RU2829794C2 - Method of ensuring safety during movement of subway train and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles - Google Patents
Method of ensuring safety during movement of subway train and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2829794C2 RU2829794C2 RU2022126364A RU2022126364A RU2829794C2 RU 2829794 C2 RU2829794 C2 RU 2829794C2 RU 2022126364 A RU2022126364 A RU 2022126364A RU 2022126364 A RU2022126364 A RU 2022126364A RU 2829794 C2 RU2829794 C2 RU 2829794C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- train
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- uav
- subway
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 230000003137 locomotive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 14
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 6
- 206010012411 Derailment Diseases 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к способу и устройству обеспечения безопасности на транспорте метрополитена, и может быть использовано для определения и идентификации объектов находящихся на путях следования транспорта метрополитена, создающих аварийную ситуацию, путём передачи информации, в режиме онлайн, с борта летящего впереди поезда беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), машинисту поезда и оператору центра дистанционного контроля и управления, о наличии препятствий и аварийных ситуаций в зоне контроля БПЛА.The invention relates to a method and device for ensuring safety on subway transport, and can be used to determine and identify objects located on the tracks of subway transport that create an emergency situation, by transmitting information, in online mode, from on board an unmanned aerial vehicle (UAV) flying ahead of the train, to the train driver and the operator of the remote monitoring and control center, about the presence of obstacles and emergency situations in the UAV control zone.
Заявляемое техническое решение, относится к способам и устройствам безопасности при движении поезда метрополитена, заключающийся в онлайн мониторинге железнодорожной сети и принятие мер для предотвращения аварийных ситуаций, при поступлении информации с борта летящего впереди поезда БПЛА, а устройство БПЛА для осуществления способа позволяет обеспечить безопасность эксплуатации, при движении поездов метрополитена, в результате онлайн реакции на возникающие аварийные режимы. Причем, по заявленному техническому решению, непрерывный мониторинг состояния железнодорожного пути метрополитена, проводится с выводом информации в кабину машинисту, оператору центра дистанционного контроля и управления и в вычислительный комплекс (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ). Это позволяет принять своевременные меры по предотвращению аварийных ситуаций.The claimed technical solution relates to methods and devices for safety during the movement of a subway train, consisting of online monitoring of the railway network and taking measures to prevent emergency situations upon receipt of information from a UAV flying ahead of the train, and the UAV device for implementing the method allows ensuring operational safety during the movement of subway trains as a result of an online response to emerging emergency modes. Moreover, according to the claimed technical solution, continuous monitoring of the state of the subway railway track is carried out with the output of information to the driver's cabin, the operator of the remote monitoring and control center and to the computing complex (CC) with artificial intelligence (AI). This allows taking timely measures to prevent emergency situations.
По результатам патентного поиска из доступных авторами источников, в РФ и за рубежом, аналогов по заявляемому способу и устройству не выявлено.Based on the results of a patent search from sources available to the authors, in the Russian Federation and abroad, no analogues of the claimed method and device were found.
Задача изобретения. С целью достоверности контроля и эффективности принимаемых решений, для безопасности всех движущихся средств и своевременное реагирование на аварийные ситуации, в зоне необходимого в онлайн контроля железнодорожного пути метрополитена проводить непрерывный мониторинг состояния железнодорожного пути, с выводом информации в кабину машинисту, оператору центра дистанционного контроля и управления и в вычислительный комплекс (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ).The task of the invention. For the purpose of reliability of control and effectiveness of decisions taken, for the safety of all moving vehicles and timely response to emergency situations, in the area of the required online control of the subway railway track, to conduct continuous monitoring of the state of the railway track, with the output of information to the driver's cabin, the operator of the remote control and management center and to the computing complex (CC) with artificial intelligence (AI).
Решение поставленной задачи. Непрерывный мониторинг состояния железнодорожного пути метрополитена с выводом информации в кабину машинисту, оператору центра дистанционного контроля и управления и в вычислительный комплекс (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ). производится с борта беспилотного летательного аппарата (БПЛА) вертикального взлёта и посадки, летящего впереди, по маршруту движения поезда метрополитена. Из общедоступных источников известно: Электропоезд может достигнуть максимального значения скорости только на прямых и протяженных участках, где отсутствуют повороты, и нет каких-либо препятствий. Как правило, речь идет о 90 км/ч среди поездов российских метрополитенов. Как утверждают специалисты, вагоны поезда могут выдержать нагрузку до 110 км/ч, рельсы - до 120 км/ч, а локомотив поезда - до 160 км/ч. Самые быстрый поезд в метро в мире, например, Шанхайский метрополитен известен на весь мир своими самыми скоростными поездами в метро, так конструкция двигателей и обтекаемость вагонов позволяет китайским поездам в метро разгоняться до 480 км/ч. На практике разгоняется он до 310 км/ч из экономических соображений.Solution to the problem. Continuous monitoring of the metro railway track condition with the output of information to the driver's cabin, the operator of the remote control and management center and to the computing complex (CC) with artificial intelligence (AI). is carried out from on board an unmanned aerial vehicle (UAV) with vertical takeoff and landing, flying ahead, along the route of the metro train. From publicly available sources it is known: An electric train can reach the maximum speed only on straight and long sections where there are no turns and no obstacles. As a rule, we are talking about 90 km / h among Russian metro trains. According to experts, train cars can withstand a load of up to 110 km / h, rails - up to 120 km / h, and the train locomotive - up to 160 km / h. The fastest subway train in the world, for example, the Shanghai subway is known throughout the world for its fastest subway trains, so the design of the engines and the streamlining of the cars allows Chinese subway trains to accelerate to 480 km / h. In practice, it accelerates to 310 km / h for economic reasons.
Принимая во внимание «Правила технической эксплуатации метрополитена (ПТЭ)» (интернет. Ссылка: http://www.xjob.ru/ПТЭ_метро. Подвижный состав. Глава11. Общие требования. Табл.2. и табл3.) Учитываем данные табл.2 и табл.3.Taking into account the “Rules for the Technical Operation of the Metro (PTE)” (Internet. Link: http://www.xjob.ru/PTE_metro. Rolling stock. Chapter 11. General requirements. Table 2 and Table 3.) We take into account the data in Table 2 and Table 3.
Таблица 2Table 2
Расчетные тормозные пути при АРС для вагонов 81-717, 81-714 (в метрах)Estimated braking distances for ARS for cars 81-717, 81-714 (in meters)
Примечание: В таблице приведены длины тормозных путей (в метрах) как для порожнего, так и для груженого режимов при торможении восьмивагонного состава с момента превышения заданной скорости до полной остановки.Note: The table shows the lengths of braking distances (in meters) for both empty and loaded modes when braking an eight-car train from the moment the specified speed is exceeded until it comes to a complete stop.
Таблица 3Table 3
ДЛИНА РАСЧЕТНОГО ТОРМОЗНОГО ПУТИ ПРИ ЭКСТРЕННОМ ТОРМОЖЕНИИ (В МЕТРАХ)ESTIMATED BRAKING DISTANCE DURING EMERGENCY BRAKING (IN METERS)
Можем принять дистанцию, между локомотивом поезда и БПЛА, по условию безопасного торможения состава, например, тройной путь торможения состава, при возникновении аварийной ситуации по пути следования учитывая данные табл. 2, принимаем, например, на скорости 90 км/ч (максимальную величину) 388м x3=1164м. Этот путь поезд проходит за время 90км/ч:60мин=1.5км/мин. или 1,164км: 1,5км/мин. =0,77мин или 45сек. 45сек - это время для реагирования на наличие аварийной ситуации, системой с БПЛА, для поезда, двигающегося со скоростью 90км/ч. с учётом запаса тройного пути торможения. Тормозной путь экстренного торможения составит согласно табл.3. 295м. при скорости 90км/ч. То есть - это позволяет использовать режим рекомендованного торможения, не используя режим экстремального торможения, при использование БПЛА, при наличии экстренной ситуации и наличии препятствия на пути следования поезда метрополитена. При этом время принятия решения составит 45 секунд, что вполне достаточно для реагирования и принятия решения машинистом поезда, оператором дистанционного управления и вычислительным комплексом (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ).We can accept the distance between the train locomotive and the UAV, according to the condition of safe braking of the train, for example, the triple braking distance of the train, in the event of an emergency along the route, taking into account the data of Table 2, we take, for example, at a speed of 90 km / h (maximum value) 388 m x 3 = 1164 m. The train passes this path in a time of 90 km / h : 60 min = 1.5 km / min. or 1.164 km : 1.5 km / min. = 0.77 min or 45 sec. 45 sec is the time for responding to an emergency situation, by the system with the UAV, for a train moving at a speed of 90 km / h. taking into account the reserve of the triple braking distance. The braking distance of emergency braking will be according to Table 3. 295 m. at a speed of 90 km / h. That is, it allows using the recommended braking mode without using the extreme braking mode, when using a UAV, in the presence of an emergency situation and an obstacle on the route of a subway train. In this case, the decision-making time will be 45 seconds, which is quite enough for the train driver, the remote control operator and the computing complex (CC) with artificial intelligence (AI) to react and make a decision.
Управление беспилотным БПЛА осуществляется по беспроводной линии связи, вычислительным комплексом (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ) и при необходимости, в ручном режиме.The unmanned aerial vehicle is controlled via a wireless communication line, a computing complex (CC) with artificial intelligence (AI) and, if necessary, in manual mode.
Рассмотрим аварийные режимы влияющие на безопасность движения и эксплуатации в метрополитене. Основываясь на классификацию нарушений правил безопасности движения и эксплуатации в Московском метрополитене, рассматриваем классификацию, с обоснованием предотвращения режимов нарушений правил безопасности движения и эксплуатации на метрополитене, при использовании способа и устройства БПЛА по заявленному техническому решению. Рассматриваем только те нарушения, которые возможно предотвратить или заранее среагировать по предложенному способу, благодаря БПЛА - сопровождения поезда.Let's consider emergency modes affecting the safety of movement and operation in the subway. Based on the classification of violations of traffic safety rules and operation in the Moscow metro, we consider the classification, with the justification for preventing the modes of violations of traffic safety rules and operation in the subway, when using the method and device of the UAV according to the declared technical solution. We consider only those violations that can be prevented or reacted to in advance using the proposed method, thanks to the UAV - train escort.
Согласно: Приложение № 1 к приказу от 12 января 2015 г. № 10/Н https://wiki.nashtransport.ru/wiki/Классификация нарушений правил безопасности движения и эксплуатации в Московском метрополитене. Нарушения правил безопасности движения и эксплуатации в поездной и маневровой работе на метрополитене классифицируются как: 1. Крушение поездов. 2. Авария. 3. Событие. 4.Повреждение.According to: Appendix No. 1 to the order of January 12, 2015 No. 10/N https://wiki.nashtransport.ru/wiki/Classification of violations of traffic safety and operation rules in the Moscow Metro. Violations of traffic safety and operation rules in train and shunting operations on the metro are classified as: 1. Train derailment. 2. Accident. 3. Event. 4. Damage.
1). К крушениям поездов относятся: столкновения поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в поездах на главных путях перегонов и станций в результате которых: — погибли или ранены люди.1). Train wrecks include: collisions of trains with other trains or rolling stock, derailments of rolling stock in trains on main tracks of sections and stations, as a result of which: - people were killed or injured.
2) К авариям относятся: 1. Столкновения поездов с другими поездами или подвижным составом, сходы подвижного состава в поездах на главных путях перегонов и станций, не имеющих последствий, относящихся к крушению поездов. 2. Столкновения и сходы подвижного состава при маневровых и других передвижениях, в результате которых: — погибли или ранены люди; — или разбит подвижной состав до степени исключения из инвентарного парка; — затопление, пожар, неисправность сооружений и устройств, вызванных несоблюдением правил безопасности движения и эксплуатации.2) Accidents include: 1. Collisions of trains with other trains or rolling stock, derailments of rolling stock in trains on the main tracks of sections and stations that do not have consequences related to a train wreck. 2. Collisions and derailments of rolling stock during shunting and other movements that result in: - people being killed or injured; - or rolling stock being damaged to the point of being excluded from the inventory fleet; - flooding, fire, malfunction of structures and devices caused by non-compliance with traffic and operational safety rules.
3). К событиям относятся: 1. Столкновения и сходы подвижного состава при манёврах или других передвижениях, не имеющих последствий, относящихся к аварии. 2. Приём и отправление поезда (состава) по неготовому маршруту.3. Перевод стрелки под поездом (составом). 4. Несанкционированный проезд запрещающего сигнала. 5. Несанкционированное осаживание подвижного состава. 6. Саморасцеп поезда (состава). 7. Не ограждение сигналами остановки места препятствия для движения поездов или места производства работ, несанкционированная или неправильная (в нарушение нормативных документов) установка переносных сигналов остановки. 8. Ложная подача разрешающего сигнала светофора, указателя АЛС или монитора поездного компьютера вместо запрещающего или подача более разрешающего сигнала.9. Самопроизвольный уход подвижного состава. 10. Наезд на препятствие и тупиковые упоры. 11. Взрез стрелки. 12. Заклинивание колёсной пары в поезде. 13. Падение на путь или ходовую балку деталей подвижного состава. 14. Нарушение габарита подвижного состава, габарита приближения оборудования, габарита приближения строений. 15. Неисправность подвижного состава, пути, контактного рельса, устройств электроснабжения, СЦБ, связи, тоннельных сооружений, электромеханических и других устройств, затопление, пожар.3). The following shall be considered as events: 1. Collisions and derailments of rolling stock during shunting or other movements that do not have consequences related to an accident. 2. Receiving and departing a train (train) along an unprepared route. 3. Switching a point under a train (train). 4. Unauthorized passage of a prohibiting signal. 5. Unauthorized stopping of rolling stock. 6. Self-uncoupling of a train (train). 7. Failure to fence off an obstacle to train movement or a work site with stop signals, unauthorized or incorrect (in violation of regulatory documents) installation of portable stop signals. 8. False permissive signal of a traffic light, ALS sign or train computer monitor instead of a prohibiting signal, or the sending of a more permissive signal. 9. Spontaneous departure of rolling stock. 10. Collision with an obstacle and dead-end stops. 11. Cutting of a point. 12. Jamming of a train wheel pair. 13. Falling of rolling stock parts onto the track or chassis beam. 14. Violation of rolling stock clearance, equipment approach clearance, building approach clearance. 15. Malfunction of rolling stock, track, contact rail, power supply devices, signaling, communications, tunnel structures, electromechanical and other devices, flooding, fire.
4). К повреждениям относятся: 1. Оставление в тоннелях или на наземных участках (для монорельсовой транспортной системы — на ходовой балке или смотровых ходах) после ночных работ незакреплённого оборудования, инструмента и других предметов, на которые возможен наезд подвижного состава.4). Damage includes: 1. Leaving unsecured equipment, tools and other objects in tunnels or on ground sections (for monorail transport systems - on the running beam or inspection passages) after night work, which could be run over by rolling stock.
Согласно «Правилам технической эксплуатации метро» (ПТЭ) (Ссылка. http://www.xjob.ru/ПТЭ_метро) основные «Средства сигнализации при движении поездов» являются»: П. 18.18. Основным средством сигнализации при движении поездов является автоматическая локомотивная сигнализация с автоматическим регулированием скорости (АЛС-АРС) или путевая автоматическая блокировка с автостопами и защитными участками. Линии, где АЛС-АРС является основным средством сигнализации при движении поездов, должны дополнительно оснащаться резервным средством сигнализации – автоматической блокировкой без автостопов и защитных участков. Используя предлагаемый способ – мониторинг онлайн, с помощью БПЛА - сопровождения поезда метрополитена и систему (АЛС-АРС) повышаем степень безопасности движения и безаварийной эксплуатации линий движение поездов метрополитена. Как было сказано ранее, управление беспилотным БПЛА осуществляется вычислительным комплексом (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ) и при необходимости, в ручном режиме по беспроводной линии связи. Причём в (ВК) закладывается информация об аварийных режимах, на которые следует реагировать. Полёт беспилотного летательного аппарата (БПЛА) производится со скоростью движения поезда метрополитена, но в случае необходимости полёт БПЛА может производится с превышением скорости или с меньшей скоростью движения поезда. Функциональные возможности БПЛА при движении:According to the "Rules for the Technical Operation of the Metro" (PTE) (Link. http://www.xjob.ru/PTE_metro) the main "Signaling devices for train movement" are: Clause 18.18. The main signaling device for train movement is automatic locomotive signaling with automatic speed control (ALS-ARS) or automatic track blocking with automatic stops and protective sections. Lines where ALS-ARS is the main signaling device for train movement must be additionally equipped with a backup signaling device - automatic blocking without automatic stops and protective sections. Using the proposed method - online monitoring, with the help of a UAV - accompanying a metro train and the system (ALS-ARS) we increase the level of traffic safety and accident-free operation of metro train lines. As was said earlier, the unmanned UAV is controlled by a computing complex (CC) with artificial intelligence (AI) and, if necessary, manually via a wireless communication line. Moreover, the (VK) stores information about emergency modes to which a response should be made. The flight of the unmanned aerial vehicle (UAV) is carried out at the speed of a subway train, but if necessary, the UAV flight can be carried out at an excess of speed or at a lower speed of the train. Functional capabilities of the UAV during movement:
Мониторинг состояния железнодорожного полотна на наличие препятствий в режиме реального времени.Monitoring the condition of the railway track for obstacles in real time.
Мониторинг состояния контактной сети в режиме реального времени и при просмотре в записи.Monitoring the status of the contact network in real time and when viewing a recording.
Мониторинг окружающей инфраструктуры по пути движения в режиме реального времени и в записи.Monitoring of surrounding infrastructure along the route in real time and in recording.
Заявленный способ и устройство, обеспечения безопасности движения поезда метрополитена работает следующим образом: При наличии аварийной ситуации, выявленной вычислительным комплексом (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ), при мониторинге с борта БПЛА, информация поступает - в кабину машинисту и пульт диспетчера, для автоматического или ручного реагирования, например, тормозной системой поезда. БПЛА кроме обычной системы видеокамер, для более эффективной работы в зоне снижения видимости может быть оснащён инфракрасной (ИК) камерой. Полёт БПЛА на маршруте движения поезда происходит с остановкой, совместно с остановкой поезда на станциях остановки. На станциях остановки, для зарядки БПЛА установлены стационарные пункты зарядки, причем пункты зарядки снабжены зарядными автоматическими устройствами, контактного или бесконтактного исполнения. Как вариант, пункт зарядки может быть смонтирован на крыше локомотива и выполнен с контактным или бесконтактным зарядным устройством. Для функционирования системы мониторинга онлайн, необходим БПЛА вертикального взлёта и посадки, со скоростями самолёта и возможностью функции зависания – вертолёта. Существующие лучшие модели квадрокоптеров - беспилотников поднимаются и опускаются, и передвигаются со скоростью 30-40 км/ч, но наиболее распространенным параметром скорости горизонтального движения остается показатель в 10-15 км/ч. то есть квадрокоптеры не в состоянии обеспечить сопровождение высокоскоростных поездов. Технический результат, позволяющий обеспечить сопровождение высокоскоростных поездов БПЛА, достигается тем, что БПЛА выполнено с несущим крылом, все установленные тяговые движители БПЛА используются в режиме подъёма спуска и маневрирования. в режиме многороторного вертолёта – мультикоптера. В режим горизонтального полёта, при наличии крыла, все движители переводятся в режим горизонтальной тяги. Перевод в режим горизонтальной тяги производится без дополнительных исполнительных механизмов, только силой тяги установленных на аппарате движителей. Для поворота движителей в режим горизонтальной тяги создаётся равновесная система между парой жёстко соединённых прямолинейным элементом, расположенным вдоль продольной оси летательного аппарата, движителей. Как вариант, движители установлены на концах крыльев на поворотных осях. При подъёме БПЛА, на движителях создают тягу равную по величине и перпендикулярную к земле, при этом, при достаточной тяге, происходит подъём летательного аппарата. Следующим этапом нарушается равновесие тяги соединённых прямолинейным элементом движителей, то есть на задним движителе увеличивается тяга, а на переднем уменьшается, и система «пара движителей» получает вращение, при установлении тяги горизонтального направления на движителях, тяги сравниваются по величине и аппарат получает результирующий горизонтальный вектор тяги от пары движителей. Вертикальный спуск летательного аппарата производится в обратном порядке. Равновесие на движителях при данном способе можно установить при любом угле поворота системы, чем обеспечивается направление тяги в плоскости вдоль продольной оси летательного аппарата. Для более стабильного поворота пары движителей, прямолинейный элемент закреплён на поворотной оси, жестко связанной с крылом БПЛА. Для фиксации движителей в вертикальном или горизонтальном положении в узле поворота на оси установлены устройства фиксации или механизм торможения, позволяющие получить жёсткое соединение движителей с аппаратом в различных режимах полёта. Движители, создающие тягу конструктивно могут быть выполнены - винтовыми, турбовинтовыми реактивными и так далее, но при исполнении движителей с винтами требуется компенсировать реакцию вращающего винта, то есть вращение пары винтов должны иметь разное направление, особенно при работе в режиме мультикоптера. Дополнительно, для стабильной работы БПЛА в переходных режимах, БПЛА возможно снабдить движителем, например, в носовой части БПЛА, создающим только горизонтальную тягу.The claimed method and device for ensuring the safety of metro train movement operates as follows: In the presence of an emergency situation detected by a computing complex (CC) with artificial intelligence (AI), when monitoring from the UAV, the information is sent to the driver's cabin and the dispatcher's console for automatic or manual response, for example, by the train's braking system. In addition to the usual video camera system, the UAV can be equipped with an infrared (IR) camera for more efficient operation in the visibility reduction zone. The UAV flight along the train route occurs with a stop, together with the train's stop at the stopping stations. At the stopping stations, stationary charging points are installed for charging the UAV, and the charging points are equipped with automatic charging devices, contact or contactless. Alternatively, the charging point can be mounted on the roof of the locomotive and made with a contact or contactless charger. For the online monitoring system to function, a UAV with vertical takeoff and landing is required, with the speed of an airplane and the ability to hover - a helicopter. The best existing models of quadcopters - drones rise and fall, and move at a speed of 30-40 km / h, but the most common parameter of horizontal movement speed remains the indicator of 10-15 km / h. that is, quadcopters are not able to provide support for high-speed trains. The technical result that allows UAVs to provide support for high-speed trains is achieved by the fact that the UAV is made with a supporting wing, all installed traction propellers of the UAV are used in the ascent, descent and maneuvering mode. in the multi-rotor helicopter - multicopter mode. In the horizontal flight mode, in the presence of a wing, all propellers are transferred to the horizontal thrust mode. Transfer to the horizontal thrust mode is carried out without additional actuators, only by the thrust force of the propellers installed on the device. To rotate the thrusters to the horizontal thrust mode, an equilibrium system is created between a pair of thrusters rigidly connected by a rectilinear element located along the longitudinal axis of the aircraft. Alternatively, the thrusters are installed at the ends of the wings on rotary axes. When the UAV rises, the thrusters create a thrust equal in magnitude and perpendicular to the ground, and, with sufficient thrust, the aircraft rises. The next stage disrupts the equilibrium of the thrust of the thrusters connected by a rectilinear element, i.e., the thrust increases on the rear thruster, and decreases on the front thruster, and the "pair of thrusters" system begins to rotate; when the thrust of the horizontal direction is established on the thrusters, the thrusts are compared in magnitude and the device receives a resulting horizontal thrust vector from the pair of thrusters. The vertical descent of the aircraft is performed in the reverse order. Equilibrium on the thrusters with this method can be established at any angle of rotation of the system, which ensures the direction of thrust in the plane along the longitudinal axis of the aircraft. For a more stable rotation of the thruster pair, the rectilinear element is fixed on the rotation axis, rigidly connected to the UAV wing. To fix the thrusters in a vertical or horizontal position, locking devices or a braking mechanism are installed in the rotation unit on the axis, allowing for a rigid connection of the thrusters with the apparatus in various flight modes. The thrusters that create thrust can be structurally implemented as screw, turboprop jet, etc., but when implementing thrusters with propellers, it is necessary to compensate for the reaction of the rotating propeller, that is, the rotation of the propeller pair must have different directions, especially when operating in the multicopter mode. Additionally, for stable operation of the UAV in transient modes, the UAV can be equipped with a thruster, for example, in the nose of the UAV, creating only horizontal thrust.
Технический результат изобретения, достигается тем, что согласно заявленного способа и применение БПЛА для осуществления способа:The technical result of the invention is achieved by the fact that, according to the claimed method and the use of a UAV to implement the method:
Используются в системе мониторинга состояния железнодорожного пути, беспилотные летательные аппараты (БПЛА), что позволяет при движении поездов метрополитена проводить онлайн мониторинг состояния железнодорожного пути, с выводом информации в вычислительный комплекс (ВК) с искусственным интеллектом (ИИ), в кабину машинисту и оператору центра дистанционного контроля и управления, по бесконтактным линиям связи. Это обеспечивает безопасность движения железнодорожного транспорта метрополитена.Unmanned aerial vehicles (UAVs) are used in the railway track condition monitoring system, which allows for online monitoring of the railway track condition during the movement of subway trains, with the output of information to the computing complex (CC) with artificial intelligence (AI), to the driver's cabin and the operator of the remote control and management center, via contactless communication lines. This ensures the safety of the movement of subway railway transport.
Проводится мониторинг состояния контактной сети в режиме реального времени и при просмотре в записи. Это позволяет осуществлять безопасную эксплуатацию контактной сети.The state of the contact network is monitored in real time and when viewing the recording. This allows for safe operation of the contact network.
Проводится мониторинг окружающей инфраструктуры, по пути движения, как в режиме реального времени, так и в записи. Это позволяет осуществлять безопасную эксплуатацию железнодорожной инфраструктуры метрополитена.The surrounding infrastructure is monitored along the route, both in real time and in recording. This allows for safe operation of the metro railway infrastructure.
Применяется в системе для мониторинга БПЛА вертикального взлёта и посадки со скоростью самолёта и возможностями мультикоптера. Это позволяет осуществлять мониторинг состояния железнодорожного пути при движении поезда метрополитена и обеспечить безопасность движения.It is used in the system for monitoring UAVs with vertical takeoff and landing at the speed of an airplane and the capabilities of a multicopter. This allows monitoring the condition of the railway track during the movement of a subway train and ensuring traffic safety.
Используются в системе мониторинга по дистанции БПЛА, со стационарными или расположенными на локомотиве пунктами зарядки. Это делает экономически целесообразно использование аккумуляторов с ёмкостью достаточными для преодоления дистанции между остановками поезда метрополитена.They are used in the UAV distance monitoring system, with stationary or locomotive-mounted charging points. This makes it economically feasible to use batteries with a capacity sufficient to cover the distance between subway train stops.
На фиг.1 представлена блок-схема инфраструктурной системы технического зрения, обеспечения безопасности движения поездов, с применением БПЛА в качестве носителя датчиков технического зрения, летящего впереди поезда метрополитена на дистанции, достаточной для реагирования вычислительным комплексом (ВК), машинистом поезда и оператором центра дистанционного контроля и управления.Fig. 1 shows a block diagram of an infrastructure system for technical vision, ensuring the safety of train traffic, using a UAV as a carrier of technical vision sensors, flying in front of a subway train at a distance sufficient for the computer complex (CC), the train driver and the operator of the remote control and management center to respond.
На фиг.2 представлен БПЛА вертикального взлёта и посадки используемой в системе, показанный в режиме горизонтального полёта. Вид спереди.Fig. 2 shows a vertical takeoff and landing UAV used in the system, shown in horizontal flight mode. Front view.
На фиг.3 представлен БПЛА вертикального взлёта и посадки используемой в системе, показанный в режиме взлёта и посадки. Вид сверху.Fig. 3 shows the vertical takeoff and landing UAV used in the system, shown in takeoff and landing mode. View from above.
Системы мониторинга, обеспечения безопасности движения поездов, с применением БПЛА в качестве носителя видеокамер, работающими в различных частотных диапазонах, летящим впереди поезда на дистанции, достаточной для реагирования вычислительным комплексом (ВК), машинистом поезда и оператором центра дистанционного контроля и управления содержит: Установленные на БПЛА навигационный приёмник 1, видеокамеру 2, ИК камеру 3, измеритель расстояния 4. Вычислительный комплекс (ВК) с искусственным интеллектом снабжён модулем обработки объектов 5, модулем обнаружения и идентификации 6, модулем диагностики 7 и модулем связи и передачи данных 8. Бортовая система оповещения локомотива оснащена монитором машиниста 9, вычислителем 10 и модулем связи и передачи данных 11. Центр дистанционного управления и контроля оснащён монитором оператора 12, модулем управления 13, вычислителем 14 и модулем связи и передачи данных 15. Связь в системе осуществляется через бесконтактную линию связи . В системе, используется БПЛА вертикального взлёта и посадки состоящий из фюзеляжа 16, крыльев 17, с установленными на концах крыльев 17 на осях 18 с фиксаторами положения (на фиг не показаны) поворотными прямолинейными элементами 19. На концах прямолинейных элементов 19 установлены движители20 с воздушными винтами. На БПЛА установлено хвостовое оперение21 и шасси 22 с установленными контактными площадками зарядки 23. Дополнительно БПЛА снабжён движителем 24 с воздушным винтом.The monitoring system for ensuring the safety of train traffic, using a UAV as a carrier of video cameras operating in various frequency ranges, flying ahead of the train at a distance sufficient for the computer complex (CC), the train driver and the operator of the remote monitoring and control center to respond, comprises: a navigation receiver 1, a video camera 2, an IR camera 3, a distance meter 4 installed on the UAV. The computer complex (CC) with artificial intelligence is equipped with an object processing module 5, a detection and identification module 6, a diagnostic module 7 and a communication and data transmission module 8. The on-board warning system of the locomotive is equipped with a driver's monitor 9, a computer 10 and a communication and data transmission module 11. The remote monitoring and control center is equipped with an operator monitor 12, a control module 13, a computer 14 and a communication and data transmission module 15. Communication in the system is carried out via a contactless communication line. The system uses a vertical takeoff and landing UAV consisting of a
Работа системы осуществляется при запуске БПЛА впереди поезда. При этом осуществляется непрерывный мониторинг датчиками, установленными на борту БПЛА состояния железнодорожного пути, с выводом информации в кабину машиниста и оператору центра дистанционного контроля и управления. Связь в системе: между БПЛА, вычислительным комплексом (ВК) с искусственным интеллектом, бортовой системой оповещения локомотива и центром дистанционного управления и контроля осуществляется бесконтактной линией связи. Сигналы управления БПЛА обеспечиваются через линии связи и дополнительно через навигационный приёмник 1. Элементы блок - схемы могут меняться в зависимости от уровня развития искусственного интеллекта, системы связи и развития элементной базы. Работа БПЛА вертикального взлёта и посадки осуществляется следующим образом: БПЛА в режимах подъёма, спуска и зависания работает в режиме многороторного вертолёта – мультикоптера. При этом, вертикальная тяга создаётся при повороте, установленных на концах крыльев 17, на осях 18 прямолинейных элементов19 с движителями 20 с воздушными винтами, горизонтально поверхности земли. Прямолинейные элементы 19 в этом положении фиксируются фиксаторами положения и при создании тяги движителями 20 с воздушными винтами БПЛА отрывается от земли. В этом режиме БПЛА работает в режиме квадрокоптера. При наборе высоты, выше контактной сети, БПЛА переводится в режим самолёта, то есть прямолинейные элементы 19, вращаясь на осях18 занимают вертикальное положение и фиксируются. Движители 20 с воздушными винтами, при работе создают горизонтальную тягу. Дополнительно включается движитель 24 с воздушным винтом, создающим горизонтальную тягу. БПЛА набирая скорость летит впереди поезда обеспечивая мониторинг пути движения поезда. Посадка БПЛА осуществляется при создании вертикальной тяги движителями 20 в режиме квадрокоптера. Зарядка БПЛА осуществляется на пунктах зарядки, установленных на стоянках поездов метрополитена. The system operates when the UAV is launched ahead of the train. At the same time, continuous monitoring of the railway track condition is carried out by sensors installed on board the UAV, with the output of information to the driver's cabin and the operator of the remote control and monitoring center. Communication in the system: between the UAV, the computing complex (CC) with artificial intelligence, the on-board locomotive warning system and the remote control and monitoring center is carried out by a contactless communication line. UAV control signals are provided through communication lines and additionally through the navigation receiver 1. Elements of the block diagram can change depending on the level of development of artificial intelligence, the communication system and the development of the element base. The operation of the vertical takeoff and landing UAV is carried out as follows: The UAV in the ascent, descent and hovering modes operates in the multi-rotor helicopter mode - multicopter. In this case, vertical thrust is created when the
Claims (7)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022126364A RU2022126364A (en) | 2024-04-10 |
| RU2829794C2 true RU2829794C2 (en) | 2024-11-06 |
Family
ID=
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203638093U (en) * | 2013-12-17 | 2014-06-11 | 南京航空航天大学 | Tiltable four-rotor aircraft |
| KR101668018B1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-10-21 | 주식회사 프리비솔루션 | Auxiliary battery lending apparatus |
| CN106936171A (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 中国移动通信集团公司 | A kind of charge control method, server, unmanned plane, moving charging power station and system |
| US20180237086A1 (en) * | 2017-01-04 | 2018-08-23 | Michael Steward Evans | Intelligent POD Management and Transport |
| WO2019035960A1 (en) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | Bnsf Railway Company | An unmanned aerial vehicle system for inspecting railroad assets |
| US20190127056A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Elroy Air, Inc. | Compound multi-copter aircraft |
| US20200095741A1 (en) * | 2017-04-28 | 2020-03-26 | Bayer Aktiengesellschaft | High-speed system for weed control |
| WO2020107099A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Sky Canoe Inc. | Aerial vehicle with enhanced pitch control and interchangeable components |
| WO2020118373A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Asiatic Innovations Pty Ltd | Transport and rail infrastructure monitoring system |
| US20220258779A1 (en) * | 2018-09-28 | 2022-08-18 | Ensco, Inc. | Systems and methods for analyzing thermal properties of a railroad |
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203638093U (en) * | 2013-12-17 | 2014-06-11 | 南京航空航天大学 | Tiltable four-rotor aircraft |
| KR101668018B1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-10-21 | 주식회사 프리비솔루션 | Auxiliary battery lending apparatus |
| CN106936171A (en) * | 2015-12-29 | 2017-07-07 | 中国移动通信集团公司 | A kind of charge control method, server, unmanned plane, moving charging power station and system |
| US20180237086A1 (en) * | 2017-01-04 | 2018-08-23 | Michael Steward Evans | Intelligent POD Management and Transport |
| US20200095741A1 (en) * | 2017-04-28 | 2020-03-26 | Bayer Aktiengesellschaft | High-speed system for weed control |
| WO2019035960A1 (en) * | 2017-08-15 | 2019-02-21 | Bnsf Railway Company | An unmanned aerial vehicle system for inspecting railroad assets |
| US20190127056A1 (en) * | 2017-10-27 | 2019-05-02 | Elroy Air, Inc. | Compound multi-copter aircraft |
| US20220258779A1 (en) * | 2018-09-28 | 2022-08-18 | Ensco, Inc. | Systems and methods for analyzing thermal properties of a railroad |
| WO2020107099A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Sky Canoe Inc. | Aerial vehicle with enhanced pitch control and interchangeable components |
| WO2020118373A1 (en) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | Asiatic Innovations Pty Ltd | Transport and rail infrastructure monitoring system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8738201B2 (en) | Systems and methods of improving or increasing information concerning, particularly, runway conditions available to pilots of landing aircraft | |
| US4896580A (en) | Railroad missile garrison system | |
| CN112810629A (en) | System and method for monitoring a moving vehicle | |
| WO2020030508A1 (en) | Railway vehicle system and method for improving the safety of a railway vehicle | |
| WO2020030510A1 (en) | Railway drone vehicle and railway vehicle system | |
| KR102315546B1 (en) | Intelligent aircraft ground induction control system and method | |
| WO2017219655A1 (en) | Rail vehicle system | |
| KR101650905B1 (en) | Aircraft ground induction control system and method using drone | |
| KR101656280B1 (en) | Aircraft ground induction control system and method using drone | |
| RU2829794C2 (en) | Method of ensuring safety during movement of subway train and device for implementation thereof using unmanned aerial vehicles | |
| CN114148384A (en) | Tramcar operation control system | |
| EP4003811B1 (en) | Coupling between moving cars of a transportation system | |
| CN107054682B (en) | An orbital traction aircraft system | |
| RU2829561C2 (en) | Method of monitoring state of railway track during movement of train and device for implementation thereof | |
| RU2359868C2 (en) | Airplane with system of general-airplane equipment control | |
| CN109573085A (en) | A kind of rail mounted takeoff and landing system | |
| RU2356801C1 (en) | Railway aircraft takeoff/landing aerodrome complex | |
| RU2022126364A (en) | METHOD FOR ENSURING SAFETY DURING THE MOVEMENT OF A METRO TRAIN AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION USING UNMANNED AIRCRAFT | |
| EP4563474A1 (en) | Vertiport system including transfer apparatus using cable | |
| CN119239710A (en) | Novel transponder scenario application and method and system for ground guidance operation of aircraft | |
| RU2022127906A (en) | METHOD FOR MONITORING THE CONDITION OF RAILWAY TRACK DURING TRAIN MOVEMENT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. | |
| Mizuma | Measures for ensuring the safety and security of automated operation of public transportation in Japan | |
| CN117565938A (en) | A train safety over-the-horizon sensing system and method based on UAV collaboration | |
| Lowson et al. | Initial safety considerations for an advanced transport system | |
| Board | Investigation of Aircraft Accident: EASTERN AIRLINES: HUNTINGTON, WEST VIRGINIA: 1956-01-15 |