Контроль целостности железнодорожного подвижного состава c применением радиолокационной системы с активным ответом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Иркутский государственный университет путей сообщения

Контроль целостности железнодорожного подвижного состава c применением радиолокационной системы с активным ответом

Гурулёва М.А.

Марюхненко В.С.

Аннотация

радиолокационный подвижной состав

В статье рассмотрена возможность применения радиолокационной системы с активным ответом для решения задач контроля целостности подвижного состава, сформулированы функциональные особенности составных устройств данной системы с определением возможного состава выходной информации.

Ключевые слова: радиолокационная система с активным ответом, целостность подвижного состава, радиолокационный запросчик, радиолокационный ответчик, длина подвижного состава.

Введение

Автоматизация процессов диагностики подвижного состава на ходу его следования является одной из приоритетных задач в области обеспечения безопасности движения. В частности, не теряет своей актуальности и совершенствование систем автоматического контроля целостности подвижного состава [1]. Существенные преимущества имеют системы, основанные на измерении фактической длины поезда или количества единиц в подвижном составе [2]. В таких системах решение о состоянии поезда принимается на основе критерия целостности:

q=0 при L= L_изм или N= N_изм; q=1 при L>L_изм или N>N_изм , (1)

где q-----бинарный параметр целостности, L_изм и N_изм - измеренное значение длины и числа единиц контролируемого железнодорожного подвижного состава, L и N - заданное значение указанных параметров.

Получение информации о заданном значении длины (или числа единиц в составе) поезда внебортовой аппаратурой возможно путем введения вручную оператором или через отдельные каналы связи между пунктами формирования состава и пунктами контроля целостности, что не всегда приемлемо. Решением данного вопроса может быть использование радиолокационной системы с активным ответом.

Цель статьи: обоснование возможности применения радиолокационной системы с активным ответом в решении задачи контроля целостности подвижного состава.

Рис. 1. Схема размещения структурных составляющих радиолокационной системы с активным ответом

Система с активным ответом включает (рис. 1): 1. Стационарную часть, состоящую из путевого радиозапросчика (ПЗ) и микропроцессорного вычислителя (МПВ); 2. Поездную часть - бортовой локомотивный радиолокационный ответчик ЛО, функционирующий в составе комплекса локомотивных устройств безопасности (КЛУБ).

Запросные и ответные сигналы кодируются (преимущественно, числоимпульсное или времяимпульсное кодирование для запросного сигнала и позиционное кодирование для ответного сигнала) [3]. ПЗ формирует и в моменты времени t_запр.k излучает через антенну путевого запросчика (АПЗ) периодическую последовательность блоков запросных кодированных импульсных радиосигналов u_{запр.пз.k}(t), состоящих из синхро- (СГ) и информационных (ИГ) групп (рис. 2).

В приемном устройстве ЛО производится первичная, вторичная обработка и дешифрирование принятых сигналов u_{прм.ло.k}(t), tT_си.k. В результате, при соответствии запроса установленному коду, в момент времени t_дш.ло.k формируется выходной импульс u_дш.ло.k(t) дешифратора ответчика и формируется ответный сигнал - кодированная последовательность импульсов u_{отв.ло.k}(t), tT_си.k. ИГ ответного сигнала состоит из: а) группы информационных сообщений (ИС) - скорости V_k локомотива; длины поезда L (или числа единиц подвижного состава N); доплеровского сдвига частоты F_з.k принимаемого запросного сигнала и др.); б) ряда служебных данных; в) сигналов цифровой передачи текстовых, речевых сообщений и т.п.

В ПЗ производится первичная, вторичная обработка и дешифрирование принятых сигналов u_{прм.пз.k}(t), tT_си.k, в результате, в момент времени t_отв.k формируется ответный импульс u_отв.k (t), tT_си.k. Запрос-ответные процессы повторяются в каждом последующем периоде синхронизации T_си.(k+n), где n=1, 2, 3,..

Время между формированием запросного и ответного импульса в ПЗ:

Dt_отв.k = t_отв.k -t_запр.k--=--Dt_AB.k + Dt _{обр.ло.k}+Dt _ф.отв.k+Dt_BA.k + Dt _{обр.пз.k}, (2)

где Dt_AB.k =l_AB.k /c и Dt_BA.k =l_BA.k /c - соответственно время распространения радиосигнала от АПЗ до антенны локомотивного ответчика АЛО и обратно; l_AB.k - расстояние AB; c - скорость распространения электромагнитных колебаний (ЭМК); Dt_{обр.ло.k} и Dt_{обр.пз.k} - длительность обработки и дешифрирования сигнала в приемном устройстве ЛО и ПЗ соответственно; Dt _ф.отв.k - время формирования ответного сигнала.

Из формул (3) - (6) и допущения l_AB.k= l'_BА.k следует:

l_AB.k = 0,5c(Dt_AB.k +Dt_BA.k)= 0,5c[(t_отв.k--- t_запр.k--) - Dt], (3)

где Dt = Dt _{обр.ло.k}+Dt _ф.отв.k+Dt _{обр.пз.k}=const - суммарный набег постоянных задержек при формировании, обработке и дешифрировании кодированных сигналов в запросно-ответном канале.

В МПВ, на основе информации запросно-ответного канала системы реализуются алгоритмы:

а) вычисления расстояния l_AB исходя из уравнения (3);

б) вычисления усредненной скорости сближения V_AB ЛО с ПЗ:

, (4)

где f_запр и f_отв - соответственно исходно несущие частоты передатчиков запросчика и ответчика, комплексирования скоростей V и , формирование его результатов V^*.

в) сравнения фактического значения длины подвижного состава, полученного например, радиолокационно-доплеровским методом (или фактического числа единиц подвижного состава, полученного, например, методом счета осей) с заданным значением и вычисления бинарного параметра и критерия (1), формирования вывода о целостности поезда;

г) формирования служебных данных и сообщений, использование которых повышает устойчивость информационного обмена между КЛУБ и внебортовыми системами обеспечения безопасности движения.

Рис. 2. К вопросу о работе запросно-ответного канала

Выводы

Применение радиолокационной системы с активным ответом не только решает задачу внебортового получения информации о заданных параметрах поезда, но и повышает информативную избыточность результатов текущего контроля поезда, в частности контроля целостности последнего.

Библиографический список

1. Системы управления движением поездов на перегонах. В 3 ч. Ч. 1. Функциональные схемы систем [Текст]: учебник для вузов ж.-д. трансп./ доп. ФАЖТ; под ред. В.М. Лисенкова. - М.: УМЦ по образов. на ж.-д. трасп., 2009г. - 160 с.

2. Щиголев С.А. Исследование и разработка систем обеспечения безопасности движения поездов на основе метода счета осей подвижного состава [Текст]: автореферат дис. канд. техн. наук. Всерос. науч. исслед. ин-т ж.-д. трансп. - Екатеринбург: УрГУПС, 2002. - 23 с.

3. Марюхненко В.С. Радиоприемные устройства: Учебное пособие. Ч. 1. - Иркутск: ИВАИИ. 2001. -531 с.

Размещено на Allbest.ru