система передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле

Формула изобретения

Система передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле, содержащая антенну в виде уложенного вдоль тоннеля излучающего кабеля, базовую станцию и размещенные на локомотиве радиомодем, контроллер, подключенный к устройству управления, блоку регистрации управляющих сигналов и модулю кодирования, отличающаяся тем, что на локомотиве дополнительно установлены второй радиомодем и решающее устройство, одними входами/выходами подключенное к выходам/входам контроллера, а другими - к выходам/входам радиомодемов, один из которых предназначен для формирования первого канала, а другой - для формирования второго канала, в качестве первого канала используют канал цифровой сотовой дуплексной системы радиосвязи стандартов GSM-R/GSM в диапазоне частот 876-925 МГц, а в качестве второго канала - симплексный канал радиосвязи в диапазоне частот 151,7-156 МГц, при этом на одном конце тоннеля установлена базовая станция, выполненная с возможностью ретрансляции сигнала первого канала, и первый усилитель сигнала второго канала, соединенные посредством соответствующего комбайнера с концом излучающего кабеля, на другом конце тоннеля расположены второй усилитель сигнала второго канала и согласованная нагрузка, соединенные через соответствующий комбайнер с другим концом излучающего кабеля, причем в технологический разрыв излучающего кабеля включены комбайнеры с соответствующими согласованными нагрузками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике связи и может использоваться при организации канала передачи данных для обеспечения управления движением на участках железных дорог с тоннелями.

Известна система управления движением поездов ETCS (Railway Gazette International, 2005, № 1, стр.29-33), применяемая на железных дорогах Германии, Италии и др., в которой при организации канала передачи данных формируют радиоканал с использованием системы радиосвязи стандарта GSM-R. При этом в известной системе применяют системное аппаратное резервирование и при прохождении поезда по тоннелю используют средства для формирования канала радиосвязи системы GSM-R внутри тоннеля.

Недостатком системы является потеря возможности управления движением поезда при нарушении по каким-либо причинам радиоканала системы GSM-R.

Известна система управления соединенными поездами ИСАВП-РТ («Железнодорожный транспорт», 2005, № 9, Энергосберегающие технические средства и технологии, с.13-16), в которой используют радиоканал для организации передачи данных между двумя подвижными радиомодемами, устанавливаемыми на локомотивах в составе длинносоставных и тяжеловесных поездов. В этих системах используют радиоканал основной частоты и рабочие частоты, разрешенные для применения на железных дорогах для управления поездами повышенного веса и длины. В известной системе радиоканал между радиомодемами, установленными на локомотивах, организуют с использованием локомотивных антенн.

Как известно, при входе поезда в тоннель не обеспечиваются условия прямого распространения радиосигнала в связи с малыми размерами свободного пространства в тоннеле, вследствие чего увеличивается затухание распространения сигнала, и необходимая дальность связи не обеспечивается. В связи с особенностями алгоритма работы для организации двухстороннего канала радиосвязи между двумя радиомодемами в поезде при прохождении тоннелей необходимо подвешивать два излучающих кабеля. При нарушении радиоканала связь с локомотивом нарушается.

В качестве наиболее близкого аналога принята система формирования канала передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле (CA 2238858 A1, 27.05.1998).

Известная система включает подсистему излучающего коаксиального кабеля, уложенного вдоль длины тоннеля и частично в зоне, выходящей за пределы тоннеля. В известной системе для усиления радиочастотных сигналов, передаваемых в тоннеле, используют двунаправленные входные усилители, включенные в разрыв коаксиального кабеля. Подсистемы мониторинга включают устройства ретрансляции в конце и голове поезда. Управляющая подсистема, контролирующая входные закодированные сигналы, находится на ведущем локомотиве и обеспечивает передачу сигналов для других локомотивов поезда.

В известной системе передача данных осуществляется только по одному каналу передачи данных на одной частоте 60 МГц, за счет чего она имеет недостаточно высокий уровень надежности работы.

Задачей изобретения является создание системы передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле, обеспечивающей возможность бесперебойной работы передачи данных.

Технический результат изобретения заключается в повышении надежности передачи данных в системах автоматического управления движением поезда в тоннеле за счет формирования двух радиоканалов передачи данных в тоннеле: одного - стандарта GSM/GSM-R в диапазоне (876-925) МГц, а другого канала - симплексного канала радиосвязи в диапазоне (151,7-156) МГц.

Это достигается тем, что системе передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле, содержащей антенну в виде уложенного вдоль тоннеля излучающего кабеля, базовую станцию и размещенные на локомотиве радиомодем, контроллер, подключенный к устройству управления, блоку регистрации управляющих сигналов и модулю кодирования, согласно изобретению, на локомотиве дополнительно установлены второй радиомодем и решающее устройство, одними входами/выходами подключенное к выходам/входам контроллера, а другими - к выходам/входам радиомодемов, один из которых предназначен для формирования первого канала, а другой - для формирования второго канала, в качестве первого канала используют канал цифровой сотовой дуплексной системы радиосвязи стандартов GSM-R/GSM в диапазоне частот (876-925) МГц, а в качестве второго канала - симплексный канал радиосвязи в диапазоне частот (151,7-156) МГц, при этом на одном конце тоннеля установлена базовая станция для передачи и приема сигнала первого канала и первый усилитель сигнала второго канала, соединенные посредством соответствующего комбайнера с концом излучающего кабеля, на другом конце тоннеля расположены второй усилитель сигнала второго канала и согласованная нагрузка, соединенные через соответствующий комбайнер с другим концом излучающего кабеля, причем в технологический разрыв излучающего кабеля подключены комбайнеры с соответствующими согласованными нагрузками.

Сущность изобретения поясняется чертежом (см. фиг.1), на котором представлена структурная схема предлагаемой система передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле.

Система передачи данных для обеспечения управления движением поезда в тоннеле содержит установленные на локомотиве 1 два радиомодема 2 и 3, один из которых предназначен для формирования первого канала, а другой - для формирования второго, решающее устройство 4, контроллер 5, подключенный к устройству управления 6, блоку 7 регистрации управляющих сигналов и модулю 8 кодирования. В качестве первого канала используют канал цифровой сотовой дуплексной системы радиосвязи стандартов GSM-R/GSM в диапазоне частот (876-925) МГц, а в качестве второго канала - симплексный канал радиосвязи в диапазоне частот (151,7-156) МГц.

Входы/выходы решающего устройства 4 подключены к выходам/входам контроллера 5, другие входы/выходы которого соединены с выходами/входами радиомодемов 2 и 3.

Система содержит также антенну в виде уложенного вдоль тоннеля 9 излучающего кабеля 10. При этом на одном конце тоннеля 9 установлена базовая станция 11 для передачи и приема сигнала первого канала и первый усилитель 12 сигнала второго канала, соединенные посредством комбайнера 13 с концом излучающего кабеля 10. На другом конце тоннеля 9 расположены второй усилитель 14 сигнала второго канала и согласованная нагрузка 15, соединенные через комбайнер 16 с другим концом излучающего кабеля 10. В технологический разрыв излучающего кабеля 10 включены комбайнеры 17 и 18 с соответствующими согласованными нагрузками 19 и 20.

Система работает следующим образом.

В зависимости от участка движения машинист поезда в начале маршрута через модуль 8 кодирования вводит в контроллер 5 сведения о приоритетном диапазоне рабочих частот соответственно приоритетной системе радиосвязи - симплексной аналоговой или цифровой сотовой дуплексной стандартов GSM-R/GSM.

В случае, когда приоритетной является диапазон рабочих частот первого канала, связь по передаче данных для данного локомотива 1 устанавливается следующим образом. Радиомодем 2 передает по каналу 21 радиосвязи радиосигнал, содержащий полезную информацию, сформированную устройством 6 управления поезда. При нахождении поезда в тоннеле 9 этот радиосигнал поступает на излучающий кабель 10 и по излучающему кабелю 10 передается в базовую станцию 11. При обратном обмене сигнал от базовой станции 11 передается в излучающий кабель 10, распространяется по нему по всей длине тоннеля 9 и, беспрепятственно проходя через комбайнеры 13, 17, 18 и 16, поглощается в согласованной нагрузке 15, установленной на конце тоннеля 9. При нахождении поезда в тоннеле 9 в любом его месте радиомодем 2 принимает радиосигнал с частотами диапазона (876-925) МГц, излучаемый в каждой точке излучающего кабеля 10. С выхода радиомодема 2 поток данных поступает через решающее устройство 4 в контроллер 5 и далее на устройства 6 управления локомотивом.

Контроллер 5 непрерывно производит оценку уровня полезного сигнала и коэффициента ошибок в поступившем от радиомодема 2 потоке полезных данных и передает результат в решающее устройство 4. В случае, если измеренная величина коэффициента ошибок в течение определенного времени или для определенного количества принятых кодограмм превышает заранее заданный порог, решающее устройство 4 передает в контроллер 5 команду работать на частотах второго канала. Факт принятия такого решения решающим устройством 4 фиксируется модулем блока 7 регистрации управляющих сигналов в съемной кассете регистрации для дальнейшего контроля.

В зависимости от алгоритма работы системы управления движением поездов, при взаимодействии с которой осуществляется движение данного локомотива 1, контроллер 5 повторно осуществляет передачу информации, ответ на которую не был получен с должным качеством, на альтернативных частотах диапазона (151,7-156) МГц или начинает очередной цикл обмена кодограммами в «новом» диапазоне частот.

При этом сформированный устройством 6 управления локомотива поток данных направляется контроллером 5 в радиомодем 3 второго канала, откуда радиосигнал по каналу радиосвязи 22 воспринимается излучающим кабелем 10 и направляется на усилитель 14. Излучающий кабель 10 воспринимает сигнал при нахождении локомотива 1 в любой точке тоннеля 9.

При обратном обмене связь на частотах второго канала осуществляется следующим образом. Сигнал от усилителя 12 через комбайнер 13 поступает в излучающий кабель 10. В месте технологического разрыва радиосигнал с частотами (151,7-156) МГц через комбайнеры 17 и 18 поступает в согласованные нагрузки 19 и 20 и не проходит в другую часть излучающего кабеля, благодаря чему обеспечивается корректная работа усилителя 14 на другом конце тоннеля 9. Через излучающий кабель 10 радиосигнал частотами (151,7-156) МГц излучается и воспринимается радиомодемом 3 и далее через решающее устройство 4, контроллер 5 поступает в устройства 6 управления локомотивом. Контроллер 5 непрерывно осуществляет оценку коэффициента ошибок и при измеренной величине коэффициента ошибок в течение определенного времени или для определенного количества принятых кодограмм, превышающей заранее заданный порог, переводит систему управления локомотивом на работу на альтернативных частотах.

В качестве комбайнера 13(17)(18)(16) используют известное устройство с номенклатурным номером 728954, производитель - Kathrein, Германия, выполняющее функции:

- объединения сигналов нескольких передатчиков и приемников в двух различных полосах частот на общий кабель;

- разделения нескольких передаваемых или принимаемых частот на две полосы частот.

Программное обеспечение контроллера 5 позволяет осуществлять:

- прием от радиомодемов 2 и 3 потока данных (кодограмм);

- прием от радиомодемов 2 и 3 данных об уровне полезного радиосигнала на входе радиомодема;

- оценку коэффициента ошибок в потоке данных;

- прием от модуля 8 кодирования данных о приоритетном диапазоне частот;

- передачу данных в устройство 6 управления поезда от того радиомодема, для которого величина уровня сигнала и коэффициента ошибок являются допустимыми;

- передачу в блок 7 регистрации информации о приоритетном на данном участке диапазоне рабочих частот, о снижении уровня сигнала в данном диапазоне частот ниже допустимого, о принятии решения по переключению на работу в другом диапазоне частот;

- передачу в решающее устройство 4 результата определения коэффициента ошибок и уровня радиосигнала на входе радиомодемов.

Программное обеспечение решающего устройства 4 позволяет осуществлять:

- сравнение уровня радиосигнала на входе радиомодемов 2 и 3 с заранее определенным пороговым уровнем;

- сравнение коэффициента ошибок в потоке данных на выходе радиомодемов 2 и 3 с заранее определенным пороговым уровнем;

- принятие решения о несоответствии уровня сигнала и коэффициента ошибок требуемым значениям;

- передачу команды в контроллер 5 о необходимости смены «рабочего» радиомодема 2 или 3.