Бортовой повторитель сообщений для системы радиосвязи железнодорожного состава

Бортовой повторитель сообщений для системы радиосвязи железнодорожного состава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По данной заявке на патент испрашивается приоритет на основании Предварительной заявки на патент США номер 60/565591, зарегистрированной 26 апреля 2004 года.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение в общем относится к системам радиосвязи железнодорожного состава и в частности к бортовому повторителю сообщений для систем радиосвязи железнодорожного состава для использования в составе с распределенной энергией, содержащем ведущий локомотив и один или более удаленных локомотивов.

Уровень техники

Функционирование железнодорожного состава или поезда с распределенной энергией предоставляет движущую силу и торможение от ведущего локомотива (или ведущего блока) и одного или более удаленных локомотивов (или удаленных блоков), находящихся на расстоянии от ведущего блока в поезде. В одной конфигурации поезд с распределенной энергией содержит ведущий локомотив в голове поезда, удаленный локомотив в позиции хвоста поезда (EOT) и один или более локомотивов в середине поезда, размещенных между головой и хвостом поезда. Работа поезда с распределенной энергией может быть предпочтительна для длинносоставных поездов, чтобы улучшить вождение и ходовые качества поезда, и особенно для поездов, эксплуатируемых в горной местности.

В поезде с распределенной энергией каждый ведущий и удаленный локомотив обеспечивает движущую силу и торможение поезду. Сообщения команд движения и торможения выдаются оператором в ведущем локомотиве и подаются в удаленные локомотивы посредством системы радиочастотной связи (такой как система связи для распределения энергии, известная из предшествующего уровня техники как LOCOTROL®, созданная General Electric Company из Скенектади, штат Нью-Йорк), содержащая линию (канал) радиочастотной связи и приемо-передающее оборудование в ведущем и удаленном блоках. Принимающий удаленный локомотив отвечает на эти команды, чтобы применять тяговое усилие или тормозное усилие к поезду и уведомлять ведущий блок о приеме и выполнении команды. Ведущий блок также отправляет другие сообщения удаленным блокам, в том числе сообщения запроса состояния. Удаленные блоки отвечают посредством отправки сообщения ответа о состоянии обратно ведущему блоку.

В поезде, имеющем два или более непосредственно сцепленных удаленных локомотива, сцепленные локомотивы функционируют в унисон посредством управляющих сигналов, передаваемых по связанным линиям MU (нескольких блоков). Один из локомотивов обозначается как управляющий удаленный блок в отношении систем связи для распределенной энергии. Только управляемый удаленный блок сконфигурирован, чтобы принимать команды, передаваемые ведущим блоком, и отвечать ведущему блоку с помощью соответствующих сообщений ответа.

Один из наиболее важнейших аспектов работы поезда - это прогнозируемая и успешная работа пневматической тормозной системы. Пневматическая тормозная система содержит локомотивные тормоза в каждом локомотиве (включая ведущий локомотив и все удаленные локомотивы) и вагонные тормоза в каждом железнодорожном вагоне. Локомотивные тормоза ведущего блока управляются посредством оператора локомотива в ответ на позицию рукоятки локомотивного тормозного рычага, а тормоза железнодорожных вагонов управляются в ответ на позицию рукоятки автоматического тормозного рычага. Локомотивные тормоза также могут управляться посредством рукоятки автоматического тормозного рычага.

Рукоятка или контроллер автоматического тормозного рычага управляет давлением в гидравлической тормозной магистрали, которая идет по всей длине поезда и поддерживает гидравлическую связь с системой вагонных тормозов для применения или отпускания вагонных тормозов в каждом железнодорожном вагоне в ответ на изменение давления в тормозной магистрали. Конкретно, регулирующий клапан (типично содержащий множество клапанов и соединительную систему трубопроводов) в каждом железнодорожном вагоне отвечает на изменения давления текучей среды в тормозной магистрали посредством применения тормозов (в ответ на снижение давления текучей среды в тормозной магистрали) или отпускания тормозов (в ответ на увеличение давления текучей среды в тормозной магистрали). Текучая среда в тормозной магистрали традиционно содержит герметизированный воздух. Управление рукояткой автоматического тормозного рычага в ведущем локомотиве инициирует падение давления в ведущем блоке, которое распространяется по тормозной магистрали до хвоста поезда. Регулирующий клапан в каждом железнодорожном вагоне измеряет падения давления и в ответ на это подает герметизированный воздух из локального резервуара вагона в колесные тормозные цилиндры, которые, в свою очередь, притягивают тормозные колодки к колесам вагона. Резервуар вагона пополняется воздухом, отводимым из тормозной магистрали в ходе рабочих интервалов без торможения.

Отпускание тормоза также инструктируется оператором ведущего блока посредством регулирования рукоятки автоматического тормозного рычага, чтобы осуществить увеличение давления в тормозной магистрали. Увеличение давления измеряется во всех вагонах, и в ответ тормозные колодки отпускаются от колес вагона.

В поезде с распределенной энергией помимо регулирования давления тормозной магистрали, чтобы осуществить применение и отпускание вагонных тормозов, ведущий блок подает команды применения и отпускания тормозов в удаленных блоках посредством отправки соответствующего сигнала удаленным блокам через канал связи. Как дополнительно описано ниже, применение и отпускание тормозов, таким образом, более быстро применяются по всей длине поезда благодаря участию ведущего блока и удаленных блоков. С некоторыми ограничениями, требуемыми, чтобы поддерживать управление поездом, в поезде с распределенной энергией команда торможения или отпускания тормоза также может быть инструктирована ведущим и удаленными локомотивами.

Вагонные тормоза могут применяться в двух режимах, т.е. служебное торможение и экстренное торможение. При служебном торможении тормозное усилие применяется к вагону, чтобы замедлить или остановить поезд в месте по ходу движения в колее. В ходе служебных торможений давление в тормозной магистрали медленно падает, и тормоза применяются постепенно в ответ на это. Оператор контролирует частоту, с которой снижается давление, посредством операций с рукояткой автоматического регулятора тормоза. Штрафное торможение - это одна форма служебного торможения, при которой тормозная магистраль уменьшается до нулевого давления, но вакуумирование происходит с заранее определенной скоростью, в отличие от экстренного торможения, описанного ниже, и вагоны не отводят воздух из тормозной магистрали в ходе штрафного торможения.

Экстренное торможение - это немедленное применение вагонных тормозов посредством немедленного вакуумирования или отведения воздуха из тормозной магистрали в ведущем блоке (и удаленных блоках распределенного энергопоезда). Когда вагон измеряет заранее определенную скорость снижения давления для экстренного торможения, вагон также отводит воздух из тормозной магистрали, чтобы ускорить распространение вакуумирования тормозной магистрали по всему поезду. К сожалению, поскольку тормозная магистраль имеет протяженность несколько сотен ярдов по всему поезду, экстренное торможение не выполняется сразу по всей длине тормозной магистрали. Таким образом, тормозное усилие не применяется равномерно во всех вагонах, чтобы остановить поезд.

В поездах с распределенной энергией торможение осуществляется посредством отведения воздуха из тормозной магистрали в ведущем и удаленном локомотиве, тем самым ускоряя отведение воздуха в тормозной магистрали и применение тормозов в каждом вагоне, особенно для вагонов в хвосте поезда. Следует принимать во внимание, что отведение воздуха из тормозной магистрали только в ведущем блоке в традиционном поезде требует распространения снижения давления тормозной магистрали по всей длине поезда, тем самым замедляя применение тормозов в вагонах, удаленных от ведущего блока. Для поезда с распределенной энергией с оперативной линией связи между ведущим и удаленными блоками, когда оператор поезда инструктирует торможение (к примеру, служебное или экстренное торможение) посредством операций с рукояткой автоматического регулятора тормоза в ведущем блоке, отводится воздух из тормозной магистрали и команда торможения передается в каждый удаленный блок посредством канала радиочастотной связи. В ответ каждый удаленный блок также отводит воздух из тормозной магистрали. Таким образом, торможение в удаленных локомотивах следует после торможения в ведущем блоке в ответ на сигналы, передаваемые посредством системы связи.

Отпускание тормоза, инициированное в ведущем блоке, также передается по линии радиочастотной связи удаленным блокам, с тем чтобы тормозная магистраль пополнилась до номинального давления из всех локомотивов, снижая время пополнения тормозной магистрали.

Если экстренное торможение инициируется в ведущем локомотиве оператором поезда или в ответ на обнаруженное состояние отказа, система радиочастотной связи отправляет сигнал экстренного торможения каждому из удаленных локомотивов по каналу радиочастотной связи. В ответ удаленный локомотив вакуумирует тормозную магистраль. Эта методика дает возможность более быстрого выполнения экстренного торможения, поскольку тормозная магистраль вакуумируется во всех локомотивах, а не только в ведущем локомотиве, как в традиционном поезде.

Фиг.1 и 2 схематично иллюстрируют поезд 10 с распределенной энергией, движущийся в направлении, указанном размерной стрелкой 11, в котором один или более удаленных блоков 12A-12C управляются либо от ведущего блока 14 (фиг.1), либо с контрольно-диспетчерского пункта 16 (фиг.2). Локомотив 15 управляется ведущим блоком 14 посредством MU-линии 17, соединяющей два блока. Методики в соответствии с настоящим изобретением могут быть применены к поезду 10 с распределенной энергией и системе связи, функционирующей в нем, как описано ниже.

Следует понимать, что единственное различие между системами фиг.1 и 2 состоит в том, что выдача команд и сообщений от ведущего блока 14, фиг.1, заменена на контрольно-диспетчерский пункт 16, фиг.2, и определенные взаимные соединения системы, фиг.1, опущены. Типично, контрольно-диспетчерский пункт 16 обменивается данными с ведущим блоком 14, который, в свою очередь, соединен с удаленными блоками 12A-12C.

В одном варианте осуществления канал системы связи содержит один полудуплексный канал связи, имеющий полосу пропускания в три кГц, при этом сообщения и команды содержат поток последовательных двоичных данных, закодированных с помощью модуляции с частотной манипуляцией на одной из четырех доступных несущих частот. Различные двоичные разряды передают информацию, касающуюся типа передачи (к примеру, сообщения, команды, оповещения), независимого сообщения, команды или оповещения, адреса приемного блока, адреса отправляющего блока, традиционных стартовых и стоповых бит и бит обнаружения/коррекции ошибок. Подробные сведения сообщений и команд, предоставляемые системой, и формат передачи отдельных сообщений и команд подробно описывается в Патенте (США) номер 4582280, принадлежащем заявителю настоящего изобретения, который содержится в данном описании по ссылке.

Поезд 10 с распределенной энергией, фиг.1 и 2, также содержит множество железнодорожных вагонов 20, размещенных между удаленными блоками 12A/12B и между удаленным блоком 12C (фиг.1). Размещение локомотивов 14 и 12A-12C и вагонов 20, проиллюстрированное на фиг.1 и 2, приведено просто в качестве примера, поскольку настоящее изобретение может быть применено к поездам с другим расположением локомотивов/вагонов. Вагоны 20 оснащены пневматической тормозной системой (не показанной на фиг.1 и 2), которая применяет пневмотормоза вагонов в ответ на падение давления в тормозной магистрали 22 и отпускает пневмотормоза при увеличении давления в тормозной магистрали 22. Тормозная магистраль 22 идет по всей длине поезда для передачи изменений давления воздуха, задаваемых отдельными контроллерами 24 пневмотормозов в ведущем блоке 14 и удаленных блоках 12A, 12B и 12C.

В определенных приложениях внебортовой повторитель 26, также описанный ниже, размещен на расстоянии радиосвязи от поезда 10 для ретрансляции сигналов связи между ведущим блоком 14 и удаленными блоками 12A, 12B и 12C.

Ведущий блок 14, удаленные блоки 12A, 12B и 12C, внебортовой повторитель 26 и контрольно-диспетчерский пункт 16 оснащены приемо-передающим устройством 28, работающим с антенной 29, для приема и передачи сигналов по каналу связи. Приемо-передающее устройство 28 ведущего блока ассоциативно связано с ведущей станцией 30 для генерирования и выдачи команд и сообщений от ведущего блока 14 удаленным блокам 12A-12C и приема ответных сообщений от них.

Команды генерируются в ведущей станции 30 в ответ на управление оператором движущей силы и контроллеров торможения в ведущем блоке 14, как описано выше, или, при необходимости, автоматически. Каждый удаленный блок 12A-12C и внебортовой повторитель 26 содержит удаленную станцию 32 для обработки и ответа на передачи от ведущего блока 14 и для выдачи сообщений ответа и команд.

Четыре основных типа радиопередачи, выполняемой системой связи, включают в себя: (1) сообщения связывания от ведущего блока 14 в каждый из удаленных блоков 12A-12C, которые "связывают" ведущий блок 14 и удаленные блоки 12A-12C, т.е. конфигурируют или настраивают систему связи для использования ведущим блоком 14 и удаленными блоками 12A-12C, (2) сообщения ответа на связывание, которые указывают прием и выполнение сообщения связывания, (3) команды от ведущего блока 14, которые управляют одной или более функциями (к примеру, применением движущей силы или торможением) одного или более удаленных блоков 12A-12C, и (4) сообщения состояния и оповещения, передаваемые одним или более удаленными блоками 12A-12C, которые обновляют или предоставляют ведущему блоку 14 необходимую оперативную информацию, касающуюся одного или более удаленных блоков 12A-12C.

Каждое сообщение и команда, отправленные из ведущего блока 14, передаются всем удаленным блокам 12A-12C и включают в себя идентификатор ведущего блока для использования удаленными блоками 12A-12C для определения того, что отправляющий ведущий блок - это ведущий блок того же поезда. Альтернативное определение инструктирует удаленному блоку 12A-12C выполнить принятую команду.

Сообщения и оповещения, отправляемые от одного из удаленных блоков 12A-12C, также включают в себя адрес отправляющего блока. Как результат ранее завершенного процесса соединения приемный блок, т.е. ведущий или другой удаленный локомотив, может определять, был ли он заданным получателем принятого сообщения, посредством проверки идентификации отправляющего блока в сообщении и может отвечать соответствующим образом.

Эти четыре типа сообщений, включающие в себя информацию адреса, включенную в каждое из них, обеспечивают защищенную линию передачи данных, которая имеет низкую вероятность сбоя вследствие помех на расстоянии радиопередачи поезда 10. Сообщения обеспечивают возможность контроля удаленных блоков 12A-12C из ведущего блока 14 и предоставляют оперативную информацию об удаленном блоке в ведущий блок 14.

Хотя большинство команд выдается ведущим блоком 14 и передается в удаленные блоки 12A-12C для выполнения, как описано выше, существует один случай, когда удаленный блок 12A-12C выдает команды другим удаленным блокам и ведущему блоку 14. Если удаленный блок 12A-12C обнаруживает состояние, которое служит основанием для экстренного торможения, удаленный блок передает команду экстренного торможения всем остальным блокам поезда. Команда включает в себя идентификацию ведущего локомотива поезда и, следовательно, выполняется в каждом удаленном блоке, как если бы команда была выдана ведущим блоком.

В данном описании настоящего изобретения термины "линия радиосвязи", "линия RF-связи" и "система RF-связи" и аналогичные термины описывают способ обмена данными между двумя линиями связи в сети. Следует понимать, что линия связи между узлами (локомотивами) в системе в соответствии с настоящим изобретением не ограничена радио- или RF-системами и т.п. и предназначена для того, чтобы охватывать все методы, посредством которых сообщения могут передаваться от одного узла к другому или множеству других, в том числе, без ограничения, магнитные системы, акустические системы и оптические системы. Аналогично система в соответствии с настоящим изобретением описывается в связи с вариантом осуществления, в котором линии радио- (RF-связи) используются между узлами и в котором различные компоненты совместимы с этими линиями связи; тем не менее, описание предпочтительного варианта осуществления не предназначено для того, чтобы ограничивать изобретение этим конкретным вариантом осуществления.

В поезде с распределенной энергией в ответ на инициированную оператором команду система связи в ведущем блоке передает каждому удаленному блоку радиочастотное сообщение, представляющее команду. Эти команды могут включать в себя команды тяги или контроллера локомотива, команды пневматического торможения, динамического торможения и электрического торможения. В случае команды пневматического торможения после приема сообщения команда торможения выполняется во всех удаленных блоках, чтобы ускорить реакцию на команду в вагонах, поскольку удаленные блоки принимают радиочастотное сообщение до того, как они измеряют изменения давления в тормозной магистрали. Например, если оператор инструктирует применение тормоза, отводится воздух из тормозной магистрали в ведущем блоке и снижение давления распространяется по всей длине поезда до достижения последнего вагона. В зависимости от длины поезда несколько секунд может пройти до того, как снижение давления достигает последнего вагона. Откачка воздуха из тормозной магистрали в ведущем и удаленном локомотивах, последнее в ответ на RF-сообщение, ускоряет откачку воздуха из тормозных магистралей и применение тормозов во всех вагонах, особенно в вагонах ближе к концу поезда. Таким образом, действия по торможению в удаленных локомотивах следуют после действий по торможению в ведущем блоке в ответ на RF-сигналы, передаваемые посредством системы связи.

Отпускание тормоза, инициированное в ведущем блоке, также передается по линии радиочастотной связи удаленным блокам, с тем чтобы тормозная магистраль пополнилась до номинального давления из всех локомотивов, снижая время пополнения тормозной магистрали.

Если оператор поезда инициирует экстренное торможение в ведущем локомотиве, система связи отправляет сигнал экстренного торможения каждому из удаленных локомотивов по линии радиочастотной связи. Удаленные локомотивы вакуумируют тормозную магистраль, чтобы обеспечить более быстрое выполнение экстренного торможения, поскольку тормозная магистраль вакуумируется во всех локомотивах, а не только в ведущем локомотиве, как в традиционном поезде.

В общем, сообщения, отправляемые посредством системы связи, обеспечивают применение более ровной тяговой силы к вагонам и повышают эффективность торможения, поскольку каждый локомотив может осуществлять торможение на скорости RF-сигнала, а не на меньшей скорости, на которой сигнал торможения пневматической тормозной магистрали распространяется в поезде.

Когда поезд работает в среде, где, как ожидается, каждый удаленный блок принимает командные сообщения, отправляемые ведущим блоком, например когда поезд перемещается по относительно прямой колее без непосредственных помех для радиочастотного сигнала, система связи работает в обычном режиме. В этом режиме не ожидается потерь, прерывания связи или повторяющихся сообщений (поскольку сообщение не достигло заданного назначения при первой передаче). Большинство сообщений, выдаваемых в обычном режиме, управляются согласно протоколу сообщений с фиксированным приоритетом, согласно которому каждый удаленный блок передает сообщение о состоянии, отвечающее на выданное ведущим блоком командное сообщение через заранее определенный интервал с передачи команды. Таким образом, каждому удаленному блоку назначается временной интервал, измеряемый от передачи командного сообщения ведущего блока, в ходе которого каждый удаленный блок передает свое сообщение.

Временная схема на фиг.3, на которой описывается система для железнодорожного поезда, содержащего ведущий блок и четыре удаленных блока, иллюстрирует идею, ассоциативно связанную с протоколом сообщений с фиксированным приоритетом для стандартного обмена данными. Вариант, описанный в связи с фиг.3, может быть применен к поезду, содержащему больше или меньше четырех удаленных локомотивов.

Согласно этой схеме в момент времени t=650 мс ведущий блок передает командное сообщение (например, команду торможения, команду тягового усилия, команду динамического торможения и т.д.), которая ожидается к приему всеми удаленными локомотивами в поезде с распределенной энергией. Как можно видеть на фиг.3, каждому приемо-передающему устройству (радио) выделяется интервал в 30 мс, чтобы включиться, и длина примерного командного сообщения составляет 193 мс. По истечении заранее заданного интервала с передачи ведущего блока, например, 50 мс, как показано на фиг.3, первый удаленный локомотив ретранслирует командное сообщение и сообщение о своем состоянии (например, первый удаленный локомотив покрывает тормозную магистраль в ответ на команду торможения). Сообщение о состоянии предназначается ведущему локомотиву, с тем чтобы оператору поезда сообщался ответ на команду первого удаленного блока. Кроме того, следует заметить, что каждый удаленный блок ретранслирует командное сообщение вместе со своим сообщением о состоянии, чтобы максимизировать вероятность того, что команда принята всеми удаленными локомотивами. Время включения, длительность сообщения и т.д., проиллюстрированные на фиг.3, приведены просто для примера и могут варьироваться в зависимости от варианта применения и спецификаций компонентов, которые содержат систему связи.

Второй удаленный локомотив повторяет командное сообщение и передает свое сообщение состояния после заранее определенной задержки, например 50 мс с окончания передачи первого удаленного блока. Процесс повторения команд и передачи состояния продолжается до тех пор, пока все удаленные локомотивы не повторят командное сообщение и не передадут соответствующее сообщение о состоянии. Окончание состояния сообщений наступает, когда последний удаленный блок передал о своем состоянии, после чего ведущий блок свободен, чтобы передавать другое командное сообщение удаленным локомотивам. В варианте осуществления, фиг.3, окончания сообщения возникает в t=2896 мс или 2271 мс после начальной передачи ведущего устройства.

Когда ведущий блок передает командное сообщение, ведущий блок не знает, принято ли сообщение всеми удаленными блоками поезда, до тех пор, пока сообщение состояния удаленного блока не будет принято от всех удаленных блоков (при этом сообщение состояния указывает прием и выполнение командного сообщения) или сообщение состояния будет не принято от одного или более удаленных блоков (отсутствие сообщения состояния указывает то, что командное сообщение не принято). Таким образом, согласно одному варианту осуществления системы связи, чтобы обеспечить прием каждым удаленным блоком командных сообщений, они повторяются каждым удаленным блоком.

Заметим, что существует возможность того, что одно или более сообщений состояния удаленных блоков могут быть не приняты ведущим блоком. Когда это имеет место, ведущий блок ретранслирует командное сообщение и ждет сообщение ответа по состоянию от каждого удаленного блока в поезде. Одно отличие настоящего изобретения, которое будет описано ниже, повышает вероятность того, что все сообщения состояния принимаются в ведущем блоке, тем самым уменьшая вероятность ретрансляции, без серьезного влияния общее время передачи сообщений команд и состояния.

Помимо протокола фиксированного приоритета, описанного выше, определенные команды, к примеру экстренное торможение, классифицируются как командные сообщения с высоким приоритетом и передаются согласно протоколу приоритета, отличному от протокола фиксированного приоритета. Другие командные сообщения, к примеру проверка системы связи, работают согласно другим протоколам приоритета, которые управляют передачей этих команд и ответами удаленных блоков.

По мере того как поезд пересекает конкретные территории или сегменты колеи с непосредственными естественными или искусственными помехами, линия связи в пределах прямой видимости между отправляющим и приемным блоками может быть разорвана. Таким образом, командные сообщения и сообщения состояния могут ненадежно приниматься приемным устройством, т.е. ведущим локомотивом для сообщений, отправляемых от удаленного устройства, или удаленным локомотивом для сообщений, отправляемых от ведущего блока. Хотя высокопроизводительные и надежные приемо-передающие устройства могут допускать успешную передачу сигнала в приемный блок при определенных рабочих условиях, это оборудование может быть относительно дорого. Дополнительно в некоторых рабочих сценариях даже высокопроизводительное приемо-передающее устройство не может успешно осуществлять связь, например, когда длинный поезд перемещается по изогнутому сегменту колеи, к примеру, в горах, где канал связи между ведущим блоком и одним или более удаленных блоков забивается помехами от гор. Кроме того, по мере того как поезд проезжает через туннель, определенные приемо-передающие устройства могут не иметь возможности обмениваться данными с другими приемо-передающими устройствами на борту локомотивов.

Чтобы повысить надежность системы, один вариант осуществления системы связи для поезда с распределенной энергией содержит внебортовой повторитель 26 (см. фиг.1) для приема сообщений, отправляемых от ведущего блока 14, и повторения (ретрансляции) сообщения для приема удаленными блоками 12A-12C. Этот вариант осуществления может быть использован на практике по всей протяженности колеи, которая проходит, к примеру, через туннель. В этом варианте осуществления внебортовой повторитель 26 содержит антенну 29 (к примеру, негерметичный коаксиальный кабель, уложенный вдоль туннеля) и удаленную станцию 32 для приема и ретрансляции сообщений ведущего устройства, которые принимаются всеми удаленными устройствами 12A-12C в диапазоне радиочастотной связи антенны 29 повторителя.

Раскрытие изобретения

Согласно одному варианту осуществления настоящее изобретение относится к способу связи для железнодорожного поезда, содержащего ведущий локомотив и удаленные локомотивы. Способ также содержит этапы, на которых передают исходящее сообщение от ведущего локомотива для каждого удаленного локомотива, принимают исходящее сообщение от ведущего локомотива или от другого удаленного локомотива и передают исходящее сообщение до тех пор, пока исходящее сообщение не будет принято последним удаленным локомотивом, в последнем удаленном локомотиве, передают входящее сообщение, отвечающее на исходящее сообщение, и для каждого удаленного локомотива за исключением последнего удаленного локомотива принимают входящее сообщение от другого удаленного локомотива, сообщение локального состояния и передают модифицированное входящее сообщение до тех пор, пока модифицированное входящее сообщение не будет принято ведущим локомотивом.

Согласно другому варианту осуществления настоящее изобретение раскрывает систему связи для железнодорожного поезда, имеющего ведущий локомотив и удаленные локомотивы. Система связи также содержит канал связи, радио в ведущем локомотиве для передачи исходящего сообщения по каналу связи для приема удаленными локомотивами, радио в каждом удаленном локомотиве для приема исходящего сообщения и передачи исходящего сообщения по каналу связи для приема удаленными локомотивами, более удаленными от ведущего локомотива, при этом радио в каждом удаленном локомотиве может не принимать исходящее сообщение, радио в последнем удаленном локомотиве для приема исходящего сообщения от ведущего локомотива или другого удаленного локомотива и для передачи входящего сообщения в ответ на исходящее сообщение по каналу связи для приема удаленными локомотивами, более близко расположенными к ведущему локомотиву, и для приема ведущим локомотивом, при этом радио в ведущем локомотиве и радио в каждом удаленном локомотиве может не принимать входящее сообщение, и при этом радио в каждом удаленном локомотиве, принимающем входящее сообщение, прикладывает сообщение локального состояния к нему, чтобы сформировать модифицированное входящее сообщение, и передает модифицированное входящее сообщение по каналу связи для приема другим удаленным локомотивом или ведущим локомотивом.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более понятно и его дополнительные преимущества и варианты применения станут более очевидными при рассмотрении его в связи с нижеследующим подробным описанием совместно со следующими прилагаемыми чертежами, из которых:

Фиг.1 и 2 - это схематичные иллюстрации поезда с распределенной энергией, к которому может быть применено настоящее изобретение.

Фиг.3 - это временная схема протокола приоритета обычных сообщений предшествующего уровня техники для системы связи.

Фиг.4 - это временная схема протокола приоритета бортовых сообщений согласно настоящему изобретению для использования в поезде, содержащем четыре удаленных блока.

Фиг.5 - это таблица, иллюстрирующая временные параметры для протокола приоритета бортовых сообщений согласно настоящему изобретению.

Фиг.6 - это временная схема другого варианта осуществления протокола приоритета бортовых сообщений согласно настоящему изобретению для использования в поезде, содержащем четыре удаленных блока.

Фиг.7 - это временная схема протокола приоритета бортовых сообщений согласно настоящему изобретению для использования в поезде, содержащем три удаленных блока.

Фиг.8 - это временная схема системы внебортовых повторителей сообщений согласно настоящему изобретению.

Фиг.9 - это таблица, иллюстрирующая сравнения временных параметров для протокола приоритета обычных сообщений, протокола приоритета сообщений бортовых повторителей и протокола приоритета сообщений внебортовых повторителей.

Фиг.10 - это схематичная иллюстрация поезда с распределенной энергией согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 и 12 - это блок-схемы последовательности операций способа, иллюстрирующие этапы обработки согласно двум вариантам осуществления настоящего изобретения.

В соответствии с общей практикой различные признаки изображаются не для того, чтобы масштабировать, а для того, чтобы подчеркнуть конкретные признаки, существенные для изобретения. Ссылочные позиции обозначают аналогичные элементы по всем чертежам и тексту.

Подробное описание осуществления изобретения

Перед подробным описанием конкретного способа и устройства для протокола сообщений приоритета в системе внебортовых повторителей сообщений в соответствии с настоящим изобретением следует отметить, что настоящее изобретение главным образом базируется на новом сочетании элементов аппаратных средств и программного обеспечения, связанных с упомянутым способом и устройством. Следовательно, элементы аппаратных средств и программного обеспечения представлены посредством традиционных элементов на чертежах, показывая только те конкретные детали, которые относятся к настоящему изобретению, с тем чтобы не затруднять понимание сущности структурными подробностями, которые должны быть очевидными для специалистов в данной области техники, в чем состоит преимущество данного описания.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, содержащему протокол сообщений приоритета для системы внебортовых повторителей сообщений в поезде с распределенной энергией, таком как поезд 10, фиг.1, сообщения, передаваемые от ведущего блока 14, скачкообразно идут по поезду от головы к хвосту поезда по мере того, как каждый последовательный удаленный блок 12A-12C принимает и ретранслирует сообщение.

Дополнительно, когда поезд входит в пространство, где блок ведущего локомотива не может успешно обмениваться данными напрямую с каждым удаленным блоком (например, когда поезд входит в туннель), система связи может автоматически переключиться на протокол приоритета для бортового повторения сообщений (OBMR)

согласно настоящему изобретению. Это переключение выполняется, например, когда система связи сталкивается с прерыванием связи на более чем заранее определенный фиксированный промежуток времени, например одну минуту. После активации в одном варианте осуществления протокол OBMR активен в течение пятнадцати минут, после чего система связи возвращается к работе по протоколу приоритета обычных сообщений, т.е. как описано в связи с фиг.3. В другом варианте осуществления система связи может быть сконфигурирована на непрерывную OBMR-работу или OBMR-работа может быть вручную активирована оператором ведущего локомотива.

Фиг.4 иллюстрирует примерный OBMR-протокол для поезда, содержащего ведущий блок и четыре удаленных блока. В этом режиме ведущий блок передает командное сообщение (т.е. сообщение, которое инструктирует новую функцию в удаленных блоках, или сообщение обновления состояния, которое запрашивает информацию о состоянии удаленных блоков и также включает в себя самую последнюю ранее переданную команду). Первый удаленный блок принимает исходящее командное сообщение и повторяет сообщение для приема другими удаленными блоками в поезде.

Как проиллюстрировано на фиг.4, передача ведущем блоком начинается через 625 мс после момента времени t=0. Этот интервал приведен просто для примера и представляет минимальный интервал между приемом сообщения в ведущем блоке и передачей последующей команды от ведущего блока. Обратите внимание на примерный интервал задержки в 50 мс между окончанием передачи сообщения и ретрансляцией сообщения, а также выделенное примерное время включения радио (приемо-передающего устройства) в 30 мс. В общем, командные сообщения, отправляемые ведущим блоком, сообщения, отправляемые удаленными блоками, и интервал между передачами сообщений являются фиксированными по продолжительности. Тем не менее, эта продолжительность может варьироваться при необходимости для конкретного варианта применения настоящего изобретения и может отличаться для разных операторов железной дороги.

В отличие от вышеописанного обычного режима связи первый удаленный узел не передает сообщение состояния возврата после приема исходящего сообщения. Вместо этого первый удаленный узел (и каждый последующий удаленный узел) повторяет исходящее сообщение, тем самым давая возможность исходящему сообщению распространяться по всей протяженности поезда без возникновения штрафного времени передач сообщений состояния из каждого удаленного блока. Как можно видеть на фиг.4, каждый удаленный блок ретранслирует исходящее сообщение в рамках соответствующего заранее заданного временного интервала. Таким образом, сообщение скачкообразно передается по поезду для приема каждым удаленным блоком. В этой точке сообщения состояния не возвращаются ведущему локомотиву.

Когда последний удаленный блок (n-й удаленный блок) принимает командное сообщение, последний удаленный блок отправляет сообщение о своем состоянии (т.е. входящее сообщение) обратно предыдущему (n-1)-му удаленному блоку. В соответствии со стандартной практикой, когда система связи сконфигурирована или ведущий и удаленные блоки соединены, удаленный блок, наиболее дальний от ведущего блока, конфигурируется как последний удаленный блок, т.е. последний удаленный блок "знает", что о