RU2538498C1

RU2538498C1 - System to control rail vehicle and determine its position on railtrack

Info

Publication number: RU2538498C1
Application number: RU2013131403/11A
Authority: RU
Inventors: Владимир Владимирович Батраев; Владимир Сергеевич Миронов; Ефим Наумович Розенберг; Ирина Владимировна Стальнова; Елена Евгеньевна Шухина
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-10
Also published as: RU2013131403A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: system includes two eddy current sensors for rail track irregularities, signal cross correlation calculation unit, scaling unit, identification unit, memory unit, computing unit, identification code signal receiver, decoder, rail vehicle motion control unit, identification code signal transmitter and rail track freeness and operability monitoring unit. On sleepers of rail track sections with known coordinates groups of constant magnets are placed which magnets are located along one rail of track. Each constant magnet is fixed on corresponding sleeper in places where their magnetic fields induce in receiver coil of induction coupling channel signal processing unit. Information about sequence of location and distance between receiver coils and about coordinates of utmost magnets in each group with assigned to it identification number is written in memory unit of on-board rail vehicle motion control equipment provided with pickup coils.

EFFECT: higher train-handling capacity at failures in separate subsystems of rail vehicle position determination.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано на локомотивах и моторвагонных подвижных составах, а также в системах интервального регулирования движения поездов.The invention relates to the field of railway automation, telemechanics and communications and can be used on locomotives and motor-car rolling stock, as well as in interval control systems for train movements.

Известна система для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути, в которой сопоставление реальной координаты места нахождения поезда, полученной путем измерения пройденного пути и текущей координаты, полученной приемником спутниковой навигации, с координатой местоположения поезда на электронной карте рельсовой сети производят по сигналам от радиомаяков (бализов), установленных на пути и передающих на проходящие локомотивы координаты своего местоположения (CA 2520605, B61L 25/02, 30.03.06).A known system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track, in which a comparison of the real coordinate of the location of the train obtained by measuring the distance traveled and the current coordinate obtained by the satellite navigation receiver with the coordinate of the location of the train on the electronic map of the rail network is performed by signals from beacons (balis) installed on the way and transmitting the coordinates of their location to passing locomotives (CA 2520605, B61L 25/02, 03.30.06).

Известная система имеет относительно сложные путевые устройства и недостаточную защищенность от воздействующих факторов внешней среды, а также от вандализма. Кроме того, известная система не обеспечивает правильного функционирования в местах, где нет приема сигнала, например в тоннелях.The known system has relatively complex travel devices and insufficient protection from environmental factors, as well as from vandalism. In addition, the known system does not provide proper functioning in places where there is no signal reception, for example in tunnels.

Путь определения позиции, не требующий внешних сигнальных устройств, заключается в измерении скорости и ее интегрировании. Скорость может быть измерена с помощью тахометров, связанных с колесами. Однако проскальзывание колес, например, во время торможения приводит к ошибкам в измерениях. Проблема интегрирования скоростей состоит в интегрировании систематических погрешностей, обусловленных нарушениями калибровки, что приводит к непрерывному возрастанию ошибки.The way to determine the position, which does not require external signaling devices, is to measure the speed and its integration. Speed can be measured using tachometers connected to the wheels. However, wheel slippage, for example during braking, leads to measurement errors. The problem of integrating speeds consists in integrating systematic errors due to calibration errors, which leads to a continuous increase in error.

Известна система для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути, содержащая в бортовом устройстве рельсового транспортного средства идентичные первый и второй токовихревые датчики обнаружения неоднородностей рельсового пути, блок масштабирования сигналов, блок вычисления взаимной корреляции принимаемых сигналов с образцовыми сигналами, блок идентификации элементов рельсового пути, блок памяти образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути и блок вычисления, причем выход первого из упомянутых датчиков соединен с первым входом блока вычисления взаимной корреляции принимаемых сигналов с образцовыми сигналами, второй вход которого соединен с выходом второго из упомянутых датчиков, а выход соединен с первым входом блока масштабирования сигналов, выход которого соединен с первым входом блока идентификации элементов рельсового пути, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, а выход соединен с первым входом блока вычислений, второй вход которого соединен со вторым выходом блока памяти образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути (WO 0166401 A1, B61L 25/02, 13.09.01).A known system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track, comprising in the on-board device of the rail vehicle identical first and second eddy current sensors for detecting rail track inhomogeneities, a signal scaling unit, a unit for calculating the mutual correlation of received signals with reference signals, an element identification unit the rail track, a memory unit for exemplary signals and coordinates of the elements of the rail track, and a calculation unit, the output of one of the said sensors is connected to the first input of the block for calculating the mutual correlation of the received signals with the model signals, the second input of which is connected to the output of the second of the sensors, and the output is connected to the first input of the signal scaling unit, the output of which is connected to the first input of the rail track identification unit the second input of which is connected to the first output of the memory block of exemplary signals and coordinates of the elements of the rail track, and the output is connected to the first input of the computing unit, the second input One of which is connected to the second output of the memory block of exemplary signals and coordinates of rail track elements (WO 0166401 A1, B61L 25/02, 09/13/01).

В известной системе посредством предварительного запоминания позиции и особенностей ряда топологических неоднородностей рельсового пути, образуемых такими его элементами, как стрелки, рельсовые крепления и направляющие рельсы вдоль возможных маршрутов следования, и идентификации этих элементов в процессе движения позиция определяется с высокой точностью и независимо от внешних сигнальных систем, что обеспечивает работоспособность даже при движении в тоннелях.In the known system, by preliminary storing the position and characteristics of a number of topological inhomogeneities of the rail track formed by such elements as arrows, rail fastenings and guide rails along possible routes, and identifying these elements during movement, the position is determined with high accuracy and regardless of external signal systems, which ensures operability even when driving in tunnels.

Высокая точность определения позиции достигается интерполяцией позиции между зафиксированными элементами пути посредством интегрирования скорости поезда. Поскольку дистанция между такими элементами, как крепления рельсов к шпалам, мала, ошибка интегрирования получается незначительной. Необходимо также обеспечивать точность подсчета количества креплений и интерполяции позиции поезда между ними. Недостатком известной системы является плохая устойчивость к сбоям и электромагнитным помехам. Например, при сбое из-за помех электропитания или грозовых разрядов может произойти сбой в подсчете количества элементов креплений. Поскольку эти элементы не различимы, существенно, друг от друга по сигналам, которые они вызывают в токовихревых датчиках, будет надолго потеряна привязка местоположения транспортного средства к правильной координате на электронной карте рельсовой сети. Восстановление правильного идентифицирования будет возможно только после прохождения транспортным средством над очередным элементом рельсового пути с выраженными индивидуальными характеристиками, таким как, например, стрелочный перевод. Эта ситуация требует немедленного снижения скорости до минимально разрешенной по всему участку и продолжения движения с малой скоростью до восстановления правильного позиционирования. Например, в случае движения поезда по перегону с бесстыковым путем, очередная стрелка может встретиться только на следующей станции, и каждый подобный сбой будет приводить к существенному снижению пропускной способности.High position accuracy is achieved by interpolating the position between the fixed track elements by integrating the speed of the train. Since the distance between elements such as fastening rails to sleepers is small, the integration error is negligible. It is also necessary to ensure the accuracy of counting the number of fasteners and interpolation of the train position between them. A disadvantage of the known system is poor resistance to failures and electromagnetic interference. For example, in the event of a failure due to power disturbances or lightning discharges, a failure may occur in the calculation of the number of fastener elements. Since these elements are not distinguishable, substantially, from each other according to the signals that they cause in eddy current sensors, the location of the vehicle will be lost for a long time to the correct coordinate on the electronic map of the rail network. The restoration of correct identification will be possible only after the vehicle has passed over the next element of the rail track with distinct individual characteristics, such as, for example, turnout. This situation requires an immediate decrease in speed to the minimum allowed over the entire section and continued movement at low speed until the correct positioning is restored. For example, in the case of a train moving along a stage with a jointless path, the next arrow can only be met at the next station, and each such failure will lead to a significant decrease in throughput.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является принятая в качестве прототипа система для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути, содержащая, в бортовой аппаратуре управления движением каждого рельсового транспортного средства, два токовихревых датчика обнаружения неоднородностей рельсового пути, подключенных к входам блока вычисления взаимной корреляции сигналов от датчиков с образцовыми сигналами, выход которого через блок масштабирования соединен с первым входом блока идентификации элементов рельсового пути, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти, предназначенного для хранения образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, второй выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока, первый вход которого подключен к выходу блока идентификации элементов рельсового пути, приемник идентифицирующих кодовых сигналов, соединенный через дешифратор с третьим входом вычислительного блока, выход которого соединен с блоком управления движением рельсового транспортного средства, при этом вход приемника идентифицирующих кодовых сигналов индуктивно связан с электрическими рельсовыми цепями, каждая из которых включает в себя путевой передатчик идентифицирующего кодового сигнала и блок контроля свободности и исправности рельсового пути (RU 2409492, B61L 25/04, 20.01.11).Closest to the technical nature of the present invention is a prototype system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track, comprising, in the on-board apparatus for controlling the movement of each rail vehicle, two eddy current sensors for detecting rail track inhomogeneities connected to the inputs block for calculating the cross-correlation of signals from sensors with reference signals, the output of which is connected via a scaling unit the first input of the rail track element identification block, the second input of which is connected to the first output of the memory block for storing model signals and coordinates of the rail track elements, the second output of which is connected to the second input of the computing block, the first input of which is connected to the output of the rail track identification block , a receiver of identifying code signals connected through a decoder to the third input of the computing unit, the output of which is connected to the motion control unit rail vehicle, wherein the input of the identifying code signal receiver is inductively coupled to electric rail circuits, each of which includes a track transmitter of the identifying code signal and a unit for monitoring the free and healthy condition of the rail track (RU 2409492, B61L 25/04, 01.20.11) .

Технический результат изобретения заключается в повышении пропускной способности, при сбоях в отдельных подсистемах определения позиции рельсового транспортного средства.The technical result of the invention is to increase throughput, in case of failures in individual subsystems for determining the position of a rail vehicle.

Технический результат достигается тем, что в системе для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути, содержащей в бортовой аппаратуре управления движением каждого рельсового транспортного средства два токовихревых датчика обнаружения неоднородностей рельсового пути, подключенных к входам блока вычисления взаимной корреляции сигналов от датчиков с образцовыми сигналами, выход которого через блок масштабирования соединен с первым входом блока идентификации элементов рельсового пути, второй вход которого соединен с первым выходом блока памяти, предназначенного для хранения образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, второй выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока, первый вход которого подключен к выходу блока идентификации элементов рельсового пути, приемник идентифицирующих кодовых сигналов, соединенный через дешифратор с третьим входом вычислительного блока, выход которого соединен с блоком управления движением рельсового транспортного средства, при этом вход приемника идентифицирующих кодовых сигналов индуктивно связан с электрическими рельсовыми цепями, каждая из которых включает в себя путевой передатчик идентифицирующего кодового сигнала и блок контроля свободности и исправности рельсового пути, согласно изобретению на шпалах рельсового пути размещены группы постоянных магнитов, каждый из которых закреплен на соответствующей шпале, причем информация о последовательности расположения и расстоянии между постоянными магнитами и о координатах крайних магнитов в каждой группе, с присвоенным ей идентификационным номером, записаны в блоке памяти бортовой аппаратуры управления движением рельсового транспортного средства, которая снабжена приемными катушками, подключенными к блоку обработки сигналов, соединенному через CAN-интерфейс с четвертым входом вычислительного блока.The technical result is achieved by the fact that in the system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track, which contains two eddy current sensors for detecting rail inhomogeneities in the on-board equipment for controlling the movement of each rail vehicle, connected to the inputs of the block for calculating the cross-correlation of signals from sensors with exemplary signals, the output of which is connected via the scaling unit to the first input of the rail track identification unit, a swarm input of which is connected to the first output of a memory unit for storing model signals and coordinates of rail track elements, a second output of which is connected to a second input of a computing block, the first input of which is connected to the output of a rail track element identification block, a receiver of identification code signals connected through a decoder with a third input of the computing unit, the output of which is connected to the control unit of the movement of the rail vehicle, while the input of the receiver is ident of the identifying code signals is inductively coupled to electric rail circuits, each of which includes a track transmitter of an identifying code signal and a unit for monitoring the availability and health of the rail track, according to the invention, groups of permanent magnets are placed on the rail ties, each of which is fixed to the corresponding rail, information on the sequence of arrangement and the distance between the permanent magnets and on the coordinates of the extreme magnets in each group, with the identifier assigned to it tele- communications number recorded in the memory unit of the onboard equipment control movement of the rail vehicle, which is provided with receiver coils are connected to a signal processing unit connected through a CAN-interface to a fourth input of the computing unit.

На чертеже (фиг.1) приведена схема предлагаемой системы для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути. На фиг.2 приведен пример расположения постоянных магнитов в группе относительно рельсов и приемных катушек рельсового транспортного средства.The drawing (figure 1) shows a diagram of the proposed system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track. Figure 2 shows an example of the location of the permanent magnets in the group relative to the rails and receiving coils of the rail vehicle.

Система для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути содержит, в бортовой аппаратуре управления движением каждого рельсового транспортного средства, два токовихревых датчика 1 и 2 обнаружения неоднородностей рельсового пути, подключенных к входам блока 3 вычисления взаимной корреляции сигналов от датчиков с образцовыми сигналами, выход которого через блок 4 масштабирования соединен с первым входом блока 5 идентификации элементов рельсового пути, второй вход которого соединен с первым выходом блока 6 памяти, предназначенного для хранения образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, второй выход которого соединен со вторым входом вычислительного блока 7, первый вход которого подключен к выходу блока 5 идентификации элементов рельсового пути, приемник 8 идентифицирующих кодовых сигналов через дешифратор 9 соединен с третьим входом вычислительного блока 7, выход которого подключен к блоку 10 управления движением рельсового транспортного средства, вход приемника 8 идентифицирующих кодовых сигналов индуктивно связан с электрическими рельсовыми цепями 11, каждая из которых включает в себя путевой передатчик 12 идентифицирующего кодового сигнала и блок 13 контроля свободности и исправности рельсового пути.The system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track contains, in the on-board apparatus for controlling the movement of each rail vehicle, two eddy current sensors 1 and 2 for detecting inhomogeneities of the rail track connected to the inputs of block 3 for calculating the cross-correlation of signals from sensors with reference signals the output of which, through the scaling unit 4, is connected to the first input of the rail track identification unit 5, the second input of which is connected to the first output the house of the memory unit 6, designed to store model signals and coordinates of the elements of the rail track, the second output of which is connected to the second input of the computing unit 7, the first input of which is connected to the output of the block 5 of the identification of the elements of the rail track, the receiver 8 of the identification code signals through a decoder 9 is connected to the third input of the computing unit 7, the output of which is connected to the control unit 10 of the rail vehicle, the input of the receiver 8 identifying code signals inductively with Yazan electrical track circuits 11, each of which includes a directional transmitter identifying code signal 12 and the control unit 13 freeness and serviceability of the track.

На шпалах 14 участков 15 рельсового пути с известными координатами размещены группы 16 постоянных магнитов 17, расположенных вдоль одного рельса рельсового пути. Каждый постоянный магнит 17 закреплен на соответствующей шпале 14, в местах, где их магнитные поля индуцируют в приемных катушках 18 блока 19 обработки сигналов каналов индуктивной связи, проходящих над ними рельсовых транспортных средств, импульсные электромагнитные сигналы с амплитудой и длительностью, обеспечивающих требуемую достоверность распознавания этих сигналов при наличии воздействия электромагнитных сигналов других источников электромагнитных полей. Информация о последовательности расположения и расстоянии между постоянными магнитами 17 и о координатах крайних магнитов 17 в каждой группе 16, с присвоенным ей идентификационным номером, записаны в блоке 6 памяти бортовой аппаратуры управления движением рельсового транспортного средства, которая снабжена приемными катушками 18, подключенными к блоку 19 обработки сигналов, соединенному через CAN-интерфейс (не показан) с четвертым входом вычислительного блока 7.On the sleepers of 14 sections 15 of the rail track with known coordinates, groups of 16 permanent magnets 17 are located along one rail of the rail track. Each permanent magnet 17 is mounted on the corresponding sleepers 14, in places where their magnetic fields are induced in the receiving coils 18 of the signal processing unit 19 of the inductive communication channels passing over them of rail vehicles, pulsed electromagnetic signals with amplitude and duration, providing the required recognition accuracy of these signals in the presence of electromagnetic signals from other sources of electromagnetic fields. Information about the sequence of location and the distance between the permanent magnets 17 and the coordinates of the extreme magnets 17 in each group 16, with the identification number assigned to it, is recorded in the memory unit 6 of the on-board equipment for controlling the movement of the rail vehicle, which is equipped with receiving coils 18 connected to the block 19 signal processing, connected via a CAN interface (not shown) with the fourth input of the computing unit 7.

Взаимосвязь блока 19 обработки сигналов каналов индуктивной связи с другими блоками бортовой аппаратуры рельсового транспортного средства осуществляется через CAN-интерфейс.The interconnection of the inductive communication channel signal processing unit 19 with other blocks of the on-board equipment of the rail vehicle is carried out via the CAN interface.

Система для управления рельсовым транспортным средством и определения его позиции на рельсовом пути функционирует следующим образом.A system for controlling a rail vehicle and determining its position on a rail track operates as follows.

Определение координаты местонахождения рельсового транспортного средства основано на сравнении характеристических особенностей для множества различных типов рельсовых элементов, записанных в блоке 6 памяти образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, с характеристическими особенностями сигналов от первого 1 и второго 2 токовихревых датчиков обнаружения неоднородностей рельсового пути. Сравнение позволяет идентифицировать тип элементов, над которыми последовательно во времени проходят датчики 1 и 2. Знание типа и порядкового номера элементов, встретившихся по пути следования рельсового транспортного средства, позволяет по электронной карте, которая хранится в блоке 6 памяти образцовых сигналов и координат элементов рельсового пути, определить позицию очередного и следующего ожидаемого элемента рельсового пути. Характеристические особенности индивидуальных рельсовых компонентов по маршруту, например, таких как стрелки, позволяют всегда их определить однозначно. Однако повторяющиеся типовые элементы (например, элементы креплений рельсов к шпалам) однозначно идентифицируются при условии отсутствия сбоев при подсчете их общего числа, определяющего порядковый номер очередного элемента.The determination of the coordinates of the location of the rail vehicle is based on a comparison of the characteristics for many different types of rail elements recorded in the memory unit 6 of the reference signals and the coordinates of the elements of the rail track, with the characteristics of the signals from the first 1 and second 2 eddy current sensors for detecting rail inhomogeneities. Comparison allows you to identify the type of elements over which sensors 1 and 2 pass sequentially in time. Knowing the type and serial number of the elements encountered along the rail vehicle allows the electronic map, which is stored in the memory block 6 of the model signals and coordinates of the rail track elements , determine the position of the next and next expected element of the rail track. Characteristic features of individual rail components along the route, for example, such as arrows, always allow them to be uniquely determined. However, repeating typical elements (for example, elements of rail fastenings to sleepers) are uniquely identified, provided there are no failures in calculating their total number, which determines the serial number of the next element.

Для устранения зависимости от скорости поезда сигналы от датчиков 1 и 2 перед сравнением масштабируются в блоке 4 масштабирования. Расстояние между поездом и последним определенным элементом рельсового пути вычисляется посредством интегрирования скорости поезда, а скорость поезда вычисляется на основе временного сдвига между сигналами датчиков 1 и 2, которые на рельсовом транспортном средстве размещены на определенном расстоянии по направлению движения. Это позволяет по сравнению с широко распространенным способом измерения скорости и пройденного пути по числу импульсов от колесного датчика исключить ошибки из-за юза и буксования и неточной калибровки диаметра бандажа. Сравнение принятых от датчиков 1 и 2 сигналов с образцовыми сигналами, хранящимися в блоке 6 памяти, производится в блоке 3 вычисления взаимной корреляции сигналов.To eliminate the dependence on the speed of the train, the signals from sensors 1 and 2 are scaled before scaling in block 4 scaling. The distance between the train and the last determined element of the rail track is calculated by integrating the speed of the train, and the speed of the train is calculated based on the time shift between the signals of sensors 1 and 2, which are placed on the rail vehicle at a certain distance in the direction of travel. This allows, in comparison with the widespread method of measuring speed and distance traveled by the number of pulses from the wheel sensor, to eliminate errors due to skidding and slipping and inaccurate calibration of the diameter of the bandage. A comparison of the signals received from sensors 1 and 2 with the model signals stored in the memory unit 6 is performed in the signal correlation calculation unit 3.

Высокая точность определения позиции достигается интерполяцией позиции между зафиксированными элементами пути посредством интегрирования скорости поезда. Поскольку дистанция между такими элементами, как крепления рельсов к шпалам, мала, ошибка интегрирования получается незначительной. Совпадение идентификаторов прогнозируемого конструктивного элемента с реально обнаруженным подтверждает с высокой достоверностью соответствие расчетной по карте рельсовой сети в электронной памяти и фактической позиции рельсового транспортного средства. Для исключения снижения пропускной способности при сбоях рассмотренного выше точного метода определения координаты рельсового транспортного средства параллельно производится определение координаты с помощью декодирования принятых приемником 8 идентифицирующих кодовых сигналов, поступающих из электрических рельсовых цепей 11₁-11_n. Использование электрических рельсовых цепей приемлемо как для открытой местности, так и для горной местности или тоннелей, поскольку отсутствуют ограничения, например, связанные с условиями распространения, которые имеют место при использовании радиосигналов.High position accuracy is achieved by interpolating the position between the fixed track elements by integrating the speed of the train. Since the distance between elements such as fastening rails to sleepers is small, the integration error is negligible. The coincidence of the identifiers of the predicted structural element with the actually detected confirms with high reliability the correspondence of the calculated on the rail network map in electronic memory and the actual position of the rail vehicle. To eliminate the reduction in throughput during failures of the exact method for determining the coordinates of a rail vehicle discussed above, the coordinates are determined in parallel by decoding the identification code signals received by the receiver 8 from the electric rail circuits 11 ₁ -11 _n . The use of electric rail circuits is acceptable both for open terrain and for mountainous terrain or tunnels, since there are no restrictions, for example, related to the propagation conditions that occur when using radio signals.

Декодирование сигналов, поступивших из электрических рельсовых цепей 11₁-11_n, осуществляет дешифратор 9, который выделяет из принимаемого кодового сигнала наряду с информацией о расстоянии до места ограничения скорости индивидуальный номер электрической рельсовой цепи 11_i участка рельсового пути, на котором в данный момент времени находится рельсовое транспортное средство. Пройденный путь от начала участка с данной рельсовой цепью с момента возникновения и на все время сбоя измеряется от колесного датчика импульсов с присущей этому методу меньшей точностью. Вычислительный блок 7 учитывает эту неточность при расчете тормозной кривой, параметры которой передаются в блок 10 управления движением рельсового транспортного средства для выработки соответствующего режима движения. Если при сбое из-за помех электропитания произойдет сбой в подсчете количества, например, элементов креплений и будет потеряна привязка местоположения транспортного средства к правильной координате на электронной карте рельсовой сети, система немедленно производит восстановление правильного идентифицирования, на основе знания идентификационного номера электрической рельсовой цепи и пути, пройденного рельсовым транспортным средством, с момента вступления на эту рельсовую цепь.The decoding of the signals received from the electric rail circuits 11 ₁ -11 _n is carried out by a decoder 9, which extracts from the received code signal, along with information about the distance to the speed limit, the individual number of the electric rail circuit 11 _{i of the} section of the rail track at which at a given time is a rail vehicle. The distance traveled from the beginning of the section with the given rail circuit from the moment of occurrence and for the entire period of failure is measured from the wheel impulse sensor with less accuracy inherent in this method. The computing unit 7 takes this inaccuracy into account when calculating the braking curve, the parameters of which are transmitted to the rail vehicle motion control unit 10 to generate an appropriate driving mode. If, in the event of a failure due to power interferences, a failure occurs in the calculation of the number of, for example, fasteners and the location of the vehicle is lost to the correct coordinate on the electronic map of the rail network, the system immediately restores the correct identification based on the identification number of the electric rail circuit and the path traveled by a rail vehicle from the moment it enters this rail chain.

Однако выполняется это с более высокой точностью и надежностью, за счет наличия дополнительной информации, о точной координатной привязке в местах прохождения приемных катушек 18 рельсового транспортного средства над группами 16 постоянных магнитов 17. Группы 16 постоянных магнитов 17 имеют индивидуальные идентификационные признаки, закодированные в последовательности и расстоянии между постоянными магнитами 17 в каждой группе 16. Причем координаты крайних постоянных магнитов 17 в каждой группе 16 известны и записаны в блоке памяти бортового устройства управления на каждом рельсовом транспортном средстве, вовлеченном в управление системой. В результате прохождения катушки 18 рельсового транспортного средства над каждой шпалой 14, с установленным на ней постоянным магнитом 17, в катушке 18 возникает индуцированнный электрический импульс, который выделяется и обрабатывается блоком 19 обработки сигналов каналов индуктивной связи. При прохождении рельсового транспортного средства над каждой группой 16 постоянных магнитов 17, блок 19 подсчитывает общее количество принятых импульсов и временные интервалы между ними и затем, после фиксации окончания импульсной последовательности, декодирует принятую импульсную последовательность как двоичный код (логическая 1 - прием импульса при наличии магнита 17 и логический 0 - пауза при отсутствии магнита на шпале 14). В процессе декодирования определяется уникальный идентификатор (идентификационный номер) данной группы 16. Для надежности коды имеют информационную избыточность. Для компенсации зависимости параметров электрических сигналов от скорости движения рельсового транспортного средства, блоком 19 обработки сигналов каналов индуктивной связи осуществляется масштабирование принимаемых сигналов, по длительности и амплитуде в зависимости от градаций текущей скорости движения рельсового транспортного средства.However, this is done with higher accuracy and reliability, due to the availability of additional information about the exact coordinate reference in the places where the receiving coils 18 of the rail vehicle pass over the groups of 16 permanent magnets 17. Groups of 16 permanent magnets 17 have individual identification signs encoded in sequence and the distance between the permanent magnets 17 in each group 16. Moreover, the coordinates of the extreme permanent magnets 17 in each group 16 are known and recorded in the memory unit control devices on each rail vehicle involved in controlling the system. As a result of the passage of the coil 18 of the rail vehicle over each sleeper 14, with a permanent magnet 17 mounted on it, an induced electric pulse arises in the coil 18, which is extracted and processed by the signal processing unit 19 of the inductive communication channels. When a rail vehicle passes over each group of 16 permanent magnets 17, block 19 counts the total number of received pulses and time intervals between them and then, after fixing the end of the pulse sequence, decodes the received pulse sequence as a binary code (logical 1 - receiving a pulse in the presence of a magnet 17 and logical 0 - pause in the absence of a magnet on the sleeper 14). In the decoding process, a unique identifier (identification number) of this group 16 is determined. For reliability, codes have information redundancy. To compensate for the dependence of the parameters of the electrical signals on the speed of the rail vehicle, the signal processing unit 19 of the inductive communication channels scans the received signals in duration and amplitude depending on the gradations of the current speed of the rail vehicle.

Завершение полного приема каждой последовательности импульсов, фиксируется блоком 19 обработки сигналов каналов индуктивной связи, через 2-5 метров после проследования его локомотивной катушкой 18 над последним постоянным магнитом 17 очередной группы 16. Затем блок 19 передает полученные данные в системный CAN-интерфейс для использования их в вычислительном блоке 7 вместе с данными из электронной карты рельсовой сети, о точных координатах расположения на ней очередной группы 16 постоянных магнитов 17, и с данными о текущей координате локомотива рельсового транспортного средства, принимаемыми от других подсистем определения его текущей позиции на рельсовой сети. Для достижения максимальной точности и достоверности, комплексирование всех данных осуществляется с применением оптимальной фильтрации, например, по Кальману.The completion of the complete reception of each sequence of pulses is fixed by the signal processing unit 19 of the inductive coupling channels, 2-5 meters after being traced by the locomotive coil 18 above the last permanent magnet 17 of the next group 16. Then, the block 19 transfers the received data to the system CAN interface for use in the computing unit 7 together with data from the electronic map of the rail network, the exact coordinates of the location of the next group of 16 permanent magnets 17 on it, and with data on the current coordinate of the locomotive rail vehicle, taken from other subsystems to determine its current position on the rail network. To achieve maximum accuracy and reliability, the aggregation of all data is carried out using optimal filtering, for example, according to Kalman.

Расположение постоянных магнитов 17 только с одной стороны рельсового пути приводит к появлению полезных сигналов только в одной из парных катушек 18 рельсового транспортного средства и является также дополнительным признаком направления движения. Поскольку, для снижения уровней помех приемные катушки 18 рельсовых траспортных средств на локомотивах включены встречно, использование постоянных магнитов 17 с двух сторон рельсового пути, для сокращения общей длины зоны размещения групп 16 постоянных магнитов 17 не целесообразно, так как при расположении постоянных магнитов 17 на одной и той же шпале с двух ее сторон импульсы, наводимые от них в приемных катушках 18, будут взаимно компенсироваться.The location of the permanent magnets 17 only on one side of the rail leads to the appearance of useful signals in only one of the paired coils 18 of the rail vehicle and is also an additional sign of the direction of movement. Since, in order to reduce interference levels, the receiving coils of 18 rail vehicles on locomotives are turned on in opposite directions, the use of permanent magnets 17 on both sides of the rail track is not advisable to reduce the total length of the area of groups of 16 permanent magnets 17, since when the permanent magnets 17 are located on one and on the same sleeper from its two sides, the pulses induced from them in the receiving coils 18 will be mutually compensated.

Также постоянные магниты 17, для того чтобы не взаимодействовать с токовихревой подсистемой подсчета рельсовых креплений, должны быть смещены относительно этих рельсовых креплений. Это также предохраняет сами постоянные магниты 17 от их размагничивания наводимыми высокочастотными вихревыми токами.Also, the permanent magnets 17, in order not to interact with the eddy current subsystem for counting rail mounts, must be offset relative to these rail mounts. It also protects the permanent magnets 17 themselves from their demagnetization by induced high-frequency eddy currents.

Повышение точности и достоверности, в определении текущей позиции поезда, при прохождении групп 16 постоянных магнитов 17 особенно проявляется в случаях, когда в других подсистемах, определяющих текущую координату локомотива рельсового транспортного средства возникают сбои или отказы в работе, особенно при высоких скоростях движения. Это позволяет более эффективно управлять движением поездов на участке, оборудованном предлагаемой системой.Improving the accuracy and reliability in determining the current position of a train when passing through groups of 16 permanent magnets 17 is especially evident in cases when other failures or malfunctions occur in other subsystems that determine the current coordinate of a rail vehicle’s locomotive, especially at high speeds. This allows you to more effectively control the movement of trains in the area equipped with the proposed system.

Применение групп 16 постоянных магнитов 17 незначительно усложняет и удорожает путевые устройства, поскольку создаваемые группами 16 реперные метки, долговечны, конструктивно легко совместимы со шпальной решеткой и креплениями рельсов. Они не требуют электропитания и частого технического обслуживания, устойчивы к погодным и механическим воздействиям. Поскольку группы 16 постоянных магнитов 17 являются дополнительными элементами, по отношению к уже имеющимся в системе подсистемам для определения позиции поезда, ущерб от намеренного повреждения постоянных магнитов 17 вандалами не может быть значительным для системы в целом. Частота размещения на пути групп 16 постоянных магнитов 17 и их количество в каждой группе 16, выбираются исходя из соображений экономической эффективности. Например, на участках с более интенсивным и скоростным движением, экономически целесообразно устанавливать такие группы 16 чаще и, соответственно, для обеспечения надежной уникальной идентификации делать количество постоянных магнитов 17, в каждой группе 16, большим. В большинстве случаев, общее количество постоянных магнитов 17 в одной группе 16 составляет 8-12 штук. Предлагаемая система обеспечивает повышение пропускной способности, при сбоях ее отдельных подсистем в определении позиции рельсового транспортного средства.The use of groups 16 of permanent magnets 17 slightly complicates and increases the cost of track devices, since the reference marks created by groups 16 are durable, structurally easily compatible with the sleeper grid and rail mounts. They do not require power and frequent maintenance, resistant to weather and mechanical stress. Since the group 16 of permanent magnets 17 are additional elements with respect to the subsystems already available in the system for determining the position of the train, the damage from intentional damage to the permanent magnets 17 by vandals cannot be significant for the system as a whole. The frequency of placement on the path of groups 16 of permanent magnets 17 and their number in each group 16, are selected based on considerations of economic efficiency. For example, in areas with more intense and high-speed movement, it is economically feasible to establish such groups 16 more often and, accordingly, to ensure reliable unique identification, make the number of permanent magnets 17, in each group 16, large. In most cases, the total number of permanent magnets 17 in one group 16 is 8-12 pieces. The proposed system provides an increase in throughput, in case of failures of its individual subsystems in determining the position of a rail vehicle.

Claims

A system for controlling a rail vehicle and determining its position on the rail track, comprising two eddy current sensors for detecting rail inhomogeneities in the on-board equipment for controlling the movement of each rail vehicle connected to the inputs of the block for calculating the cross-correlation of signals from sensors with reference signals, the output of which is through the block scaling is connected to the first input of the rail track identification unit, the second input of which is connected to the first output b a memory lock intended for storing exemplary signals and coordinates of rail track elements, the second output of which is connected to the second input of the computing unit, the first input of which is connected to the output of the rail track element identification unit, a receiver of identification code signals connected through a decoder to the third input of the computing unit, the output of which is connected to the motion control unit of the rail vehicle, while the input of the receiver of the identification code signals is inductively coupled with electric rail circuits, each of which includes a track transmitter of an identifying code signal and a unit for monitoring the availability and health of the rail, characterized in that groups of permanent magnets are placed on the rail ties, each of which is fixed to the corresponding rail, moreover, information about location sequences and the distance between the permanent magnets and the coordinates of the extreme magnets in each group, with the identification number assigned to it, are recorded in the memory unit unit vectors apparatus control movement of the rail vehicle, which is provided with receiver coils are connected to a signal processing unit connected through a CAN-interface to a fourth input of the computing unit.