CC BY
33
Рис. б
зью через сумматор по модулю два (XOR). При этом генерируется периодическая псевдослучайная последовательность с периодом (2П - 1), где п - число триггеров в регистре. В каждом периоде последовательности встречается комбинация бит, которая распознается дешифратором И.
Подобным способом могут быть построены делители для генерации модифицированных составляющих других кодов Баркера.
Предложено разложение последовательностей
Баркера на мультипликативные составляющие, позволяющие получать модулирующие функции для формирования сигналов, кодированных в соответствии с кодами Баркера, с минимальной манипуляцией.
Описан принцип построения схемы устройства для генерации мультипликативных составляющих и и V, приведена схема делителя с коэффициентом деления, равным длительности кода Баркера N = 7.
Библиографический список
1. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю. С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. М.: Эко-Тренд, 2005
2. Прокис Джон. Цифровая связь / пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. 800 с.
3. Засенко В.Е., Просвирякова Л.В. Способ формирования шумоподобных радиоимпульсов для передачи бинарных
символов информации сложными сигналами. Патент РФ на изобретение № 2231924, 2003 г.
4. Засенко В.Е., Просвирякова Л.В. Способ передачи двоичной информации сложными сигналами с внутриимпульс-ной минимальной частотной манипуляцией. Патент РФ № 2358404, 2008 г.
УДК 62.529
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ОПЕРАТИВНОЙ ИНФОРМАЦИИ О СОСТОЯНИИ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА В СЕТЯХ ОПЕРАТОРОВ СОТОВОЙ СВЯЗИ В ПРОЦЕССЕ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДА © Е.Б. Королькова'
Иркутский государственный университет путей сообщения,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15.
Приведены результаты исследования качества сотовой сети на железнодорожном транспорте на участке Ир-кутск-Пассажирский-Петровский завод для ее использования в целях передачи оперативной информации о состоянии основных узлов поезда, таких как тормозные механизмы, буксовый узел, рессорное подвешивание и др. Установлено, что зона покрытия и мощность приема на данном участке удовлетворяют поставленным требованиям и могут применяться для передачи информации о параметрах этих узлов.
Ил. 5. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: железнодорожный транспорт; подвижной состав; контроль основных узлов; сети операторов сотовой связи; дистанционный мониторинг; параметры узлов грузового вагона; система контроля.
1Королькова Екатерина Борисовна, аспирант, тел.: 89086479391, e-mail: [email protected] Korolkova Ekaterina, Postgraduate, tel.: 89086479391, e-mail: [email protected]
STUDYING POSSIBILITY TO TRANSMIT OPERATIONAL INFORMATION ON ROLLING STOCK STATE IN CELLULAR NETWORKS DURING TRAIN MOVEMENT E.B. Korolkova
Irkutsk State University of Railway Engineering,
15 Chernyshevsky St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article presents the results of studying the quality of cellular networks in railway transport in the section of Irkutsk-Passazhirsky - Petrovsky zavod in order to use it for transmission of operational information on the condition of train major nodes, such as braking mechanisms, axle equipment, spring suspension, and others. It is determined that the signal coverage and the receiving power in the section under study meet specified requirements and can be used to transmit information about the parameters of the nodes.
5 figures. 5 sources.
Keywords: railway transport; rolling stock; control of major nodes; networks of cellular providers; remote monitoring; parameters of freight car nodes; control system.
Основной задачей сотрудников железнодорожного транспорта является обеспечение безопасности движения поездов. Для наиболее эффективного достижения этой цели используются системы контроля ситуации на железнодорожных путях (такие как системы автоматической блокировки и автоматической локомотивной сигнализации) и системы контроля различных узлов подвижного состава[3].
Существующие методы контроля не позволяют целостно наблюдать состояние всех узлов подвижного состава, а также видеть параметры этих узлов в реальном времени. Осмотр состава на станциях не дает возможности отслеживать многие предотказные состояния, которые впоследствии могут повлечь за собой отказы и простои подвижного состава на перегоне.
На текущий момент времени наиболее остро стоит вопрос о создании целостной системы контроля основных узлов подвижного состава в процессе движения. В России и мире существуют системы, которые контролируют параметры подвижного состава, но не передают полные данные в наземные пункты [4,5]. Независимо от технического решения системы анализа и обработки присутствует необходимость передачи собранного материала дежурному персоналу для оценки полученных параметров.
На рис. 1 представлена структурная схема, показывающая путь передачи информации от подвижного состава в ситуационный центр, где оперативный персонал оценивает состояние поезда в реальном времени.
петчером или машинистом для дальнейшего руководства составом, находящимся в предотказном состоянии [2].
Существует несколько возможных вариантов реализации данной схемы. Предположим, что система контроля и ситуационный центр уже разработаны, и подробно рассмотрим организацию среды передачи оперативных данных.
На железнодорожном транспорте отсутствует беспроводная среда передачи данных помимо поездной радиосвязи. Но поскольку поездная радиосвязь аналоговая, ее использование для передачи цифровых данных невозможно [1]. С другой стороны, ввиду обширности территории российских железных дорог разворачивание новой беспроводной сети передачи данных вдоль путей не является целесообразным из-за больших экономических затрат (установка приемопередатчиков, частотная регистрация сети, разработка программного обеспечения, отладка, эксплуатация). В таком случае возникает предположение возможности использования существующей сети общего пользования - сети операторов сотовой связи.
С ростом популярности сотовой связи растет количество базовых станций, улучшается качество передачи голоса и данных, а главное - увеличивается зона покрытия. С появлением сетей третьего поколения скорость передачи данных в сотовых сетях возросла и позволяет передавать значительные объемы информации в короткие временные сроки. Для того чтобы оценить возможность использования данной сети для контроля подвижного состава, для оценки
Подвижной
состав
Среда передачи информации
Ситуационный
центр
Рис.1. Структурная схема работы системы контроля подвижного состава во время движения
Подвижной состав оснащается датчиками на основных узлах, таких как буксы, тормозная магистраль, тормозные цилиндры, колесные пары и другие. Все датчики подключаются к блоку управления, который обрабатывает данные и подготавливает их к дальнейшей пересылке. Данные собираются в посылку и по беспроводной среде отправляются оперативному дежурному. Дежурный, получив тревожное сообщение, имеет возможность связаться с поездным дис-
надежности необходимо учесть два параметра:
1. Зона покрытия сети в границах дороги.
2. Уровень сигнала в конкретной точке дороги. Для оценки пригодности использования сотовой
сети была произведена разработка программного комплекса, включающего в себя приложение для мобильного устройства под управлением операционной системы Android, а также утилита для персонального компьютера с операционной системой Windows. Мо-
бильное приложение позволяет отсылать пакеты данных через равные временные промежутки, регистрировать мощность приемопередатчика, тем самым отслеживая качество связи в тот или иной момент времени, и при помощи встроенного GPS-приемника записывать координаты точки. На выходе мы имеем log-файл, содержащий в себе информацию о времени, координате и качестве связи в баллах от 0 до 19. Каждому баллу присваивается собственное значение мощности в dBm. На рис.3 представлен общий вид функционирующего мобильного приложения («Signal Strength»).
Как видно из рис.3, программа отслеживает исправность носителя информации, на который ведется запись данных, а также контролирует соединение GPS, для исключения ошибок в log-файле. На рис.2 приведен пример выходного файла в формате *.txt с мобильного устройства.
2013-04-22 10:44:47 52.27373522 104.2316462 9 2013-04-22 10:44:57 52.27373522 104.2316462 11 2013-04-22 10:45:07 52.27373522 104.2316462 14 2013-04-22 10:45:17 52.27373522 104.2316462 12 2013-04-22 10:45:27 52.27373522 104.2316462 12 2013-04-22 10:45:37 52.27373522 104.2316462 15 2013-04-22 10:45:47 52.27373523 104.2316463 9 2013-04-22 10:45:57 52.27373523 104.2316463 12 2013-04-22 10:46:07 52.27373523 104.2316463 10 2013-04-22 10:46:17 52.27373523 104.2316463 11 2013-04-22 10:46:27 52.27373523 104.2316463 12 2013-04-22 10:46:37 52.27373523 104.2316463 10 2013-04-22 10:46:47 52.27373524 104.2316464 9 2013-04-22 10:46:57 52.27373524 104.2316464 10 2013-04-22 10:47:07 52.27373524 104.2316464 11 2013-04-22 10:47:17 52.27373524 104.2316464 12
Рис. 2. Пример выходного файла с мобильного устройства
Запись координат ведется каждые 10 секунд независимо от месторасположения и присутствия сотовой сети, выдает системное время, координату широты и долготы с точностью до восьмого знака и уровень сигнала. На основании этих данных в последующем будет построен трек в приложении для компьютера, который выдает пользователю всю необходимую информацию в наглядном варианте.
Стоит отметить, что возможна разработка аналогичных приложений на любой другой операционной системе, например Windows 7, Windows 8, iOs для мобильных телефонов, на Mac и Linux для стационарных компьютеров и ноутбуков. Для данного эксперимента был выбран Android ввиду бесплатности программирования приложений Windows из-за широкой распространённости среди компьютерных пользователей России.
Приложение для персонального компьютера предназначено для обработки log-файла, наложения маршрута на карту Google (или любую другую), выделения цветом маршрута в зависимости от качества связи (зеленым - высокий уровень, желтым - низкий
уровень, красным - отсутствие сети). По итогам построения маршрута имеется наглядное представление, где на пути следования состава присутствует сеть, какого она качества и насколько пригодна для использования при обмене оперативными данными между подвижным составом и дежурным сотрудником ситуационного центра.
о а J 0:03
• 1 Signal Strength
Стоп
Карта памяти исправна GPS работает.
Выход
Рис.3. Мобильное приложение «Signal Strength»
под управлением операционной системы Android
На рис. 4 представлен вид приложения для персонального компьютера под управлением операционной системой Windows. В настройках программы изменяются границы уровня сигнала для выделения его интересующим цветом, осуществляется выбор карты, на которую в дальнейшем накладывается трек, отображаются координаты точек на карте и осуществляется поиск объектов на карте. Для функционирования данного приложения необходим перманентный доступ в сеть интернет или наличие кэширования предварительно загруженных карт.
Для проведения теста были выбраны оператор сотовой связи МТС ввиду самой широкой зоны покрытия и доступности использования по всей территории Российской Федерации и участок Иркутск-Пассажирский - Петровский Завод. Исследовательская группа проводила запись данных, находясь в вагоне пассажирского поезда, приемопередатчик базировался на расстоянии 30 см от окна. Log-файл записывался непрерывно на всем пути следования. Приемопередатчиком являлся смартфон Huawei U8666 под управлением Android 4.0.3. При невозможности определения мощности уровня сотовой сети GPS-трек продолжал записываться ввиду независимости функционирования телефонного модуля и GPS-приемника.
Lat 52,961875059076 Lng: 102,8759765625
Рис. 4. Приложение «Signal Strength» для компьютера под управлением операционной системой Windows
На рис.5 представлен результат проезда. Как видно из рисунка, на участке Иркутск-Пассажирский -Петровский Завод нет участков, где полностью отсутствует сеть оператора МТС, а участков, где качество приема ниже среднего, - немного. Линии желтого цвета располагаются на перегонах между небольшими станциями, их количество незначительно. При данном качестве сети передача данных о состоянии подвижного состава возможна. Основную часть трека составляет линия зеленого цвета, что указывает на высокое качество сотовой связи и беспрепятственный обмен информацией между движущимся и стационарным объектами. При таком высоком качестве сети обеспе-
чивается мягкии переход приёмопередатчика из одной соты в другую, прерывание связи между сотами отсутствует. Также, основываясь на высоком качестве уровня сети как по мощности, так и по зоне охвата, можно рассчитывать не только на передачу элементарных пакетов с числовыми данными, но и на более объемные послания, вплоть до пересылки видеофрагментов (в перспективе). Видеоинформация может оказаться полезной не только для мониторинга состояния подвижного состава, но и для информирования ситуационного центра в случае чрезвычайных происшествий, таких как сходы и крушения.
Рис.5. Результат исследования качества сотовой сети на участке Иркутск-Пассажирский - Петровский Завод
На участке Иркутск-Пассажирский - Петровский Завод сложный рельеф, включающий в себя затяжные подъемы, спуски, кривые большого радиуса и тоннели. Но исходя из полученных данных, связь не прерывалась и не занижалась даже в тоннелях, что позволяет предположить о качественности сигнала на всей сети российских железных дорог, где есть сеть мобильных операторов. С учетом современных тенденций можно рассчитывать на расширение зоны покрытия на север.
Стоит также отметить, что разрабатываемое программное обеспечение для контроля узлов подвижного состава позволяет накапливать данные. В случае отсутствия сотовой сети в текущий момент времени данные буферизируются во внутренней памяти устройства и при появлении достаточного уровня мощности сети для передачи данных вся накопленная информация последовательно отправляется, это позволит избежать участков, где данных о подвижном составе не будет.
Таким образом, качество сотовой сети на данном участке является удовлетворительным для передачи
оперативной информации, следовательно, внедрение системы мониторинга подвижного состава с использованием канала мобильной связи возможно и является оптимальным вариантом, так как не несет экономических затрат на организацию собственной сети (такой как, например, GSM-R). Внедрение системы мониторинга подвижного состава по ходу движения является актуальным, технологичным и экономически целесообразным действием в сфере обеспечения безопасности движения поездов и организации процесса перевозок.
На следующем этапе разработки системы планируется определить узлы подвижного состава, которые необходимо контролировать непрерывно по времени, оценить границы исследуемых параметров и выбрать необходимые датчики, а также подобрать микроконтроллер, позволяющий наиболее рационально собирать информацию с этих датчиков. Важными вопросами являются подбор системы энергоснабжения системы и организация антиварварской защиты аппаратуры на грузовых вагонах.
Библиографический список
1. Ваванов Ю.В., Васильев О.К., Тропкин С.И. Станционная и поездная радиосвязь: учебник для техникумов ж.-д. транспорта; утв. Гл. управл. уч. завед. МПС. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1979. 287 с.
2. Кондратьева Л. А. Устройства железнодорожной автоматики и телемеханики. (общий курс): учебник для техникумов ж.-д. транспорта. М.: Транспорт, 1983. 232 с.
3. Королькова Е.Б., Зубкова Д.А., Чернов И.Н. Мониторинг основных узлов грузового вагона с применением каналов сотовой связи // Современные проблемы радиоэлектроники
и связи. Иркутск, 2011. 5 с.
4. Проект по созданию системы контроля для высокоскоростного поезда. -http://isagraf.ru/zarubezhnie-proekti/proekt-po-sozdaniiu-sistemi-kontrolya-dlya-visokoskorostnogo-poezda
5. Mitrac 100 Driven by Realiability. -http ://www.bomba rdier.com/content/dam/ Websites/bombardiercom/supporting-documents/BT/Bombardier-Transportation-MITRAC-1000.pdf //Зарубежная система контроля высокоскоростного подвижного состава
УДК 621.396.67
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ И ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЙ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПОЕЗДНОЙ РАДИОСВЯЗИ ГЕКТОМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА © В.Е. Унучков1, Н.П. Шустов2
Иркутский государственный университет путей сообщения,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15.
Рассматриваются вопросы организации поездной радиосвязи гектометрового диапазона с применением стационарных антенн. Отмечены особенности, из-за которых использование антенн не получило широкого распространения. Проведены исследования помеховой обстановки в различных условиях, выявлено, что вблизи железнодорожного полотна наибольшую интенсивность имеют горизонтально поляризованные помехи. Для улучшения качества радиосвязи авторами предлагаются новые стационарная и возимая антенны, позволяющие улучшить энергетику радиоканала по сравнению с антеннами, используемыми в настоящее время.
Ил. 5. Табл. 2. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: поездная радиосвязь; антенны; поляризация радиоволн.
1Унучков Владимир Евгеньевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры телекоммуникационных систем, e-mail: [email protected]
Unuchkov Vladimir, Candidate of Physical and Mathematical sciences, Associate Professor of the Department of Telecommunications Systems, e-mail: [email protected]
2Шустов Николай Павлович, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры телекоммуникационных систем, тел.: 89025761344, e-mail: [email protected]
Shustov Nikolai, Candidate of technical sciences, Senior Lecturer of the Department of Telecommunications Systems, tel.: 89025761344, e-mail: [email protected]
