2229 МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Самарский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Информационные системы и телекоммуникации»
Кафедра «Железнодорожные станции и узлы»
Комплексы информационных технологий на железнодорожном транспорте
Методические указания
к изучению дисциплин «Информационные технологии на транспорте»,
«Комплексы информационных технологий на железнодорожном транспорте»,
«Системы сборы информации на железнодорожном транспорте» для студентов специальностей 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)», 230201 «Информационные системы и технологии» очной и заочной форм обучения
Составители: Л.И. Папировская
А.В. Эрлих
САМАРА
2
УДК 626.5: 656.05: 681.3: 681.518
Коплексы информационных технологий на железнодорожном транспорте : методические указания к изучению дисциплин «Информационные технологии на транспорте», «Комплексы информационных технологий на железнодорожном транспорте», «Системы сборы информации на железнодорожном транспорте» для студентов специальностей 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)», 230201 «Информационные системы и технологии» очной и заочной форм обучения [Текст] / составители : Л.И. Папировская, А.В. Эрлих. – Самара : СамГУПС, 2008. – 35 с.
Утверждены на заседании кафедры 20.11.08 г., протокол № 3.
Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.
В указаниях изложен теоретический материал по системе автоматической идентификации подвижного состава для изучения курсов дисциплин «Информационные технологии на транспорте», «Комплексы информационных технологий на железнодорожном транспорте», «Системы сборы информации на железнодорожном транспорте» для студентов специальностей 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)», 230201 «информационные системы и технологии» очной и заочной форм обучения
Составители: Папировская Лариса Ивановна, доцент
Эрлих Антон Владимирович, к.т.н., доцент
Рецензенты: к.т.н., профессор СамГУПС В.И. Александров;
Начальник Самарского ИВЦ структурного подразделения ГВЦ филиала ОАО «РЖД» О.В. Чурсин
Редактор Е.Ю. Логинова
Компьютерная верстка М.Г. Кутлеметова
Подписано в печать 12.12.2008. Формат 60х80 1/16.
Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п. л. 2,2.
Тираж 200 экз. Заказ № 210.
©
1 Современные технические решения и международный опыт в автоматизации слежения за подвижными транспортными средствами
В связи с ростом объема перевозок особое значение приобретает повышение эффективности работы систем управления перевозочным процессом. Системы управления на железнодорожном транспорте могут быть эффективно реализованы лишь при наличии достоверной информации о подвижных средствах и их дислокации. Автоматическое считывание призвано повысить достоверность информационных систем до необходимого уровня.
Попытки решения задачи автоматизации слежения за подвижными транспортными средствами последние 40 лет предпринимались неоднократно и различными способами.
Первые эксперименты с использованием систем автоматической идентификации на железных дорогах США начались в конце 60-х годов. Тогда Ассоциация американских железных дорог (AAR) одобрила введение оптической системы идентификации с использованием табличек-маркеров с цветными штрих-кодовыми полосами, которые крепились на вагонах.
Однако вскоре проявились очевидные недостатки оптических средств считывания. Кодовые маркеры были подвержены загрязнению и механическим повреждениям, кодовые метки выцветали со временем под воздействием изменяющихся погодных условий. Доля ошибок при считывании доходила до 20%. Поэтому вскоре от использования оптических систем отказались.
После отказа от использования штрихового кода, железнодорожные компании стали экспериментировать с системами идентификации на базе технологий СВЧ (сверхвысоких радиочастот). Главное преимущество СВЧ-систем в том, что они некритичны к «помехам» окружающей среды: загрязнению нефтью и дизельным топливом, вибрации, снегу, льду, дождю, туману и другим отрицательным факторам.
Один из первых и самых масштабных проектов автоматической идентификации железнодорожного подвижного состава на основе СВЧ был реализован железными дорогами США, Канады и Мексики. Разработку системы осуществила фирма Amtech Systems Division — подразделение корпорации Intermec Technologies (США). Система базируется на технологии радиочастотной идентификации (RFID). Для железных дорог Северной Америки (для вагонов и локомотивов) были разработаны и стандартизированы пассивные датчики-маркеры, активизируемые поступающей от считывателя СВЧ-энергией. Маркер передает запрашивающему устройству закодированную в нем информацию. При емкости запоминающего устройства 128 бит имеется возможность хранить в маркере, кроме номера единицы подвижного состава, сведения об ее типе, коде владельца, длине, числе осей и т.д. По оценкам североамериканских специалистов, система «Amtech» полностью оправдала затраты на ее внедрение, которые окупились в короткие сроки. Сейчас маркерами Amtech в США оборудованы 97% всех железнодорожных транспортных средств, в точках контроля перемещений подвижного состава установлены 3 000 считывателей, передающих информацию в единый центр обработки, где ведется централизованная база данных.
Корпорация Amtech выиграла также тендер на создание аналогичных радиочастотных средств автоматической идентификации грузовых вагонов (AVI) для железных дорог Европы. Система, получившая название Dynicom, — совместная разработка фирм Amtech и Alcatel, рекомендована Международным союзом железных дорог (МСЖД) в качестве единого стандарта для создания унифицированной системы автоматической идентификации. Она будет применяться ко всему подвижному составу, используемому в международных перевозках.
В отличие от маркеров Amtech датчик Dynicom крепится не на боковой стенке, а под кузовом вагона. Соответственно сокращается количество маркеров и изменяются условия работы считывателя.
По условиям работы на железных дорогах Западной Европы эксплуатируется большое число вагонов различных железнодорожных администраций, тем самым создаются сложности для ведения единой оперативной базы данных о подвижном составе и выполняемых перевозках. Поэтому в электронном маркере реализована возможность записи переменной информации на ходу поезда как от считывающего устройства, так и от дополнительных датчиков на подвижном составе.
Поскольку ввод в маркер оперативной информации, так или иначе, инициируется человеком (оператором), возможность появления в системе ошибочной информации не исключается.
Структурная схема автоматической идентификации подвижного состава системы AVI Dynicom приведена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Структурная схема автоматической идентификации подвижного состава AVI Dynicom
При прохождении маркера над считывателем последний радиочастотным импульсом возбуждает электронные схемы датчика, которые возвращают на считыватель кодированный сигнал, содержащий информацию о вагоне или локомотиве. Полученная информация передается в реальном времени на локальный компьютер и при необходимости — далее: через сеть передачи данных в центральный компьютер автоматизированной системы управления.
Считыватели создают и передают радиосигнал на электронные маркеры и обрабатывают сигнал, отраженный от маркера. Они обрабатывают запросы чтения/записи, транслируют радиосигнал для считывания данных с маркера и, используя радиочастотную модуляцию, генерируют сигналы для записи информации в маркеры. В считывателе интегрированы многие функции, реализуемые наряду с идентификацией маркера: определение направления движения, счет числа осей проходящего состава (при подключении дополнительного датчика), самотестирование.
В зависимости от конфигурации системы для взаимодействия с компьютером несколько рядом расположенных считывателей могут быть подключены к концентратору. В соответствии со стандартом МСЖД для единой европейской системы автоматической идентификации подвижного состава Dynicom имеет открытый протокол обмена, отвечающий потребностям сетевого взаимодействия.
Конструктивно электронный маркер выполнен в виде прочного герметичного контейнера, благодаря чему устройство выдерживает перепады температур от - 40 до +75°С, а также толчки и вибрации большой амплитуды. Срок службы электронного маркера составляет не менее 15 лет. Считыватель также размещен в прочном корпусе для защиты от ударов и поставляется в комплекте с универсальной монтажной платформой, снабженной амортизаторами для гашения вибраций.
В состав Dynicom входят также инструментарий для программирования и поддержки компонентов системы, включая пакет программного обеспечения и интерфейсов, устройства программирования электронных маркеров DPS и Dynikey, проводной интерфейсный адаптер для сопряжения электронных маркеров с датчиками, устанавливаемыми на подвижном составе, регистратор толчков DECA, а также тестер электронных маркеров.
Аппаратура автоматической идентификации подвижного состава по существу представляет собой низовое звено, которое является устройством сбора первичной информации и на основе которого могут быть построены различные автоматизированные системы управления, такие как «Диалоговая информационная система контроля за дислокацией вагонного парка» (ДИСПАРК), «Автоматизированная система управления тяговым подвижным составом» (ДИСТПС) и т.п. При соответствующем распределении считывающих устройств появляется возможность организации диспетчерского контроля движения поездов, трансляции номеров поездов, контроля прибытия поезда, отслеживания перевозок опасных грузов, контроль за дислокацией и состоянием локомотивов, вагонов, контейнеров, информирование клиентов в реальном масштабе времени о продвижении их грузов, особенно в смешанных перевозках и т.д. Решение этих задач способствует повышению качества управления грузовыми перевозками, привлекательности и конкурентоспособности железнодорожного транспорта.
Для сети железных дорог Российской Федерации и стран СНГ из двух рассмотренных решений по системе идентификации предпочтительным является решение, реализованное на железных дорогах Северной Америки, по следующим причинам:
1) схожие климатические условия;
2) условия организации перевозок по дальности и структуре перевозок, параметрам веса и скорости грузовых поездов, структуре парка подвижного состава;
3) для государств СНГ отработаны и применяются методы использования централизованной базы данных о подвижном составе всей сети железных дорог;
4) простой и относительно дешевый маркер с постоянной информацией на 128 бит предпочтителен по условиям минимизации затрат на реализацию системы и в плане проведения антивандальных решений.