— считывание необходимо производить без снижения скорости поезда, которая может достигать 150-160 км/час, а на высокоскоростных участках до 250 км/час;

— содержание и качество считанной информации не должны зависеть от направления движения поезда;

— необходимо попутно выявлять вагоны с поврежденными или отсутствующими датчиками;

— датчики должны быть простыми в настройке, легкосъемными, приемлемыми для любых типов вагонов, работать без источника питания;

— достоверность считывания не должна ухудшаться при плохой видимости, загрязнениях датчика, а также при изменении климатических условий.

Приведенным выше требованиям соответствует радиочастотные системы идентификации (RFID), использующие диапазон сверхвысоких частот (СВЧ). СВЧ диапазон не чувствителен к климатическим условиям (осадкам, туману), к загрязнениям атмосферного воздуха промышленными выбросами, к грязи на подвижном составе и прочим внешним факторам и обеспечивает высокую скорость считывания информации.

В качестве такой системы на железных дорогах России и дорогах стран СНГ применяется система автоматической идентификации подвижного состава, рассчитанная на работу в диапазоне частот 880-900 МГц. САИ «Пальма» выполнена в соответствии с международным стандартом ISO 10374 и информационно совместима с северо-американской системой Amtech.

3. Принцип действия системы

— кодовый бортовой датчик (размещается на подвижном составе в строго определенном месте) (рис.3.1);

— пункт считывания информации (ПСЧ), стационарно устанавливаемый на расстоянии нескольких метров от железнодорожного пути в точках контроля (рис.3.2);

— концентраторы информации: линейного уровня КСАИ-Л и дорожного уровня КСАИ-Д;

— пункт кодирования датчиков КБД (рис.3.3);

Рис.3.1. Кодовый бортовой датчик

Рис.3.2. Пункт считывания информации

Рис.3.3. Пункт кодирования датчиков КБД

Технические характеристики системы приведены в прил.1.

3.2 А л горитм работы САИ «Пальма»

Идея считывания заключается в следующем [2]. Подвижной состав оборудуется кодовыми бортовыми датчиками КБД-2М, несущими информацию о каждой подвижной единице. Вдоль железнодорожного пути, в опорных точках на трассе (на входе и выходе со станции, депо) устанавливаются пункты считывания, при прохождении которых автоматически считывается информация из датчиков. При вступлении поезда в зону контроля срабатывают устройства контроля приближения поезда (электронные педали (рис.3.4) или точечные путевые датчики), которые замыкают цепь питания облучающе-считывающей аппаратуры (ОСА) пункта считывания. ОСА генерирует СВЧ-сигнал в сторону проезжающей мимо подвижной единицы (рис. 3.5)[3]. КБД поглощает излучаемый сигнал. Поглощенный сигнал модулируется в соответствии с информацией, записанной в ПЗУ КБД, и отражается в сторону ОСА, где он декодируется. За один эпизод считывания ОСА производит многократный опрос каждого КБД, что в сочетании с помехоустойчивым кодированием обеспечивает высокую достоверность информации (не более 1 ошибки на 1 млн. считываний).В процессе считывания номера выполняется счет осей вагонов. Счетчики осей позволяют устанавливать направление движения, фиксируют прохождение каждого вагона и «привязывают» считанные номера к конкретным вагонам. Полученная информация передается на концентратор линейного уровня, осуществляющего сбор со всех пунктов считывания данного железнодорожного узла. После предварительной обработки данные поступают в концентратор дорожного уровня. Концентратор дорожного уровня формирует конечное сообщение, содержащее идентификационные данные подвижных единиц (8-значный код подвижного средства, код страны и собственника), код станции и код пункта считывания, направление следования и время прохождения, а также перечень подвижных единиц в составе поезда.

Рис.3.4. Электронная педаль РД-1

Рис.3.5. Функциональная схема САИ «Пальма»

3.3 Кодовый бортовой датчик

Датчик является пассивным СВЧ-элементом, то есть не содержит компонентов для генерации СВЧ-сигналов. Принцип действия датчика основан на модуляции отраженного СВЧ-сигнала, который генерирует облучающая и считывающая аппаратура пункта считывания. Модуляция осуществляется в соответствии с идентификационным кодом датчика. КБД допускает возможность программирования как заводом производителем, так и обслуживающим персоналом. Программирование осуществляется с помощью программаторов.

Составные элементы датчика:

— полосковая антенна WA(симметричный линейный вибратор);

— четвертьволновый согласующий трансформатор волнового сопротивления;

— выпрямитель СВЧ колебаний (В);

— интегральная микросхема (ИМС563РТ1) функционального преобразователя кода со встроенным ПЗУ последовательного доступа емкостью 128 бит для хранения и выдачи кодовой последовательности и встроенным RC-генератором с подстраиваемой частотой генерации.

При облучении датчика СВЧ-сигналом полосковая антенна принимает сигнал (рис.3.6).

Рис. 3.6. Структурная схема КБД

3.3.1 Формат данных датчика КБД-2М

К технологическим битам относятся следующие поля:

— обнаружения информационного кадра из 128 бит;

— определения формата данных;

— защиты от несанкционированного дублирования датчиков.

В информационное поле пользователя заносятся:

— признак работы в секционном составе (2 бита);

— номер датчика на подвижной единице.

Признак работы в секционном составе может принимать следующие значения:

Номер датчика на подвижном составе принимает значение 0 для первого датчика и 1 для второго датчика подвижной единицы.

Служебные поля (биты 0-4,106-123) используются программатором для выполнения технических функций системы, включая защиту информации (биты 106-117), указание кода формата кодирования данных (биты 118-123) и т. д.

Первая контрольная сумма подсчитывается суммированием битов с 0 по 59, в двоичном результате оставляют два крайних правых бита, остальные отбрасывают. При этом старший бит заносится в разряд 60. Вторая контрольная сумма, подсчитываемая аналогично первой, служит для проверки целостности данных в битах с 62-го по 123-й (старший бит суммы заносится в 124-й бит).

Маркер информационного кадра (биты 126 и 127) служит для обозначения начала следующего кадра.

3.4 Пункт считывания САИ

3.4.1 Состав типового пункта считывания

В типовой пункт считывания входит следующее оборудование:

— облучающая считывающая аппаратура (ОСА), состоящая из блока считывателя и антенны с горизонтальной поляризацией;

— рельсовая цепь (РЦ), предназначенная для включения СВЧ излучения при заходе подвижного средства на контролируемый блок-участок;

— датчики фиксации прохождения осей (ДФПО), с помощью которых определяется направление движения и количество подвижных объектов в проходящем составе;

— контроллер блока автоматики, управляющий работой всех компонентов пункта считывания и обеспечивающий взаимодействие с периферийными устройствами;

— низкотемпературный модем для передачи считанной информации в линию связи;

— блок питания, вырабатывающий номиналы, необходимые для функционирования контроллера, модема, РЦ и ДФПО, а также автомат резервного включения (АРВ) для перехода с основного питания на резервное;

— шкаф ШНСУ для размещения аппаратуры.

3.4.2 Структурная схема типового пункта считывания

На рис.3.7 приведена структурная схема типового пункта считывания. Блок считывателя облучающей считывающей аппаратуры располагается в шкафу ШНСУ, антенна крепится с помощью специального держателя на стенке шкафа со стороны железнодорожного полотна. Кроме того, в шкафу монтируется контроллер, блок питания, низкотемпературный модем и рельсовая цепь.

Рис.3.7. Структурная схема типового пункта считывания

Структурная схема ОСА, представлена на рис.3.8.

Рис.3.8. Структурная схема облучающе-считывающей аппаратуры

В устройстве первичной обработки формируется двоичная последовательность поступившего сообщения датчика. Эта последовательность поступает в центральное вычислительное устройство, в котором в формате протокола обмена формируется сообщение датчика и время его поступления в ЦВУ относительно момента поступления первого импульса от ДФПО. В процессе прохождения колёс локомотива и вагонов через датчики ДФПО (РД-1) формируется сообщение, содержащее номер датчика РД-1 и время поступления импульса от этого датчика относительно момента поступления первого внешнего события от ДФПО.

Полученную информацию через плату сопряжения по запросам концентратора ЦВУ передаёт через интерфейс RS-232C по линии связи модема со скоростью до 19200 бит/сек в модем концентратора в последовательности:

— Сообщения о прохождении колёс.

— Сообщения о датчиках КБД-2М.

Центральное вычислительное устройство (ЦВУ)

ЦВУ является управляющим узлом считывателя. Оно выполняет следующие функции:

— управление считывателя в целом;

— сбор, предварительную обработку и временное хранение информации об объектах идентификации;

— физическую реализацию и логическую поддержку обмена информацией по протоколам обмена с концентратором;

— внутренний контроль модулей и субмодулей считывателя;

— внутреннюю реконфигурацию системы.

Внешний вид ЦВУ приведен на рис. 3.8, а функциональные параметры в табл. 3.1.

Рис. 3.9. Внешний вид ЦВУ

Таблица 3.1. Функциональные параметры ЦВУ

Максимально возможное сохраняемое количество объектов идентификации:

в буфере обмена датчиков КБД-2М

в буфере обмена фиксированных колёс ПС

Количество каналов обмена информацией

Физические интерфейсы для канала обмена информацией

Количество входных каналов ДФПО

Программное обеспечение микроконтроллера

Программное обеспечение контроллера пункта считывания состоит из следующих модулей:

— обработки выходных данных двух каналов восьмиразрядного АЦП, работающих с периодом преобразования T=130 мкс;

Источник

!!Руководство по эксплуатации пункта считывания Пальма (Модернизация системы автоматической идентификации подвижного состава)

Описание файла

Онлайн просмотр документа «!!Руководство по эксплуатации пункта считывания Пальма»

Текст из документа «!!Руководство по эксплуатации пункта считывания Пальма»

УТВЕРЖДЕН КНГМ.466452.001-01 РЭ-ЛУ

РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Устройство и работа ПСЧ

Комплектность аппаратуры ПСЧ

Подготовка аппаратуры к установке

Подготовка шкафа НСУ-М к установке аппаратуры

Установка автоматики пункта считывания

Монтаж шкафа.НСУ с внешними сетями

Подготовка ПСЧ к работе

Возможные неисправности и методы их устранения

Приложение 1 Комплект чертежей 0020.01.000СБ

«Шкаф НСУ с аппаратурой»(вошёл в комплект поставки

шкафа НСУ эксплуатирующей организации в 2001г.)

Приложение 3 Инструкция входного контроля

Приложение 4 Перечень дополнительной комплектации

шкафа НСУ (для формирования шкафа ПСЧ)

Приложение 5 Рисунки и эскизы к ПСЧ

Приложение 6 Рисунки и эскизы установки ПЭ-1

Приложение 7 Форма отчётности

Приложение 8 Технические требования по установке и

монтажу напольной части пункта считывания (ПСЧ)

ЛИСТ РЕГИСТРАЦИИ ИЗМЕНЕНИЙ

1 Перечень сокращений

Пункт считывания КНГМ 466452.001-01(ПСЧ) предназначен,средствами
развёрнутой в нём аппаратуры системы идентификации подвижного
состава(ПС), обеспечивать автоматическую фиксацию параметров
проследовавшего мимо данного ПСЧ железнодорожного состава и передачу их
в концентратор,для автоматической идентификации ПС.

Настоящая инструкция предназначена в соответствии с техническими
требованиями по установке и монтажу напольной части пункта
считывания(ПСЧ) системы «Пальма» регламентировать требования и условия
необходимые для входного контроля аппаратуры, входящей в состав
комплектации ПСЧ, монтажа ПСЧ этой аппаратурой и его эксплуатации.
Инструкция содержит указания о порядке проведения монтажа ПСЧ,
инструкции по входному контролю составных устройств и в целом аппаратуры
ПСЧ и требования к его эксплуатации.

Монтаж аппаратуры производится в стандартном шкафу НСУ типа
ШРУМ-М,доукомплектованного в соответствии с Приложением 4 настоящей
инструкции и развёрнутого в соответствии с техническими требованиями по
установке и монтажу напольной части пункта считывания системы «Пальма» и
требованиями РП, утверждённого для данного района эксплуатации С АИ.

Требования к персоналу

К работе по проведению входного контроля и установке ОСА допускаются лица не моложе 18 лет, имеющие образование не ниже среднего, изучившие настоящую инструкцию и эксплуатационную документацию на составные части аппаратуры по перечню Приложения 4 и имеющие допуск по технике безопасности к работе на электроустановках с напряжением до 1000В.

2.5 Настоящая инструкция предназначена для ввода в эксплуатацию и
эксплуатации ПСЧ, в том числе развёрнутых на базе ШНСУ-М,поставленных
эксплуатирующей организации в 2001г.

3 Устройство и работа ПСЧ

3.1 В состав ПСЧ входят (Рисунок1): облучающая и считывающая аппаратура (ОСА), состоящая из считывателя 1 с устройством фильтрации напряжения первичного электропитания 5 и антенны 2, контроллер подсчёта осей колёсных пар (КПО) 3, холодостойкий модем TGSA 4 с блоком питания б, два устройства фиксации колёсных пар (Э-1) 7,8, двухканальная система сетевого питания 9 и обогреватель ПСЧ 10.

В низкочастотном канале формируется импульс длительностью 10-11мсек, по переднему фронту которого в считывателе обнуляется таймер внешних событий, поступающих в считыватель и одновременно включается СВЧ излучение. В датчике КБД-2 (рисунок 2), устанавливаемым, как правило, за 2-ым колесом 1-ой тележки, при попадании его в зону облучения антенны, за счёт части принимаемого излучения его антенной, расположенной на

передней плоскости датчика, формируется напряжение питание интегральной микросхемы 563РТ1.Микросхема начинает генерировать код, записанный в её памяти, в виде кодовой последовательности импульсов частотой 20 и 40 кГц. При этом битам информационного кода соответствуют импульсные посылки:

Последовательность «М» представляет собой специальную маркерную последовательность (маркер), обозначающую конец информационной посылки. Маркер занимает в информационном слове два последних бита (126 и 127 считая нумерацию битов с нулевого бита).

Ток через выпрямитель определяется потенциалом вывода 22 DD1. Импульс последовательности на выводе 22 формируется коммутацией вывода 22 на шину питания(вывод 42),при этом выпрямитель работает в режиме холостого хода. При паузе последовательности вывод 22 коммутируется открытым транзистором ИМС на шину «Земля»(клемма 9), формируя режим короткого замыкания выпрямителя. Изменение величины тока нагрузки выпрямителя меняет условие согласования антенны с его входным «волновым» для антенны сопротивлением и в результате меняется величина отражённой ею мощности СВЧ. Таким образом, мощность отраженного сигнала, модулируются в соответствии с информацией, записанной в ПЗУ DD1. Часть генерируемой считывателем мощности СВЧ ответвляется направленным ответвителем в канал гетеродина считывателя (рисунокЗ), в котором на смесителе, выделяется кодовая последовательность датчика, поступающая затем через усилитель низкой частоты в сигнальный процессор. В сигнальном процессоре формируется двоичная последовательность поступившего сообщения датчика. Эта последовательность поступает в центральный процессорный модуль(ЦПМ), в котором формируется в формате протокола обмена сообщение датчика и время его поступления в ЦПМ относительно момента обнуления таймера внешних событий и загружается в буфер обмена. Чтобы исключить переполнение буфера многократным считыванием информации от одного и того же датчика за время его нахождения в зоне облучения, в считывателе устанавливается рабочий режим «сравнение с предыдущим датчиком». Поэтому повторные сообщения, совпадающие с записанным с буфер, игнорируются.

В процессе прохождения колёс локомотива и вагонов через датчики ПЭ-1 по переднему фронту формируемых КПО импульсов в ЦПМ формируется сообщение содержащее номер датчика ПЭ-1 и время поступления импульса от

3.2 Работа составных частей ПСЧ

Приёмопередающая антенна Рис.2 предназначена для облучения СВЧ

энергией датчиков, расположенных на объектах идентификации, и приёма

отражённых от этих датчиков СВЧ сигналов.

Основные технические характеристики:

-коэффициент усиления на частоте генерации Ку- не менее 10;

В составе антенны предусмотрено контрольное устройство (сборка

А1), содержащее ИМС 563РТ1.В режиме контроля считывателя через

сочленение разъёма XPl c разъёмом АКУ(антенное контрольное устройство)

на считывателе подаётся напряжение питания на ИМС,переводя её в

режим циклической генерации импульсной последовательности тестовой

Источник