Технические решения САИПС

На локомотиве, вагоне, крупнотоннажном контейнере крепится кодовый бортовой датчик (КБД), который по форме и объёму чуть больше плитки шо­колада. Датчик, укрепляемый на вагоне, пассивный. Сам он СВЧ-сигналы не генерирует, а модулирует отражаемые сигналы, которые поступают от облучающе-считывающей аппаратуры (ОСА), стацио­нарно устанавливаемой на небольшом, в несколько метров, расстоя­нии от железнодорожного пути в точках контроля движения поез­дов. Для выполнения своих функций КБД имеет полосковую антен­ну модулятор волнового сопротивления и интегральную микросхе­му функционального преобразователя кода с постоянным запоми­нающим устройством. ОСА передает в направлении КБД сигналы в диапазоне сверхвысоких частот, КБД поглощает часть этих сигналов и отражает поступающие СВЧ-облучения в ОСА. В ОСА радио­сигналы, отраженные датчиком, установленным на транспортном средстве, декодируются, а расшифрованная информация затем по каналам передачи данных доставляется обрабатывающей ЭВМ.

ОСА злучает СВЧ-колебания лишь в периоды, когда рель­совая цепь блок-участка, к которой «привязан» излучатель занята подвижным составом. При отсутствии подвижного состава ОСА на­ходится в дежурном состоянии. Память ОСА имеет емкость на 512 КБ. После прохода поезда блок накоплений информации по каналу связи передается в обрабатывающий компьютер дорожного вычис­лительного центра (ДВЦ). Считывание информации ведется при скоростях движения до 140 км/ч. За один эпизод считывания ОСА производит многократный опрос какого КБД. Этим в сочетании со специальными способами контроля ввода данных и с помехозащищенным кодированием достигается высокая достоверность инфор­мации. Расчетная вероятность ошибки - не более одного необнару­женного ошибочного считывания на 1 млн. считываний информации с КБД. Достоверность информации повышается использованием программных методов обработки данных в АСУ. При проведенных испытаниях с общим числом считывания данных более чем 40 тыс. КБД ошибок в информации не было.

Вместе с информацией, поступающей с аппаратуры пунктов считывания, можно вести индивидуальный учет перемещения отслеживаемых объектов, автоматизировать процессы формирования электронной сопроводительной документации в реальном масштабе времени.

Разработаны четыре типа датчиков:

КБД-1, работающие от малогабаритной батарейки электро­питания и размещаемые на грузовых контейнерах;

КБД-2, работающие от встроенного выпрямителя СВЧ-колебаний, принимаемых антенной датчика, и размещаемые на ло­комотивах и вагонах;

КБД-3 - оперативно-программируемые датчики. Поставляе­мые в комплекте с программатором КБД-3 и размещаемые на под­вижном составе, имеющее источник питания. Соответствующий программатор устанавливается в кабине машиниста и позволяет оперативно набирать изменяющуюся информацию, например вид работы и код состояния, код ближайшей станции, куда следует ло­комотив, номер и индекс поезда, время явки бригады на работу и др;

КБД-4 - без батареи питания, для установки на тележках, колесных парах и т.п.

Программирование КБД на конкретную информацию можно выполнять как в заводских условиях, так и на железнодорожных объектах (в локомотивных и вагонных депо) с помощью специаль­ных устройств-программаторов. Один тип программатора использу­ется для занесения на длительное время данных в датчики, устанав­ливаемые на контейнерах, вагонах, локомотивах. Это кодирование выполняется перед монтажом на подвижную единицу с использова­нием отдельной персональной ЭВМ. Другой тип программаторов используется для оперативного изменения информации в КБД-3. За срок эксплуатации данных КБД можно изменять до пяти раз. Рас­четный срок эксплуатации КБД - не менее 10 лет.

Запоминающее устройство КБД содержит 128 бит информации. Из них 26 бит применяются для технологических целей (контроль ошибок, рас­ходование информационного кадра, определение формата данных, защита от несанкционированного дублирования датчиков), а 102 бита образуют содержательную область памяти общего назначения. КБД нормально функционирует при воздействии следующих факторов:

· температуре окружающей среды от - 60° до +80° С;

· относительной влажности окружающей среды до 100% при 25°С;

· дожде, солевом (морском) тумане, пыли и песке;

· обледенении слоем до 3 мм;

· покрытии слоем до 1 мм сажи, нефти или мазута;

· случайной вибрации со среднеквадратическим отклоне­нием значения ускорения до 3 в диапазоне частот от 0,5 до 100 Гц;

· атмосферном давлении в интервале от 650 до 800 мм рт.ст.;

· воздействии механического удара с параметрами 30 мс.

При максимальном пиковом значении напряженности поля 50 В/м в течение 60 с датчики не разрушаются и обеспечивают цело­стность сохраняемых данных.

Система автоматической идентификации (САЙД) обеспечи­вает считывание при расположении датчика в любой точке по вер­тикали в пределах ± 1,5 м для КБД-1 и ±1 м для КБД-2 и КБД-3 от нормали к плоскости антенны ОСА.

Допускается поворот плоскости датчика на ± 10 относи­тельно плоскости параллельной антенне ОСА, и на ± 20 относи­тельно плоскости, перпендикулярной плоскости антенны.

Облучающе-считывающая аппаратура (ОСА) вырабатывает и передает сигналы в диапазоне сверхвысоких радиочастот, прини­мает и декодирует модулированный радиосигнал, отражённый дат­чиком, установленным на транспортном средстве, и осуществляет обмен информацией с системой передачи данных (СПД). Модулиро­ванные радиосигналы содержат в: себе идентификационный код транспортного средства, некоторые заранее оговоренные техниче­ские характеристики транспортного средства и служебные символы. ОСА добавляет к считанной информации собственный идентификационный номер, дату, время и передает этот блок данных по системе передачи данных, предназначенной для пересылки сообщений.

В эксплуатации на железной дороге система переходит из состояния покоя в активный режим при замыкании реле рельсовой цепи вследствие приближения подвижного состава. После того как подвижной состав покинет зону рельсовой цепи, реле отключит из­лучение системы, система выдаст отчет о проследовании подвижно­го состава и информацию, содержащуюся в КБД, и перейдет в со­стояние покоя.

Основной комплект ОСА (ОСА-1) состоит из блока СВЧ, считывателя, антенны с горизонтальной поляризацией, шести жгутов, одного кабеля и кабельной коробки и предназначен для считы­вания информации с датчиков, размещенных на железнодорожном подвижном составе.

Комплект ОСА-2 рассчитан на одновременное считывание датчиков подвижного состава и контейнеров, для чего дополнитель­но к антенне ОСА-1 по обе стороны полотна железной дороги уста­навливаются две антенны с вертикальной поляризацией для приема данных контейнерных датчиков.

Аппаратура ОСА имеет два режима работы: штатный и ре­жим контроля. Информация от аппаратуры ОСА по интерфейсу мо­жет передаваться в центр сбора информации с различными скоро­стями. Выбор скорости обмена устанавливается автоматически.

Обязательным компонентом системы считывания является ПЭВМ или любая группа ЭВМ (например, ЭВМ станции, узла, дороги, контейнерного пункта), не входящая в комплект аппаратуры «ПАЛЬМА», но необходимая для организации передачи сообщений, организации контроля работы аппаратуры, задания различных режимов.

Зарубежные СВЧ-системы считывания работают в диапазоне радиочастот от 850 до 950 МГц и от 2,4 до 2,5 ГГц. В России реше­нием Государственной комиссии по радиочастотам разрешен к при­менению на железнодорожном транспорте диапазон частот от 880 до 900 МГц. Системы ОСА САИПС работают в этом диапазоне частот, позволяя считывать информацию в любом диапазоне частот, определенном международным стандартом. Контейнеры и подвижной состав, оборудованный КБД САИПС, могут распо­знаваться не только на отечественных дорогах, но и в любой стране мира, где установлена отвечающая этому стандарту считывающая аппаратура. Точно так же зарубежный подвижной состав и контей­неры, оснащенные КБД, могут идентифицироваться отечественной аппаратурой САИПС.

Во время прохождения поездом облучающе-считывающей аппаратуры осуществляется запрос каждого из кодовых бортовых датчиков, расположенных на транспортном средстве, и опознаётся каждый вагон, локомотив или грузовой контейнер по присущей только им информации. При прохождении всего состава считыва­тель ОСА формирует блок данных, содержащий информацию о ка­ждом считанном транспортном средстве, времени суток и его ме­стонахождении.

За один эпизод считывания происходит многократный опрос КБД. В связи с этим, а также с применением специальных способов контроля ввода информации и помехозащищенного кодирования вероятность ошибки считывания равна 0,000001. Достоверность считывания может быть повышена при использовании программных методов обработки информации о перемещении транспортного средства в среде АСОУП и АСУ станцией. Блок данных от ОСА по­ступает в сервер, концентратор или местную ЭВМ, где проверяется, преобразуется в формат СПД линейного предприятия (ЛП) и пере­дается для обработки и использования в ЭВМ.

Каркас системы образует информация об идентификаторах (номерах) единиц железнодорожного подвижного состава, проследовавших контрольные точки слежения. Считанные с укрепленных на подвижном составе маркеров (кодовых бортовых датчиков — КБД) данные идентификаторов дополняются информацией, получаемой от устройств железнодорожной автоматики, установленной на пунктах считывания (ПСЧ). На концентраторы сбора информации от пунктов считывания поступают сведения об идентификаторе, номере ПСЧ, времени прохода подвижным составом контрольной точки, о направлении движения.

КБД (рисунок 4.1) должны быть оборудованы все без исключения единицы железнодорожного подвижного состава, эксплуатируемые на сети железных дорог.

Рисунок 4.1 – Кодовый бортовой

Количество ПСЧ (рисунок 4.2) и их размещение должны обеспечивать слежение за переходом подвижного состава по всем без исключения пунктам входа и выхода выделяемых объектов управления (управление сетью — пограничные переходы, дорогой — границы дорог, отделением — межотделенческие стыковые пункты, выделенной станцией (сортировочной, участковой, крупной грузовой) — границы станции по всем входам и выходам).

Рисунок 4.2 – Пункт считывания

Сложную специализированную инфраструктуру САИ оправданно развивать только для реализации высокоэффективных организационных проектов, обеспечивающих качественный прорыв в технологиях управления. Принятая инфраструктура САИ (рисунок 4.3) ориентирована на разностороннее использование системы. Информация, считанная с подвижного состава радиочастотными средствами, увязывается с информацией, полученной от средств железнодорожной автоматики, и передается от ПСЧ на концентратор линейного уровня КСАИ-Л. С этого концентратора обработанные и представленные в виде стандартных сообщений данные поступают на концентратор дорожного уровня КСАИ-Д или в АРМы линейных предприятий. На уровне КСАИ-Д осуществляется логический контроль правильности cчитанной информации, а затем полученные сведения пополняют информационные массивы задач управления. Структура САИ позволяет с минимальными затратами оперативно донести результаты считывания до комплексов решаемых в АСУ задач (управление движением, грузовой работой, вагонным хозяйством, сервисное обслуживание клиентуры железнодорожного транспорта и др.).

Рисунок 4.3 – Инфраструктура САИ