещена в центральной управляющей системе, подключены к системе электрического питания вагона, при этом антенный модуль закрыт радиопрозрачной крышкой. Подобное выполнение платы подогрева антенны обеспечивает надежность работы как самой платы подогрева антенны, так и системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда при низких температурах и сбоях в системе электрического питания вагона пассажирского поезда.

В одном из вариантов реализации разработанного устройства один из антенных модулей имеет в своем составе антенну ГЛОНАСС/GPS, а другой - антенну GSM UMTC, при этом антенны выполнены с возможность подключения к блоку АССН-2 системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда посредством фидера и разъемов, установленных на основании антенного модуля, по меньшей мере, на основании одного антенного модуля установлен разъем для подогрева антенны спутниковой связи системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда. Это позволяет повысить качество приема сигналов спутниковых систем глобального позиционирования ГЛОНАСС/GPS и мобильной сотовой связи GSM В следствии чего повышается качество обрабатывания сигналов ГЛОНАСС/GPS и сокращаются затраты на передачу информации по каналу спутниковой связи.

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

Используемый УПАС-ретранслятор служит для:

- приема сигнала DECT посредствам 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 контроля безопасности и связи пассажирского поезда.

Каждый УПАС-ретранслятор имеет динамическую регистрацию (привязку) в ЦУС. Указанная функция осуществлена за счет возможности устанавливать в УПАС-ретранслятор различные электронные ключи регистрации. Электронные ключи регистрации имеют постоянную регистрацию в ЦУС. Таким образом, в зависимости от того, какой ЦУС комплект магнитных ключей будет использован, в такой штабной вагон, будут зарегистрированы конкретные УПАС-ретранслятор и носимый терминал проводника. Ключи являются принадлежностью ЦУС и хранятся в штабном вагоне. Для передачи/приема информации центральной управляющей системой использованы два антенных модуля, расположенных на крыше штабного вагона пассажирского поезда.

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

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

4. Предоставление услуг телефонной связи с абонентами телефонной сети общего пользования пассажирам.

1. Центральная управляющая система системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда, характеризуемая тем, что она содержит металлический корпус, внутри которого установлены на подставках материнская плата мини-АТС, на которой установлен контроллер базовых станций DECT, кросс-плата с разъемами для внешнего подключения к интерфейсам материнской платы мини-АТС, над материнской платой расположена металлическая платформа, на которой размещены блок питания мини-АТС, плата подогрева антенны, включающая в себя схему защиты от перегрузки по току, для защиты входных электрических цепей платы подогрева антенны установлен плавкий предохранитель, выполненный с возможностью подключения через блок клеммный к системе электрического питания вагона, а материнская плата мини-АТС посредством кросс-платы подключена к антенным модулям, системному телефону и блоку АССН-2, дополнительно центральная управляющая система системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда содержит, по меньшей мере, два антенных модуля, каждый из которых содержит две базовые станции DECT, подключенные к материнской плате мини-АТС, при этом антенные модули расположены на крыше вагона с радиокупе и подключены к разъемам материнской платы мини-АТС и выходному разъему платы подогрева антенны, установленному на корпусе центральной управляющей системы.

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

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что плата подогрева антенны выполнена с возможностью обогрева, по меньшей мере, двух антенных модулей, содержащих металлические основания, на которых размещены две базовые станции DECT, закрытые крышкой, которая в свою очередь покрыта уплотнителем, а также два элемента обогрева, каждый из которых установлен с возможностью обогрева одной из базовых станции DECT при отрицательных наружных температурах, и антенна DECT направленная, которая подключена к базовым станциям DECT, при этом внутри каждого антенного модуля размещен термостат, причем базовые станции DECT и термостат выполнены с возможностью подключения к центральной управляющей системе посредством кабелей и разъемов, установленных на основании антенного модуля, а элементы обогрева посредством кабеля и разъема, установленного на основании антенного модуля, через плату подогрева антенны, которая размещена в центральной управляющей системе, подключены к системе электрического питания вагона, при этом антенный модуль закрыт радиопрозрачной крышкой.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что один из антенных модулей имеет в своем составе антенну ГЛОНАСС/GPS, а другой - антенну GSM UMTC, при этом антенны выполнены с возможностью подключения к блоку АССН-2 системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда посредством фидера и разъемов, установленных на основании антенного модуля, по меньшей мере, на основании одного антенного модуля установлен разъем для подогрева антенны спутниковой связи системы контроля безопасности и связи пассажирского поезда.