Устройство-система распознования местонахождения и параметров движения грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожной автоматике для определения местонахождения и параметров движения железнодорожных грузовых вагонов. Устройство включает установленные в огнеупорном корпусе навигационный приемник ГЛОHACC/GPS, модем GSM/GPRS с двумя SIM-картами, микросхему с контроллером, узел запуска контроллера, энергонезависимую память, систему хранения электрической энергии с индикатором заряда, акселерометр, гироскоп, датчик измерения температуры внутри и снаружи корпуса, датчик разгерметизации устройства, автономный генератор с выпрямителем и стабилизатором, работающий от вибрации и установленный на торце рамы вагона, при этом микросхема имеет установленную в защищенной области памяти виртуальную SIM-карту. Достигается расширение технологических возможностей устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожного оборудования, в частности, к вспомогательным средствам железнодорожного транспорта, предпочтительно грузовых вагонов, и может быть использовано для отслеживания местонахождения железнодорожного грузового вагона и параметров его движения.

Известен автоматический идентификатор номера вагона, содержащий электрически соединенные между собой в корпусе навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, энергонезависимые часы реального времени, модем GSM/GPRS с двумя SIM-картами, контроллер, энергонезависимую память, узел запуска контроллера, модуль питания и автономный источник электропитания. К контроллеру подключены навигационный приемник реального времени, модем GSM/GPRS, узел запуска контроллера и энергонезависимая память. Причем, модуль питания от бортовой электрической сети и автономный источник электропитания подключены независимо друг от друга ко всем энергопотребляющим элементам идентификатора (RU, патент 2508216 С1, 27.02.2014).

Основным недостатком известного технического решения является отсутствие возможности осуществления контроля и автоматического определения параметров движения грузового вагона, а также и пассажирского вагона, таких как вертикальное перемещение, углы поворота относительно продольной и поперечной осей декартовой системы координат (далее ДСК), привязанной к вагону, моменты инерции подрессоренной части вагона, скорость движения и ускорение вдоль всех осей ДСК, угловые скорость и ускорение относительно всех осей ДСК, вибрацию в направлениях всех осей ДСК, температуру окружающей среды.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в расширении технологических возможностей и повышения удобства пользования за счет обеспечения возможности автоматического обмена с сервером диспетчерской службы информацией о место нахождении каждого железнодорожного вагона и параметров его движения: в том числе вертикальное перемещение вагона относительно железнодорожных путей, углы поворота вагона относительно продольной и поперечной осей декартовой системы координат, привязанной к вагону, моменты инерции подрессоренной части вагона, скорость движения и ускорение вагона вдоль всех осей ДСК, угловые скорость и ускорение вагона относительно всех осей ДСК, вибрацию вагона в направлениях всех осей ДСК, температуру окружающей среды.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать устройство-систему для определения местонахождения железнодорожного грузового вагона и параметров его движения, включающую установленные в корпусе 1 навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS 2, средства беспроводной связи 3, реализованные с помощью модема GSM/GPRS с двумя SIM-картами, микросхему с контроллером 4, программным обеспечением 5 и узлом запуска контроллера 6, энергонезависимую память 7, причем к микросхеме с контроллером 4 подключены навигационный приемник ГЛОHACC/GPS 2, средства беспроводной связи 3, реализованные с помощью модема GSM/GPRS с двумя SIM-картами, автономный источник электропитания 8,который подключен ко всем энергопотребляющим элементам, и имеющую систему хранения электрической энергии 9 с индикатором заряда системы хранения электрической энергии 10, выполненную в виде аккумулятора или системы конденсаторов или совместно аккумулятора и системы конденсаторов, и в нем установлены акселерометр 11 для измерения моментов инерции подрессоренной части вагона, скорости движения и ускорения вагона вдоль всех осей ДСК, гироскоп 12 для измерения углов наклона относительно всех осей ДСК и измерения угловых скоростей и ускорения вагона относительно всех осей ДСК, датчик температуры 13 для измерения внутренней температуры устройства и температуры наружной среды и датчик разгерметизации устройства 14 для предотвращения несанкционированного доступа, причем микросхема с контроллером 4 предназначена для сбора, хранения и обработки данных с датчиков и имеет установленную в ее защищенной области памяти виртуальную SIM-карту, в качестве автономного источника электропитания использован 8, по меньшей мере, один автономный генератор 15, имеющийвыпрямитель16 в исполнении диодного моста и стабилизатор 17 в исполнении конденсатора и работающий от воздействия вибрации, вибрационный автономный генератор 15 установлен на торце рамы вагона, при этом корпус 1 выполнен из термостойкого огнеупорного материала, способного выдерживать процесс разморозки груза в вагонах в тепляках и с возможностью выдерживать работу вибрационных и рыхлительных устройств, устанавливаемых на вагоны в процессе зачистки кузова вагона от остатков груза.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 изображена блок-схема разработанного устройства-системы.

Антенны 18, обеспечивающие работу средств беспроводной связи 3, встроены в устройство или разнесены и установлены на требуемых участках, деталях грузового вагона. Дополнительные датчики могут быть разнесены и установлены по деталям и узлам вагона и подключены к устройству с помощью проводной или беспроводной связи.

Устройство-система устанавливается в торце вагона таким образом, чтобы была обеспечена возможность достижения максимальной генерации электрического тока в результате вибрации генератора и его составных частей относительно друг друга.

Устройство-система обеспечивает:

- с помощью акселерометра 11 измерение ускорений вдоль всех осей ДСК;

- с помощью гироскопа 12 измерение углов наклона относительно всех осей ДСК;

- с помощью датчика температуры 13 измерение внутренней температуры устройства;

- с помощью индикатора заряда системы хранения электроэнергии 10 определение заряда системы хранения электроэнергии;

- с помощью датчика разгерметизации 14 определение нарушения герметичности корпуса.

Устройство-система для определения местонахождения железнодорожного грузового вагона и параметров его движения разработанной конструкции предназначено:

- для установки на вагон, или на тележку вагона;

- идентификации вагона;

- определения текущего местоположения, сбора и хранения навигационной информации;

- сбора, хранения и обработки данных с датчиков микросхемой контроллера;

- составления прогноза выхода из строя деталей и узлов вагона или осуществления необходимых ремонтных работ на основе обработанных данных;

- обмена с сервером диспетчерской службы или ситуационного центра через модем GSM/GPRS или другими способами беспроводной связи данными о состоянии всех систем и датчиков, установленных на вагоне, и данными о местоположении, а также информацией с прогнозами выхода из строя деталей и узлов вагона.

Устройство-система имеет собственный уникальный идентификационный номер, неизменный в процессе эксплуатации.

Устройство-система обеспечивает идентификацию грузового вагона, на котором оно установлено, в соответствии с его уникальным идентификационным номером.

Устройство устанавливается на вагон и функционирует на протяжении всего срока эксплуатации вагона до момента выхода из строя устройства и замены его новым устройством. Устройство-система содержит информацию, относящуюся к вагону: идентификационный номер грузового вагона, его технические параметры, в том числе масса вагона в порожнем состоянии, предельно допустимая грузоподъемность вагона, текущая масса вагона.

Устройство-система обеспечивает работу с базой данных, содержащей информацию о состоянии всех систем и датчиков и навигационных данных. База данных хранится в энергонезависимой памяти. Переданные данные удаляются.

Устройство-система работает следующим способом:

Каждый автономный генератор, работающий от воздействия вибрации со стороны железнодорожного пути и передающейся через вагон, тележку вагона, предпочтительно располагать таким образом, при котором достигается максимальная генерация электрического тока в результате вибрации генератора и его составных частей относительно друг друга.

Во время движения вагона при взаимодействии железнодорожного пути и колес вагона возникает вибрация, которая через узлы и агрегаты вагона передается на устройство, которое включает генератор, вырабатывающий в последствии электроэнергию, требуемую для питания всех систем и датчиков, которые выдают и собирают информацию о режимных параметрах эксплуатации вагона, которой устройство обменивается с сервером с помощью канала GSM/GPRS или других способов беспроводной связи. При нарушении работы канала GSM/GPRS или других способов беспроводной связи устройство-система сохраняет в энергонезависимой памяти непереданную информацию о режимных параметрах эксплуатации вагона, и передает ее при восстановлении работы канала GSM/GPRS или других способов беспроводной связи.

Во время стоянки вагона при отсутствии изменения взаимодействия железнодорожного пути и колес вагона не возникает вибрация, при этом генератор, установленный в устройстве, не вырабатывает электроэнергию, при этом система хранения электроэнергии находится в режиме питания всех систем и датчиков, которые собирают информацию о режиме эксплуатации вагона, которой устройство не обменивается с сервером с помощью канала GSM/GPRS, при этом информация о режиме эксплуатации вагона записывается и хранится в энергонезависимой памяти, и передает ее во время движения вагона и стабильной работы канала GSM/GPRS или других способов беспроводной связи.

Таким образом, заявленное устройство-система обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в расширении технологических возможностей и повышения удобства пользования за счет обеспечения возможности автоматического обмена с сервером диспетчерской службы информацией о местонахождении каждого железнодорожного грузового вагона и параметров его движения: в том числе вертикальное перемещение вагона относительно железнодорожных путей, углы поворота вагона относительно продольной и поперечной осей декартовой системы координат, привязанной к вагону, моменты инерции подрессоренной части вагона, скорость движения и ускорение вагона вдоль всех осей ДСК, угловые скорость и ускорение вагона относительно всех осей ДСК, вибрацию вагона в направлениях всех осей ДСК, температуру окружающей среды

Устройство-система для определения местонахождения железнодорожного грузового вагона и параметров его движения, включающее установленные в корпусе навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS с двумя SIM-картами, контроллер с микросхемой, программным обеспечением и узлом запуска контроллера, энергонезависимая память, причем к контроллеру подключены навигационный приемник ГЛОНАСС/GPS, модем GSM/GPRS с SIM-картой, автономный источник электропитания, подключенный ко всем энергопотреблящим элементам, отличающееся тем, что оно снабжено системой хранения электрической энергии с индикатором заряда системы хранения электрической энергии, выполненной в виде аккумулятора или системы конденсаторов или совместно аккумулятора и системы конденсаторов, и в нем установлены акселерометр для измерения моментов инерции подрессоренной части вагона, скорости движения и ускорения вагона вдоль всех осей ДСК, гироскоп для измерения углов наклона относительно всех осей ДСК и измерения угловых скоростей и ускорения вагона относительно всех осей ДСК, термометр для измерения внутренней температуры устройства и температуры наружной среды и датчик разгерметизации устройства для предотвращения несанкционированного доступа, контроллер содержит микросхему для сбора, хранения и обработки данных с датчиков и установленную в защищенной области памяти ее виртуальную SIM-карту, в качестве автономного источника электропитания использован, по меньшей мере, один автономный генератор, имеющий выпрямитель в исполнении диодного моста и стабилизатор в исполнении конденсатора и работающий от воздействия вибрации, вибрационный автономный генератор установлен на торце рамы вагона, при этом корпус выполнен из термостойкого огнеупорного материала, способного выдерживать процесс разморозки груза в вагонах в тепляках и с возможностью выдерживать работу вибрационных и рыхлительных устройств, устанавливаемых на вагоны в процессе зачистки кузова вагона от остатков груза.