система передачи данных в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов

Формула изобретения

Система передачи данных в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов, содержащая антенно-фидерные устройства, расположенные у порталов тоннеля, установленные вдоль всей длины тоннеля напротив друг друга два аналогичных излучающих кабеля с разрывами, усилители с управляемым коэффициентом усиления, блоки автоматики и управления, датчики положения поезда для четного и нечетного направления, установленные соответственно в начале и в конце каждой секции кабелей, при этом между концом каждого кабеля и соответствующим антенно-фидерным устройством, а также между секциями каждого кабеля включен соответствующий усилитель, управляющий вход которого соединен с одним из выходов соответствующего блока автоматики и управления, другие выходы/входы которого через соседние с ним секции кабеля связаны с входами/выходами блоков автоматики и управления соседних усилителей, а вход включения подключен к выходу соответствующего датчика положения, причем для формирования одночастотного симплексного режима передачи радиосигнала усилители выполнены с возможностью усиления сигнала в заданной полосе частот.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматики, связи и вычислительной техники, а именно к системам радиосвязи подвижных объектов, и предназначено преимущественно для использования в тоннелях на железнодорожном транспорте для передачи управляющих сигналов или другой информации, связанной с организацией вождения в тоннелях соединенных, тяжеловесных или длинносоставных поездов с локомотивами (группами локомотивов), распределенными по длине состава.

Известна система радиовещания и радиосвязи в УКВ диапазоне, расположенная вдоль железнодорожных дорог, в том числе и в тоннелях, с использованием излучающего коаксиального кабеля (RU 2137299 С1, 10.09.1999). Система связи содержит излучающий коаксиальный кабель, в пределах плеча связи которого включен однонаправленный усилитель с фазовым корректором. Вдоль излучающего кабеля расположены Г-образные вибраторы, одно плечо каждого из которых ориентировано параллельно, а второе - перпендикулярно излучающему кабелю. Известная система связи обеспечивает равномерность распределения электромагнитного поля вдоль трассы с одновременным снижением требуемой мощности передающей станции и усилителей.

Однако известная система не обеспечивает возможности формирования надежной радиосвязи между локомотивами в системе автоматического управления движением соединенного поезда при его движении в тоннелях.

Известна система связи в тоннелях, включающая коммуникационную систему для приема и передачи сигналов к транспортному средству по спутниковой радиосвязи (US 2009073918 А1, 19.03.2009).

Система содержит терминалы для связи со спутниковой станцией, один из которых установлен в тоннеле, а другой - на транспортном средстве, а также автоматический переключатель, обеспечивающий возможность организации связи с поездов в тоннеле путем переключения спутникового канала на радиоканал и наоборот.

Система выполняет автоматические переключения между спутниковым каналом и радиоканалом в тоннеле и наоборот, осуществляя тем самым непрерывное транспортно-спутниковое соединение.

Известная система осуществляет посредством спутниковых каналов связь между внешней средой и локомотивом поезда в тоннеле. Однако она не обеспечивает возможности формирования тоннельной радиосвязи между локомотивами в системе автоматического управления движением соединенного поезда.

Наиболее близким аналогом является система радиосвязи для использования в тоннелях (СА 2238858 А1, 27.05.1998). Известная система содержит антенную подсистему для получения и отправления радиочастотных сигналов, включающую

- поверхностную антенну, расположенную вдоль порталов тоннеля, выходящую из любого его конца;

- излучающий коаксиальный кабель с секционными разрывами, размещенный по всей длине тоннеля;

- усилители, расположенные по длине коаксиального кабеля;

- управляющие и контрольные промежуточные усилители, соединенные посредством интерфейса с излучающим коаксиальным кабелем;

- управляющую подсистему;

- подсистему контроля.

В известной системе коэффициент усиления радиосигналов усилителей выставлен заранее и не может автоматически изменяться в зависимости от местоположения поезда в тоннеле. Кроме того, система не обеспечивает возможности формирования радиоканала для автоматического управления движением соединенного поезда в одночастотном симплексном режиме работы радиосетей в пределах ограниченной полосы радиочастот с различными видами модуляции и кодирования передаваемых сигналов.

Задачей изобретения является создание устройства тоннельной радиосвязи между локомотивами, обеспечивающего радиоканал для автоматического управления движением соединенного поезда в одночастотном симплексном режиме работы радиосетей в пределах ограниченной полосы радиочастот с различными видами модуляции и кодирования передаваемых сигналов.

Технический результат заключается в повышении надежности канала радиосвязи между локомотивами в системе автоматического управления движением соединенного поезда в тоннелях.

Технический результат достигается тем, что система передачи данных в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов содержит антенно-фидерные устройства, расположенные у порталов тоннеля, установленные вдоль всей длины тоннеля напротив друг друга два аналогичных излучающих кабеля с разрывами, усилители с управляемым коэффициентом усиления, блоки автоматики и управления, датчики положения поезда для четного и нечетного направления, установленные в начале и в конце каждой секции кабелей, при этом между концом каждого кабеля и соответствующим антенно-фидерным устройством, а также между секциями каждого кабеля включен соответствующий усилитель, управляющий вход которого соединен с одним из выходов соответствующего блока автоматики и управления, другие входы/выходы которого через соседние с ним секции кабеля связаны с выходами/входами блоков автоматики и управления соседних усилителей, а вход включения подключен к выходу соответствующего датчика положения, причем для формирования одночастотного симплексного режима передачи радиосигнала усилители выполнены с возможностью усиления сигнала в заданной полосе частот.

Сущность заявленного устройства поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Система передачи данных в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов содержит антенно-фидерные устройства 1, 2, 33 и 34, расположенные у порталов тоннеля, установленные вдоль всей длины тоннеля напротив друг друга два аналогичных излучающих кабеля с разрывами, усилители 3, 4, 11, 12, 19, 20, 29, 30 с управляемым коэффициентом усиления, блоки 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 автоматики и управления, датчики 9, 17, 25 и 10, 18, 26 положения поезда соответственно для четного и нечетного направления, установленные в начале секций 7, 15, 23 и 27 и в конце секции или 8, 16, 24 и 28 кабелей. При этом между концом каждого кабеля 7(8)(27)(28) и соответствующим антенно-фидерным устройством 1(2)(33)(34) включен соответствующий усилитель 3(4)(29)(30). Между секциями 7 и 15(15 и 23)(8 и 16) (16 и 24) каждого кабеля также включен соответствующий усилитель 11(19) (12) (20). Управляющий вход каждого из усилителей 3, 4, 11, 12, 19, 20, 29, 30 соединен с одним из выходов соответственно блока автоматики и управления. Причем другие входы/выходы каждого блока 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 через соседние с ним секции кабеля связаны с выходами/входами блока автоматики и управления соседних усилителей. Например, соответствующие входы/выходы блока 5 через секцию кабеля 7 связаны с соответствующими выходами/входами блока 13 автоматики и управления. Вход включения каждого из блоков 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 подключен к выходу соответствующего датчика положения.

Для формирования одночастотного симплексного режима передачи радиосигнала усилители 3, 4, 11, 12, 19, 20, 29, 30 выполнены с возможностью усиления сигнала в заданной полосе частот.

Работа системы передачи данных в тоннелях для обеспечения движения соединенных поездов происходит следующим образом.

В исходном состоянии, до входа поезда в тоннель, устройство находится в выключенном режиме за исключением датчиков 9 и 36 положений поезда у порталов тоннеля, которые постоянно включены.

При входе соединенного поезда 39(40) в тоннель срабатывает датчик 9(26) положения, регистрирует наличие поезда в первой секции тоннеля четного (нечетного) направления и через блоки 6 и 5(31 и 32) включает систему тоннельной радиосвязи, которая обеспечивает режим радиосвязи между ведущим 35(36) и ведомым 37(38) локомотивами 39(40).

При этом в каждой секции излучающего кабеля, кроме секции, в которую вошел ведущий локомотив 35(36) соединенного поезда 39(40), блоки 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 автоматики и управления переводят усилители в рабочий режим компенсации потерь, обусловленных продольным затуханием излучающего кабеля.

При передаче команды телеуправления (ТУ) с радиостанции ведущего локомотива 35(36) по принятому уровню несущей в излучающем кабеле автоматически устанавливают заданный уровень сигнала, поступающего в антенно-фидерное устройство 1, 2 (31, 34), с обеспечением компенсации суммы переходного затухания антенна радиостанции ведущего локомотива 35(36) - излучающий кабель (с учетом разброса параметров конкретной радиостанции) и продольного затухания излучающего кабеля от места включения в усилитель до точки местоположения антенны радиостанции.

По завершении команды ТУ с радиостанции ведущего локомотива усилитель тракта приема переводят в режим компенсации потерь в тракте локомотивная антенна ведомого локомотива 35(36) - антенна тракта приема у портала тоннеля.

Блоки 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 автоматики и управления контролируют и обеспечивают устойчивость системы тоннельной радиосвязи оптимальным регулированием коэффициента усиления усилителей 3, 4, 11, 12, 19, 20, 29, 30, включенных между секциями излучающей кабелей. В случае возникновения возбуждения системы тоннельной радиосвязи через ограничительный интервал времени блоки 5, 6, 13, 14, 21, 22, 31 и 32 осуществляют последовательное ступенчатое уменьшение коэффициента усиления тракта и с переходом системы в устойчивое состояние восстанавливают работу радиосети передачи данных.

Например, при движении поезда в нечетном направлении срабатывает датчик 9 положения, все элементы устройства подключаются к блоку питания (на чертеже не показан). При этом блоки 5 и 6 автоматики и управления переводят усилители 3 и 4 в режим компенсации потерь, возникающих за счет переходного затухания тракта приема и передачи.

При передаче команды телеуправления (ТУ) радиостанцией 35 ведущего локомотива 39 или при нажатии тангенты машинистом ведущего локомотива 39 сигнал ТУ или речевой сигнал машиниста передается в секцию 8 излучающего кабеля, усиливается усилителем 4 и излучается антенно-фидерным устройством 2 в открытое пространство в сторону ведомого локомотива 37. Сигнал ТУ принимается радиостанцией ведомого локомотива 37 и передается квитирующий сигнал телесигнализации (ТС) или ответ машиниста ведомого локомотива 37. Сигнал ТС или ответ машиниста принимается антенно-фидерным устройством 1, усиливается усилителем 3 и поступает через секцию 7 излучающего кабеля на вход радиостанции ведущего локомотива 35.

При проходе первой секции 7 излучающего кабеля и вступлении ведущего локомотива 35 соединенного поезда 39 на следующие секции 15 и 16 излучающих кабелей срабатывает датчик 17 положения. Блоки 13 и 14 автоматики и управления переводят усилители 11 и 12 в режим компенсации потерь за счет переходного затухания тракта приема и передачи. При этом коэффициент усиления усилителей 3 и 4 с помощью блоков 5 и 6 автоматики и управления доводится до величины, компенсирующей потери в первой секции 7 и 8 излучающих кабелей с целью исключения возможности самовозбуждения системы тоннельной радиосвязи.

При передаче команды телеуправления ТУ радиостанцией ведущего локомотива 35 или при нажатии тангенты машинистом ведущего локомотива 35 сигнал ТУ или речевой сигнал передается в секцию 16 излучающего кабеля, усиливается усилителем 12 и передается в первую секцию 8 излучающего кабеля. Сигнал ТУ принимается радиостанцией ведомого локомотива 37 и передается квитирующий сигнал телесигнализации ТС или ответ машиниста ведомого локомотива. Сигнал ТС поступает в первую секцию 7 второго излучающего кабеля, усиливается усилителем 11 и через секции 15 второго излучающего кабеля поступает на вход радиостанции ведущего локомотива 35. Цикл передачи сигналов ТУ-ТС завершен.

В случае большего расстояния между ведущим и ведомым локомотивами 35 и 37 соединенного поезда 39, чем протяженность одной секции излучающего кабеля, ведомый локомотив 37 может оказаться перед входом в тоннель. В этом случае сигналы ТУ-ТС будут передаваться по тракту передачи и приема, дополнительно включающему полосные усилители 3 и 4 антенно-фидерные устройства 1 и 2 у соответствующих порталов.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает радиосвязь при входе поезда в тоннель по нечетному направлению (на чертеже слева направо). В этом случае справа по ходу движения поезда тракт передачи относительно ведущего локомотива, слева - тракт приема ведомого.

Построение системы тоннельной радиосвязи при входе поезда в тоннель по четному направлению симметрично. Тракт приема будет также слева по ходу движения поезда, а тракт передачи - справа.

Количество секций излучающих кабелей, а следовательно, и количество усилителей зависит от протяженности тоннеля, при этом ограничение числа секций в первую очередь определяется уровнем накопленных шумов.

На российских железных дорогах используется симплексный способ поездной радиосвязи для управления ведомым локомотивом. В предлагаемой системе разработана схема управления ведомым локомотивом с учетом симплексного режима передачи сигналов. Для осуществления такого режима передачи сигнала используют усилители, выполненные с возможностью усиления сигнала в пределах ограниченной полосы радиочастот с различными видами модуляции и кодирования передаваемых сигналов. При этом тракт передачи-приема включает передающее устройство ведущего локомотива, антенно-фидерное устройство, усилитель, приемную секцию излучающего кабеля, приемное устройство ведомого локомотива, передающее устройство ведомого локомотива, усилитель, антенно-фидерное устройство, усилитель, приемное устройство ведущего локомотива.