Локомотив

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на улучшение условий управления локомотивом. Локомотив содержит кабину, пульт машиниста, дисплей с клавиатурой, систему управления, соединенную информационной магистралью с пультом машиниста, кузов, электрическое и пневматическое оборудование, блокируемое в высоковольтных камерах. В каждой высоковольтной камере и на боковых наружных стенках кабины установлены видеокамеры наблюдения из кабины машиниста. Локомотив снабжен, по крайней мере, одной видеокамерой в кабине машиниста перед лобовым стеклом, обращенной объективом по направлению движения. Локомотив содержит мобильный блок индикации (МБИ) изображения видеокамер, расположенных в кабинах. МБИ имеет связь с микропроцессорной системой управления по радиоканалу. При нахождении МБИ вне кабины локомотива микропроцессорная система управления выполнена с возможностью опроса бодрствования машиниста в 2-3 раза чаще по сравнению с частотой опроса бодрствования машиниста при нахождении МБИ в кабине. Технический результат - повышение безопасности в процессе эксплуатации локомотива и улучшение условий труда машиниста. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к подвижному составу железных дорог, может найти применение при управлении машинистом железнодорожным транспортным средством в одно лицо.

Известен локомотив, содержащий устройство контроля за управлением локомотива и бдительностью машиниста, расположенное в кабине. Схема безопасности локомотива выполнена с возможностью воздействия на электропневматический клапан при необходимости экстренного торможения, а также с возможностью контроля бдительности машиниста при подключении дополнительных устройств безопасности, например телеметрической системы контроля бдительности машиниста, и выдачи на схему контроля безопасности сигнала о необходимости экстренного торможения (Патент РФ №2262459).

Указанный локомотив обладает высокими показателями безопасности в части исключения таких аварийных ситуаций, как нахождение вблизи блок-участка железнодорожного пути другого локомотива, проезд локомотива на запрещающий сигнал светофора, превышение допустимой скорости движения. Наряду с этим, недостатком локомотива является отсутствие возможности для машиниста визуального осмотра обстановки в кузове при движении локомотива.

Известен локомотив, содержащий кабину, внутри которой расположен пульт машиниста, оснащенный дисплеем с клавиатурой, бортовую систему управления, соединенную информационной магистралью с пультом машиниста, кузов, внутри которого расположено электрическое и пневматическое оборудование, блокируемое в высоковольтных камерах, в каждой высоковольтной камере установлены видеокамеры наблюдения за состоянием оборудования по дисплею из кабины машиниста. Также локомотив содержит видеокамеры наблюдения, установленные на боковых наружных стенках кабины в качестве устройства обзора заднего вида локомотива (Патент РФ на полезную модель №57223).

Недостатком локомотива является ограниченный уровень мониторинга машинистом над окружающей обстановкой при управлении локомотивом в одно лицо, поскольку при обнаружении незначительных неполадок оборудования, расположенного в кузове, машинист, не останавливая локомотива, обращается в кузов для подтверждения характера неисправности либо для исправления на месте. При этом приостанавливается наблюдение за состоянием железнодорожного полотна. При среднетехнической скорости локомотива на магистральных железных дорогах РФ безопасная область видимости из кабины изменяется каждые 10-15 секунд, что значительно меньше времени обращения машиниста в кузов.

Задачей изобретения является повышение мониторинга и своевременной реакции машиниста на ранние стадии развития нештатных ситуаций, главным образом, при управлении движущимся локомотивом в одно лицо.

Поставленная задача решается тем, что локомотив, содержащий кабину, внутри которой расположен пульт машиниста, оснащенный дисплеем с клавиатурой, бортовую систему управления, соединенную информационной магистралью с пультом машиниста, кузов, внутри которого расположено электрическое и пневматическое оборудование, блокируемое в высоковольтных камерах, в каждой высоковольтной камере установлены видеокамеры наблюдения за состоянием оборудования по дисплею из кабины машиниста, а также видеокамеры, установленные на боковых наружных стенках кабины в качестве устройства обзора заднего вида локомотива, дополнительно снабжен, по крайней мере, одной видеокамерой, установленной в кабине перед лобовым стеклом, обращенной объективом по направлению движения, также локомотив снабжен мобильным беспроводным блоком индикации изображения видеокамер, расположенных в кабинах, об обстановке вокруг железнодорожных путей.

При нахождении в кабине машиниста мобильный блок индикации установлен в держателе и соединен через разъемное соединение с источником энергии подзаряда аккумуляторной батареи мобильного блока индикации, при этом мобильный блок индикации выполнен с возможностью активации при нахождении вне держателя.

Мобильный блок индикации имеет связь с микропроцессорной системой управления по радиоканалу.

При расположении мобильного блока индикации вне кабины локомотива микропроцессорная система управления выполнена с возможностью опроса бодрствования машиниста в 2-3 раза чаще по сравнению с частотой опроса бодрствования машиниста при нахождении мобильного блока индикации в кабине.

Новым в локомотиве является то, что локомотив позволяет улучшить условия труда машиниста, повысить бдительность машиниста, особенно при управлении локомотивом в одно лицо, за счет возможности мониторинга железнодорожного полотна, находясь вне кабины. При этом работа машиниста в таком локомотиве сопровождается пониженной по сравнению с существующими локомотивами психологической нагрузкой.

Положительный эффект изобретения проявляется в том, что предлагаемое техническое решение позволяет повысить безопасность процесса эксплуатации локомотива, главным образом, при управлении машинистом в одно лицо (без помощника), а также обеспечить безостановочное движение локомотива в случае незначительных неисправностей оборудования, расположенного в кузове, предоставив возможность машинисту обращаться в кузов во время движения локомотива для непосредственного осмотра состояния работающего оборудования.

На фиг.1 представлено расположение видеокамер на предлагаемом локомотиве (вид в плане без интерпретации силового оборудования).

На фиг.2 представлен внешний вид мобильного блока индикации.

На фиг.3 представлено устройство, обеспечивающее мониторинг машиниста в локомотиве при управлении в одно лицо.

Локомотив (фиг.1) содержит видеокамеры 1 для мониторинга над обстановкой в кузове, установленные в высоковольтных камерах (ВВК), в зависимости от расположения и компоновки оборудования видеокамеры 2, расположенные с обеих сторон на боковых наружных стенках передней кабины 3 и задней кабины 4 по ходу движения локомотива, обращенные объективами в конец поезда, видеокамеры 5 и 6, установленные в каждой кабине локомотива 3 и 4 перед лобовым стеклом, обращенные объективами наружу по направлению движения локомотива. Сигналы с видеокамер 1, 2, 5 и 6 поступают в блок управления микропроцессорной системы управления (МПСУ) 7 для обработки, усиления и преобразования видеосигналов. При этом в МПСУ 7 предусмотрена возможность хранения видеоизображения, поступившего с видеокамер 1, 5 и 6 за определенный период времени работы локомотива.

В каждой кабине 3 и 4 локомотив содержит мобильный блок индикации (МБИ) 8, установленный в держателе 9. МПСУ 7 соединена с видеокамерами 5 и 6, а также с дисплеем 10 пульта машиниста 12 и клавиатурой 11 пульта машиниста 12. МБИ 8 соединен с держателем 9 разъемом 14. Держатель 9 может быть соединен с МПСУ 7 USB-кабелем. МБИ 8 выполнен в виде портативного устройства, содержащего преимущественно жидкокристаллический дисплей 13, по крайней мере, клавиши: СВИСТОК 15, ТИФОН 16, ЭКСТРЕННОЕ ТОРМОЖЕНИЕ 17, ТРЕВОГА 18, ПОДТВЕРЖДЕНИЕ КОМАНДЫ 19. МБИ 8 может содержать и другие клавиши, например сервисные для настройки яркости и контрастности экрана 13 МБИ 8.

При нахождении машиниста в кабине МБИ 8 установлен в держателе и соединен с ним через разъемное соединение с источником энергии подзаряда аккумуляторной батареи мобильного блока индикации. При этом МБИ 8 находится в состоянии подзаряда либо в буферном режиме. Извлечение МБИ 8 из держателя 9 приводит к его активации, т.е. появлению изображения на экране 13 с видеокамер 5 или 6, и возможности передавать команды управления оборудованию локомотива посредством кнопок 15-19. При этом питание МБИ 8 осуществляется от автономного энергонезависимого источника энергии, например аккумуляторной батареи, расположенной в корпусе МБИ 8.

МБИ 8 имеет связь с МПСУ 7 по радиоканалу для обмена информацией.

При расположении МБИ 8 вне кабины локомотива МПСУ 7 выполнена с возможностью опроса бодрствования машиниста в 2-3 раза чаще по сравнению с частотой опроса бодрствования машиниста при нахождении МБИ 8 в кабине.

Локомотив работает следующим образом.

Во время эксплуатации локомотива при поступлении сигнала в МПСУ 7 от системы диагностики или сигнализации о неисправности оборудования либо о предаварийном состоянии оборудования (например, перегрев, запаздывание в исполнении) на приборы пульта машиниста 12 машинист посредством команд с клавиатуры 11 пульта машиниста вызывает изображение с необходимого участка (сектора) высоковольтной камеры кузова локомотива посредством видеокамер 1, при необходимости исследует изображение с видеокамер 2 о состоянии наружной части кузова локомотива и поезда. При отсутствии в изображении признаков аварийного состояния по информации от системы диагностики МПСУ 7 о неполадках машинист направляется непосредственно в ВВК для уточнения обстановки. При этом машинист извлекает МБИ 8 из держателя 9, расположенного в кабине локомотива, и направляется с ним в кузов для идентификации неисправности или устранения чрезвычайной ситуации. Локомотив продолжает движение в заданном (прежнем) режиме. Как только МБИ 8 извлекается из держателя 9, происходит разъединение разъема 14 и активизация МБИ 8, т.е. определяется рабочая кабина локомотива (3 или 4) и на экране 13 МБИ 8 появляется изображение с одной из видеокамер 5 или 6, расположенных перед лобовыми окнами локомотива в кабине 3 или 4. Выбор (включение) конкретной видеокамеры 5 или 6 производится машинистом перед поездкой посредством ввода условной команды на клавиатуре 11 с отображением ее на дисплее 10 пульта машиниста 12. Другая видеокамера (6 или 5) остается резервной на случай неисправности первой. При этом МБИ 8 соединяется с держателем 9 разъемом 14. Извлечение МБИ 8 из держателя 9 сопровождается разъединением разъема 14, что приводит к активации МБИ 8. Активация МБИ 8 приводит к организации видеоканала между МПСУ 7 и МБИ 8. Информация о состоянии вблизи железнодорожного полотна поступает с видеокамер 5 и 6 через блок управления МПСУ 7 на МБИ 8. Активация МБИ приводит к немедленной организации обмена информацией с МПСУ 7 по радиоканалу. При этом на МПСУ 7 непрерывно в реальном масштабе времени поступает информация с видеокамер 5 и 6.

В случае поступления сигнала в МПСУ 7 о неисправности оборудования локомотива, индицируемой на дисплее 10 пульта машиниста 12, выдается сигнал неисправности оборудования с одновременной идентификацией признака неисправности на дисплее 10 пульта машиниста 12 с указанием конкретной причины неисправности или возникновения предаварийной ситуации. Машинист идентифицирует (уточняет) признак неисправности посредством команд вводимых при помощи клавиатуры 11 системы управления 7.

Преобразованные сигналы с изображением обстановки вблизи железнодорожного полотна от видеокамер 5 и 6 поступают в МПСУ 7, откуда в преобразованном виде поступают на дисплей МБИ. Изображение, полученное с видеокамер 1 и 2, выводится на дисплей 10 пульта машиниста 12 путем ввода условных команд с многофункциональной клавиатуры 11 пульта машиниста 12.

Машинист, находясь в кузове, имеет возможность периодически наблюдать за состоянием железнодорожного полотна по экрану 13 МБИ 8, а также подавать звуковой сигнал свистка нажатием на клавишу 15 МБИ 8, подавать звуковой сигнал тифона нажатием на клавишу 16 МБИ 8, применять экстренное торможение локомотива нажатием на клавишу 17 МБИ 8 либо передать сигнал тревоги на центральный диспетчерский пункт участка следования нажатием на клавишу 18 МБИ 8. Во избежание случайного нажатия кнопок «ЭКСТРЕННОЕ ТОРМОЖЕНИЕ» 17 и «ТРЕВОГА» 18 для выполнения этих команд предусмотрена кнопка 19 подтверждения выполнения команды.

При этом для оперативности выполнения команд СВИСТОК и ТИФОН нажатия на клавишу 19 ПОДТВЕРЖДЕНИЕ КОМАНДЫ не требуется.

От носимой части МБИ 8 информация по радиоканалу поступает на приемник МПСУ 7 и затем обрабатывается системой управления.

При этом (при активированном МБИ 8) скорость опроса бдительности машиниста бортовой системой управления должна быть в 2-3 раза чаще, чем в штатном режиме.

Устанавливая МБИ 8 в держатель 9, происходит его автоматическое соединение через разъем 14 с МПСУ 7 для подзаряда аккумулятора МБИ 8 и уведомление системы управления о наличии устройства в держателе, т.е. о нахождении машиниста в кабине, и, следовательно, управление локомотивом должно осуществляться только стационарными органами управления, расположенными в кабине.

При извлечении МБИ 8 из держателя 9 мониторинг локомотивом может параллельно доверяться диспетчеру на станции путем передачи сигнала управления по выделенному радиоканалу.

Активация МБИ 8 выполняется при извлечении его из держателя 9. При этом происходит разъединение разъема 14, соединяющего МБИ 8 и держатель 9. Габаритные размеры МБИ 8, установленного в держатель 9, не превышают 150×150×200 мм.

Вне зависимости от составности локомотива в работе может находиться только один МБИ 8.

Взаимодействие устройств, обеспечивающих мониторинг обстановки машинистом в локомотиве, поясняется схемой, приведенной на фиг.3.

Информация с видеокамер 1, 2, 5 и 6 поступает в блок управления МПСУ 7. Обработанная и преобразованная в соответствующий вид информация с видеокамер 5 или 6 передается по радиоканалу в активизированный МБИ 8. МБИ 8 находится в держателе 9 в «ждущем режиме». Извлечение МБИ 8 из держателя 9 сопровождается размыканием разъема 14 и активацией МБИ 8, т.е. появлению изображения на дисплее 13 с видеокамер 5 или 6 и возможности передачи команд с клавиш 15-19 МБИ 8 в МПСУ 7.

В качестве разъема портативного устройства МБИ 8 может быть использован, например, разъем типа CNSN-MUSB11F (Каталог продукции сети магазинов «ЧИП и ДИП» (г.Москва, ул. Гиляровского, 39; тел./факс: [phone] (многоканальный), факс: [phone]; E-mail: [e-mail], WWW: www.chipindustry.ru. Почта: 129110, г.Москва, а/я 996).

Время пребывания машиниста в кузове может быть ограничено, например, не более чем 5-7 минутами под контролем МПСУ 7. В противном случае автоматически сработает система экстренного торможения локомотива. При этом за 30-60 секунд до срабатывания будет подан машинисту с МБИ 8 звуковой и световой предупреждающий сигнал о применении МПСУ 7 экстренного торможения локомотива.

В качестве камер видеонаблюдения может использоваться, например, камера видеонаблюдения «день/ночь» фирмы Pelco типа ССС1390Н-6Х. Эти камеры работают в широком динамическом диапазоне освещенности и автоматически переходят из цветного в черно-белый режим работы и наоборот. Камера имеет чувствительность 0,8 лк в цветном и 0,08 лк в черно-белом режиме, формируя кадры с разрешением 480 ТВЛ и 530 ТВЛ соответственно. При установке дополнительной ИК-подсветки эти камеры видеонаблюдения могут работать в полной темноте. Камера позволяет передавать видеосигналы как по коаксиальному кабелю, так и по витой паре, а также поддерживает протоколы Pelco P, D и Coaxitron (см. каталог продукции по адресу [e-mail], конт. тел. [phone]).

Указанные технические параметры позволяют использовать подобную камеру на локомотиве.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет улучшить условия труда машиниста при управлении локомотивом в одно лицо, повысить бдительность машиниста за счет более частого присутствия в кабине. Машинист имеет возможность отвлекаться в кузов, покидая кабину, не останавливая локомотив и не снижая бдительности во время движения поезда.

Согласно предлагаемому изобретению совокупность известных и вновь введенных в предлагаемом локомотиве признаков позволяет решить задачу, на которую направлено изобретение, обеспечив при этом получение требуемого технического результата.

1. Локомотив, содержащий кабину, внутри которой расположен пульт машиниста, оснащенный дисплеем с клавиатурой, бортовую систему управления, соединенную информационной магистралью с пультом машиниста, кузов, внутри которого расположено электрическое и пневматическое оборудование, блокируемое в высоковольтных камерах, в каждой высоковольтной камере установлены видеокамеры наблюдения за состоянием оборудования по дисплею из кабины машиниста, а также видеокамеры наблюдения, установленные на боковых наружных стенках кабины в качестве устройства обзора заднего вида локомотива, отличающийся тем, что локомотив снабжен, по крайней мере, одной видеокамерой, установленной в кабине машиниста перед лобовым стеклом, обращенной объективом по направлению движения, также локомотив снабжен мобильным беспроводным блоком индикации изображения видеокамер, расположенных в кабинах.

2. Локомотив по п.1, отличающийся тем, что при нахождении в кабине машиниста мобильный блок индикации установлен в держателе и соединен через разъемное соединение с источником энергии подзаряда аккумуляторной батареи мобильного блока индикации, при этом мобильный блок индикации выполнен с возможностью активации при нахождении вне держателя.

3. Локомотив по п.2, отличающийся тем, что мобильный блок индикации имеет связь с микропроцессорной системой управления по радиоканалу.

4. Локомотив по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при расположении мобильного блока индикации вне кабины локомотива микропроцессорная система управления выполнена с возможностью опроса бодрствования машиниста в 2-3 раза чаще по сравнению с частотой опроса бодрствования машиниста при нахождении мобильного блока индикации в кабине.