Специальные измерения / литература / Бойник - Диагн устр жд автомат и

поезда. Расстояние между катушками индуктивности - критический параметр систем. В некоторых случаях сигнал от частотных генераторов, расположенных на подвижных единицах, наводился непосредственно в РЦ.

Всистеме "ИД" (США) во время прохождения транспортного средства над считывающим устройством колебания от низкочастотного генератора воспринимает приемный контур. В приемном контуре возбуждается ЭДС, от которой запитывается КБД. В системе "Рейлокатор" питание КБД обеспечивают низкочастотные колебания, передаваемые считывающим устройством.

Вкомплекте устройств Identifier для питания КБД на

30 мс. Информация о номере подвижной единицы от КБД передается на удвоенной частоте. При скорости движения подвижных единиц 0 – 190 км/ч система имеет достаточно высокую точность считывания (99,97 %), количество задействованных идентификационных кодов – до 10 млрд., срок службы КБД - 10 – 15 лет, обмен данными производится на расстоянии до 9 м между КБД и устройством считывания. В системе "Рейс" (Канада) на каждой подвижной единице устанавливались КБД с питанием от литиевых батарей.

В ряде стран разрабатывались микроволновые системы АСИ с питанием от напольных устройств. В Японии, например, система АСИ предусматривала установку на боковых стенках каждого вагона специальных отражателей (КБД), в памяти логических схем котрых хранится закодированный номер вагона. При подходе к антенне напольным устройством включаются и передаются сигналы СВЧ в течение всего времени нахождения поезда в зоне контроля. Переменный ток, возбужденный в приемнике КБД, выпрямляется и поступает в логические цепи датчика. Ответный сигнал, который формируется КБД, напольным устройством демодулируется и декодируется. За 1 цикл передается 80 бит информации. При скорости движения поезда 120 км/ч напольным устройством производится четырехкратное считывание информации от каждого КБД.

271

Фирмой "Сименс" (Германия) была разработана микроволновая система Sicarid, работающая в диапазоне частот от 3,1 до 4,2 ГГц. Пассивный КБД размещается под вагоном и состоит из рупорной антенны с короткозамкнутым волноводом на конце, сбоку к которому прикрепляются 16 резонаторов. Поступающий в датчик импульс отражается в точке короткого замыкания и переизлучается. Для каждой цифры номера подвижной единицы предусмотрены два резонатора, которые занимают два из возможных пяти поддиапазонов частот. Такие устройства имеют высокое быстродействие (15 - 20 циклов считываний даже при высоких скоростях движения поезда), импульсы проходят через снег, пыль, скопления тумана, пыли и дыма, возможно считывание даже при расположении рядом нескольких оборудованных этими устройствами путей. Для исключения ошибок в считанных данных применялся код "2 из 5". Недостаток микроволновых систем АСИ - конструктивная сложность кодовых ответчиков, большое количество радиоэлектронных компонентов, снижающих надежность системы в целом.

Проводились попытки разработки устройства АСИ и её передачи по радиоканалам на основе использования

поверхностных акустических волн (ПАВ). Однако число сигналов, поступающих по каналам связи от первичных источников при использовании устройств обработки на ПАВ, для эффективной работы не должно было превышать 10.

В устройствах с акустическим отражением используется ультразвук. КБД на подвижной единице может не иметь собственного источника, но тогда его размеры будут значительными. На работу такой системы АСИ заметно влияют посторонние шумы, поэтому практического распространения она не получила.

До последнего времени ни одна из известных систем АСИ с подвижных объектов как по части напольного оборудования, так, особенно, по части КБД, не могла быть признана как удачное и законченное техническое решение (рис. 77). Выбор наиболее эффективной системы АСИ ещё не сделан, а сбор

272

исходных данных и заготовка носителей информации продолжают осуществляться вручную, несмотря на то, что этот процесс является дорогостоящим, отрицательно отражается на оперативности и подвержен ошибкам и влиянию "человеческого фактора".

Рисунок 77 – Классификация систем слежения за передвижениями и идентификации подвижного состава.

273

Один из масштабных проектов автоматической идентификации железнодорожного подвижного состава на основе УВЧ обратного модулированного отражения был реализован железными дорогами США, Канады и Мексики по разработкам компании Amtech Systems Division – подразделения корпорации Intermec Technologies (США). Основные эксплуатационно-технические требования к КБД и пунктам считывания информации были утверждены в стандарте ISO 10374. В 1991 г. Ассоциация американских железных дорог приняла решение об обязательной установке КБД Amtech на всех без исключения железнодорожных вагонах и локомотивах США. К концу 1997 г. КБД Amtech было оборудовано 1,52 млн. вагонов и 1100 локомотивов, на сети железных дорог установили 3000 считывателей. Экономический эффект, полученный от внедрения этой системы, заключался в следующем:

•уменьшениечисла ошибок врасчетах оплаты за перевозки;

•оперативная передача информации клиентам о местоположении их грузов;

•снижение затрат на отыскание вагонов;

•загрузка вагонов точно по графику;

•создание условий для точного регулирования парка подвижного состава;

•расширение услуг железных дорог;

•сквозная обработка данных и рост качества перевозок.

Внастоящее время в странах Западной Европы (Франция, Швейцария, Польша, Испания) для идентификации транспортных средств используется система Dynicom – совместная разработка фирм Amtech и Alcatel. Системы, аналогичные Amtech, используются в Китае, Российской Федерации (система автоматической идентификации подвижного состава - САИПС «Пальма») [30, 31].

В2002-2004 гг. на Украине в соответствии с требованиями ISO 10374 разработана и поставлена в опытную эксплуатацию система радиочастотной идентификации (УВЧ технология с обратным модулированным отражением), опытные образцы которой получили название САИ «Транстелекарт».

274

14.3Система автоматической идентификации подвижного состава на железных дорогах Украины

– САИПС-УЗ

Среди главных стратегических задач железнодорожной отрасли, определенных Концепцией и Программой информатизации и развития телекоммуникаций железнодорожного транспорта Украины, - задачи создания и внедрения перспективных информационных технологий во всех сферах деятельности железнодорожного транспорта, среди которых можно выделить и такие направления [7]:

•развитие и усовершенствование на всех уровнях иерархии управления процессом информатизации;

•создание и эксплуатация новых информационных систем и СПД;

•замена автоматизированных систем, которые разработаны специалистами других государств, на национальные;

•построение корпоративной информационной системы, в едином комплексе которой будут функционировать оперативные модели перевозочного процесса,

аналитическая система на базе информационных хранилищ и модели автоматизированного управления пассажиро- и грузопотоками.

Основой для решения приведенных выше задач и базовой технической платформой для автоматического ввода данных о передвижениях подвижного состава по сети железных дорог Украины является САИПС [45]. Она предназначена для автоматической идентификации в режиме реального времени грузовых вагонов и локомотивов (подвижных средств), большегрузных контейнеров в соответствии с требованиями ISO 10374, а также для обработки, формирования и передачи информации в базу данных уровня железной дороги в иерархии «АСК ВПУЗ».

275

14.3.1 Информационно–техническое обеспечениесистемы

Система автоматической идентификации подвижного состава САИПС-УЗ – многоуровневая иерархическая структура, техническое обеспечение которой состоит из:

•носителей информации – КБД, устанавливаемых на объектах идентификации – вагонах, локомотивах, крупнотоннажных контейнерах;

•пунктов считывания информации (ПСИ) с КБД, формирующих и передающих считанную информацию на следующий уровень сбора информации – концентраторы информации;

•концентраторов информации (КИ) – серверов с соответствующим ПО, располагаемых в местах установки группы ПСИ, предназначенных для сбора информации от ПСИ и ее дальнейшей передачи на интеграторы информации;

•интегратора информации – сервера с соответствующим ПО для обработки, хранения и выдачи пользователям полученной от КИ данных о перемещениях подвижных единиц в составе поездов;

•каналов связи и аппаратуры передачи данных, которые обеспечивают связь ПСИ с сетью передачи данных;

•каналов связи и средств обмена данными между дорожными информационно-статистическими центрами (ИСЦ) сопредельных железных дорог и ГИСЦ;

•программно-аппаратных средств пунктов кодирования КБД.

Пункты кодирования КБД также должны быть оснащены соответствующим ПО и средствами коммуникаций для обмена данными с ИСЦ железной дороги, формирования и корректирования баз данных относительно операций, выполненных с КБД и по оснащению подвижного состава датчиками.

Базовые аппаратные требования к прохождению информации САІРС-УЗ приведены на рис. 78.

276

Рисунок 77 – Структурная схема САИПР-УЗ

277

14.3.2 Принцип действия подсистемы нижнего уровня САИПС УЗ (вариант САИ “Транстелекарт”)

Основу САИПС-УЗ составляют подсистемы нижнего уровня (пункты считывания первичной информации с подвижного состава), распределенные по сети железных дорог. САИ “Транстелекарт” работает на основе ультравысокочастотной (УВЧ) технологии с использованием частот в диапазоне от 840 до 900 МГц или от 902 до 928 МГц в зависимости от варианта исполнения, а КБД обеспечивает отражение информации при его облучении в диапазоне от 850 до 950 МГц. Это позволяет считывать информацию с КБД объектов идентификации на значительных расстояниях и при высоких скоростях движения поездов.

Принцип действия системы основан на модуляции и отражении датчиком - КБД, который установлен на объекте идентификации, радиоволны, излученной в его направлении антенной УВЧ приемопередатчика (принцип обратного модулированного отражения).

При отражении радиосигнал модулируется в соответствии с идентификационным кодом объекта, который записан в память КБД. Отраженный сигнал считывается УВЧ приемопередатчиком, демодулируется, декодируется и передается в контроллер устройства считывания, где происходит вся необходимая обработка информации о подвижных единицах состава (рис. 79).

В САИ “Транстелекарт имеется возможность информацию, считанную с КБД, вместе с другими данными, характеризующими подвижные единицы поезда и ПСИ, передать как станционному КИ линейного уровня (ПЭВМ на станции, в депо), так и непосредственно через аппаратуру уплотнения высокочастотных каналов телефонной связи на сервер регионального ИСЦ.

Кодирование информации в КБД осуществляется в цифровой форме с помощью комбинации двух гармонически связанных частот, которые модулируют несущую волну. Одна частота (40 кГц) является точным удвоением второй (20 кГц) с допуском ± 10 %. Значение бита “логический 0” формируется из

278

одного периода сигнала прямоугольной формы частотой 20 кГц и двух периодов частотой 40 кГц. Бит “логическая 1” состоит из двух периодов сигнала прямоугольной формы частотой 40 кГц и одного периода частотой 20 кГц. Биты информационного кода формируются тактовыми импульсами генератора, встроенного в интегральную микросхему (ИМС) датчика. Один бит информационного кода формируется с помощью четырех импульсов встроенного генератора ИМС, в течение которых несущая волна модулируется частотами 20 и 40 кГц (рис. 80).

Два последних бита в информационном слове КБД занимает специальная маркерная последовательность – маркер конца информационной посылки.

Информация, записываемая в КБД, имеет следующие категории:

•обязательная, постоянная (неизменяемая) информация;

•необязательная, постоянная (неизменяемая) информация;

•необязательная, непостоянная (изменяемая) информация.

279