[03-2015] Измерения в каналах поездной радиосвязи комплексом МИКРАД

[poster334]

Измерения в каналах поездной радиосвязи комплексом МИКРАД

А.Н. СЛЮНЯЕВ, главный инженер ЦСС

В.Ф.ТРЁПШИН, главный конструктор МИКРАД

Ю.А. ШВИДКИЙ, директор НПП «Уралжелдоравтоматика»

Несколько лет назад на страницах журнала (см. «АСИ», 2009 г., № 10,11) была опубликована статья «Измерения параметров поездной радиосвязи». В ней были приведены требования к измеряемым параметрам и описана технология измерений, реализованная посредством комплекса МИКАР-РАДИО из вагона-лаборатории. Этот комплекс в настоящее время является основным средством измерения параметров поездной радиосвязи из вагона-лаборатории на железных дорогах России.

■ В 2011-2012 гг. был разработан новый, мобильный комплекс измерения параметров поездной радиосвязи - МИКРАД. В 2013-2014 гг. проводились эксплуатационные испытания его программного обеспечения. Этот комплекс отличается от МИКАР-РАДИО расширенными функциями как измерения и регистрации параметров, так и документирования результатов измерений.

В комплексе МИКАР-РАДИО зоной поездной радиосвязи (ПРО) является зона, ограниченная двумя смежными стационарными радиостанциями. Причем ими могут быть стационарные радиостанции, размещаемые как на физических железнодорожных станциях, так и на переездах, пунктах ВОХР (мостах, тоннелях) и других объектах. Такие стационарные радиостанции квалифицируются как дополнительные (ДРС). При этом параметры поездной радиосвязи измеряются в зоне ПРС от двух смежных стационарных радиостанций, а при документировании результатов измерений отображаются параметры и графики сигналов только от этих двух смежных стационарных радиостанций.

В комплексе МИКРАД зоной ПРС также является зона, ограниченная двумя смежными стационарными радиостанциями, размещаемыми только на физических железнодорожных станциях. По концепции МИКРАД такие радиостанции называются основными стационарными радиостанциями (PC). Таким образом, две смежные основные стационарные радиостанции ограничивают физический железнодорожный перегон. На этом перегоне могут размещаться ДРС и различные объекты как непосредственно поездной радиосвязи, так и объекты пути, которые могут оказывать влияние на работу поездной радиосвязи.

СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ БАЗЫ ДАННЫХ

■ База данных МИКРАД состоит из двух частей. Одна из них содержит нормативные данные (параметры) объектов поездной радиосвязи и координат их расположения на железной дороге, другая - измерительные данные, соответствующие объектам поездной радиосвязи.

Структурная организация нормативной части базы данных МИКРАД предусматривает формирование списка участков - маршрутов следования вагона-лаборатории в измерительных поездках. На участке размещаются основные стационарные радиостанции PC, а между ними по ходу следования вагона-лаборатории дополнительные стационарные радиостанции ДРС и различные объекты пути и поездной радиосвязи.

Пример графического отображения участка - маршрута следования вагона-лаборатории и отдельного перегона приведен на рис. 1. Графические панели участка и перегона позволяют оператору комплекса МИКРАД ориентироваться при измерениях и при последующем документировании их результатов.

На графической панели участка отображены основные (PC) и дополнительные (ДРС) стационарные радиостанции, обозначенные соответственно треугольниками синего и серого цвета. По маршруту следования вагона-лаборатории все стационарные радиостанции располагаются последовательно.

На графической панели перегона отображены две смежные основные стационарные радиостанции, ограничивающие перегон, и находящиеся между ними дополнительные стационарные радиостанции, а также направляющие линии (волноводы) с линейными устройствами и объекты пути.

Направляющие линии (волноводы) и линейные устройства применяются в гектометровом диапазоне волн (ГМВ) и непосредственно влияют на распространение сигналов ПРС в этом диапазоне. Объектами пути служат мосты, тоннели, выемки, насыпи и подобное, т.е. искусственные сооружения, которые могут повлиять на распространение сигналов ПРС.

АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСА

■ В комплексе МИКРАД применяется быстродействующий прибор П4-17 для измерения параметров поездной радиосвязи в диапазонах ГМВ, МВ и ДМВ. Этот прибор осуществляет непрерывное (циклическое) измерение параметров радиосигналов с периодичностью 150-250 мс. При этом в каждом цикле измеряются уровни сигнала, девиации и модулирующей частоты. Кроме того, в модифицированном варианте прибора производится регистрация импульсов типового датчика оборотов колеса и определение несущей частоты канала в диапазонах ГМВ и МВ и многоканальные измерения уровней сигналов поездной радиосвязи.

В полнокомплектном аппаратном исполнении комплекс МИКРАД имеет для измерений два прибора П4-17 и два комплекта антенн диапазонов ГМВ и МВ-ДМВ. При таком варианте комплектации МИКРАД целесообразно задействовать в вагоне-лаборатории два рабочих места. Это даст возможность в одной измерительной поездке провести одноканальные измерения в двух диапазонах поездной радиосвязи, повысить эффективность использования вагона-лаборатории, а также сократить количество измерительных поездок.

В этом случае на одном рабочем месте один оператор комплекса может проводить одновременно одноканальные измерения, например в диапазоне ГМВ, и автоматические многоканальные измерения уровней сигналов -сканирование каналов ПРС, например в диапазоне МВ.

В составе комплекса МИКРАД применяется типовая технологическая радиостанция с возможностью программного формирования сигналов СИП. В этом случае при вызове тех или иных корреспондентов возможно программное формирование и посылка в эфир сигналов СИП.

Для регистрации географических координат в комплексе МИКРАД применяется стандартный GPS-приемник.

ОДНОКАНАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

■ Измерения параметров в одном из каналов называются одноканальными или одночастотными. Результаты измерений параметров в канале поездной радиосвязи непрерывно записываются в базу данных МИКРАД как точки измерений через определенные отрезки пути в зависимости от того, какую цикличность записи выбрал оператор (по умолчанию через каждые 10 м пути).

В каждой точке измерений записывается несколько параметров. Основными из них являются: частота сигнала канала поездной радиосвязи; измеренное значение уровней сигнала, девиации и модулирующей частоты; параметры прибора П4-17 (полоса пропускания и др.); время измерения; железнодорожная координата (километраж, пикет); географические координаты.

При симплексной поездной радиосвязи (диапазоны ГМВ и МВ) несущая частота какого-либо источника сигнала может либо присутствовать в эфире на определенном канале, либо нет. Прибор П4-17 измеряет уровень сигнала канала ПРС как при наличии несущей частоты в эфире, так и при ее отсутствии.

Поскольку уровень канального сигнала измеряется непрерывно и эти результаты записываются в базу данных, то при наличии несущей частоты фиксируются точки измерений с уровнем сигнала этой несущей частоты. При отсутствии несущей частоты измеряется уровень напряжения на выходе типовой антенны и в базе данных фиксируются точки измерений с уровнем шума в канале.

Таким образом, если в канале присутствовала несущая частота, то такой канал имеет признак «Сигнал», если несущая частота отсутствовала - признак «Шум». При отображении графика уровня сигнала точки измерений канального сигнала при наличии несущей отображаются серым цветом, при отсутствии - красным.

Наличие признака «Сигнал/ Шум» в каждой точке измерения канала позволяет графически отображать в цвете соотношение сигнал/шум, а также вычислять количественные параметры уровня шума в канале в зоне поездной радиосвязи и производить их анализ.

Пример отображения графика уровня канального сигнала на перегоне приведен на рис. 2. На рисунке точки измерений соединены линиями. При этом серым цветом показаны точки измерений и линии, соединяющие их, когда в эфире присутствовал сигнал с несущей частотой 2,130 МГц, красным - сигнал с несущей частотой 2,130 МГц отсутствовал, т.е. в этих точках фактически был измерен уровень шума канала на частоте 2,130 МГц.

Точки измерений канального сигнала обезличены по отношению к источнику сигнала. Оператор комплекса должен осуществить маркировку обезличенных точек, чтобы каждой точке измерения соответствовали некоторые признаки, а именно: от какого источника сигнала получена та или иная точка измерения, от какого корреспондента (дежурного по станции или поездного диспетчера) и др.

Вначале оператор комплекса вагона-лаборатории посредством технологической радиостанции должен вызвать требуемого корреспондента - стационарную радиостанцию PC или ДРС по пути следования. Вызов может быть произведен голосом или посылкой сигналов СИП. По текущему ответу источника сигнала из череды непрерывных точек измерений канального сигнала оператор имеет возможность промаркировать очередную точку измерения. В течение времени поступления сигнала от источника можно промаркировать одну или несколько точек измерений канального сигнала. В результате соответствующая точка измерения приобретает такие признаки, как источник радиосигнала (название PC или ДРС), корреспондент (ДСП или ДНЦ), информация о пульте управления ДРС (для ГМВ и МВ диапазонов), характер измерения девиации (тон или голос) и др.

Пример отображения графика уровня канального сигнала на перегоне и графики уровней сиг-
налов от различных источников приведены на рис. 3.

Графики уровней сигналов определенных источников формируются из точек измерений канального сигнала, которые промаркированы оператором. Дополнительно к графику сигнала канала на рис. 3 отображены графики уровней сигналов от PC, ограничивающих перегон, и сигнала ДРС.

При посылке вызова сигналы технологической радиостанции вагона-лаборатории имеют практически одинаковый уровень (120-130 дБмкВ), так как типовая антенна технологической радиостанции и типовые антенны для измерений размещены на крыше вагона-лаборатории на постоянном расстоянии друг от друга. После посылки вызова в эфире появляются сигналы ответов вызываемых корреспондентов. В это время оператор комплекса производит маркировку точек измерений канального сигнала от источника (корреспондента), которому был послан вызов.

В комплексе МИКРАД реализована функция записи звука эфира. Такая функция позволяет осуществлять запись звука эфира в базу данных синхронно с записью данных измерений. Запись звука эфира помогает контролировать процесс общения оператора МИКРАД с корреспондентами поездной радиосвязи. При этом может быть определено качество связи, «загрузка» эфира на том или ином перегоне, «неответы» запрашиваемых радиостанций (корреспондентов) поездной радиосвязи и др. Благодаря записи звука эфира, синхронной с записью точек измерений канального сигнала, пользователи МИКРАД получают более детальную информацию о параметрах точек измерения канального сигнала.

Звуковые данные записываются в базу данных МИКРАД непрерывно, последовательными порциями длительностью по 20 с. Каждый 20-секундный фрагмент записи звука эфира может быть сохранен в файле формата mp3.

Пример отображения графиков сигналов и панели с осциллограммой звука эфира приведен на рис. 4.

На шкале координат графиков сигналов имеются маркеры-отметки начала и конца фрагмента записи звука эфира. Эти маркеры-отметки помогают ориентироваться, на каком отрезке графика канального сигнала записан звук эфира.

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

■ В комплексе МИКРАД реализована функция одновременных измерений уровней сигналов в нескольких каналах поездной радиосвязи (до 20 каналов). Такие измерения называются многоканальными, а функция многоканальных измерений - сканированием. Она позволяет оценить уровни сигналов каналов поездной радиосвязи и выявить уровень шума, превышающий допустимую норму.

При использовании комплекса МИКРАД с двумя комплектами типовых антенн для измерений сканирование дает возможность оценивать, например в диапазоне ГМВ, не только уровни сигналов и шума канала на частоте 2,130 МГц при одноканальных измерениях, но и уровень шума на соседнем канале 2,150 МГц.

Пример отображения протокола данных сканирования 20 каналов диапазона МВ на перегоне приведен на рис. 5.

Кроме того, в комплексе МИКРАД реализована функция записи географического пути (трека) поездки вагона-лаборатории. Географические координаты точек измерений канального сигнала синхронизированы с географическими координатами точек трека. Отметки точки измерения на графике сигналов, координаты пути на графической панели перегона и соответствующей географической координаты на географической карте показаны на рис. 6.

При наличии спутниковых карт и определенном масштабе отображения этих карт имеется возможность обзора некоторых объектов пути, оценки рельефа местности, особенности профиля пути в точках трека, привязанных к точкам измерений. Трек вагона-лаборатории может быть сохранен в файле формата дрх по каждому перегону и отображен на географических картах.

В заключение следует отметить, что в статье изложены лишь некоторые функциональные особенности комплекса МИКРАД. Более подробная информация приведена в эксплуатационной документации на этот измерительный комплекс. В ней детально описаны принципы структурной организации базы данных МИКРАД, приведены правила и приемы создания и редактирования нормативной части базы данных. Кроме того, даны подробные сведения о работе полнокомплектного комплекса МИКРАД в режиме проведения измерений. Рассмотрены технические аспекты и правила выполнения одноканальных измерений, синхронных с измерениями записи звука эфира, а также проведения многоканальных измерений, регистрации географических координат. Подробно описана технология обработки результатов измерений.

Применение комплекса МИКРАД в технологии обслуживания поездной радиосвязи позволяет получать детальную и многофакторную информацию о состоянии поездной радиосвязи на участках железных дорог.

[СЦБот]

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Автоматика, связь, информатика".

Перенес: Admin