Назначение и возможности ПК «Трасса РЖД»

       Представленная работа опирается на многолетние исследования авторов проекта, впервые проведенные в мировой практике. Основные идеи настоящего проекта, нацеленного на высокоскоростной интеллектуальный железнодорожный транспорт, являются продолжением ранних работ авторов. Они были высказаны соавторами проекта и зафиксированы во всероссийских изданиях. На их основе создан новый специализированный программный комплекс (ПК) «Трасса РЖД». Комплекс имеет интерфейс, разработанный специально для работы в ОАО "Российские железные дороги" (РЖД). Методы расчета основываются на самых современных подходах при решении задач КВ-связи на железной дороге.
       ПК предназначен для решения задач планирования и эксплуатации ионосферных радиолиний протяженностью от 30 до 20000 км в диапазоне частот 2,0 - 30,0 МГц. Для радиолиний протяженностью от 30 до 6000 км используется модифицированный метод рефракционного интеграла. На трассах протяженностью более 9000 км используется метод, рекомендованный Международным союзом электросвязи МСЭ-Р Р.533 в чистом виде. Особенностью нашего алгоритма является использование комбинированного метода на трассах от 6000 до 9000 км. Смешанный (комбинированный) алгоритм включается в себя две упомянутые модели.
       ПК «Трасса РЖД» обеспечивает:
- определение максимальной применимой частоты (МПЧ),
- оптимальной рабочей частоты (ОРЧ),
- наименьшей применимой частоты (НПЧ) для конкретного времени для заданных маршрутов движения поездов;
- определение модовой и лучевой структуры поля в точке приема (в рамках скачкового механизма распространения), нахождение нижних и верхних лучей – для перечня источников излучения на заданной частоте;
- определение всех возможных траекторий распространения радиоволн (в том числе лучом Педерсена) и амплитуд приходящих сигналов.
Расчет для каждого луча (обыкновенного и необыкновенного) следующих характеристик:
- углов места (вылета и прихода);
- группового времени распространения и фазового пути;
- ионосферного поглощения и пространственного ослабления;
- параметров эллипсов поляризации при входе и выходе волны из ионосферы;
- максимальной частоты отражения;
- расчет суммарного напряжения на клеммах приемной антенны (напряженности – только для Изотропной антенны) поля (при некогерентном сложении лучей) в точке приема на заданной частоте для различной (от 1 Вт до 50 кВт) мощности передатчика для следующих типов антенн:
• Изотропная,
• ВГД,
• ВГДШ,
• Наклонный луч,
• Штырь,
• L-образная антенна (лямбда-образная),
• Рамочная антенна,
• Логопериодическая антенна ЛПА,
• Наклонный симметричный вибратор - ВН 11/9, ВН 13/9, ВН 15/12, ВН 28/12, ВН 40/12,
• V-образная наклонная антенна - VH 46/12, VH 120/22, VH 128/22.5,
Антенна зенитного излучения - АЗИ, АЗИ-Д,
• Горизонтальная ромбическая антенна - РГ57, РГ65, РГ70, РГ75,
Двойная горизонтальная ромбическая антенна - РГД57, РГД65, РГД70, РГД75,
• Антенны бегущей волны - БС 21/8-17, БС 21/8-25, БС2 21/8-17, БС2 21/8-25, 3БС2 21/8-17, 3БС2 21/8-25,
• Дополнительные антенны с произвольной диаграммой направленности.
- расчет «памяти» канала (временной дисперсии) при заданном динамическом диапазоне амплитуд лучей;
- прогнозирование помеховой обстановки на момент приема для заданной рабочей частоты и полосы приемного устройства: медианные эффективные значения атмосферных и космических шумов;
- расчет для заданного времени, «зон уверенного приема» для произвольного маршрута движения поезда с учетом направленных свойств антенн. Критерием расчета границ «зон уверенного приема» является задаваемое оператором превышение уровня сигнала над шумом;
       Программа «Трасса РЖД» предназначена для расчета траекторных, энергетических характеристик, качества связи и планирования частотного расписания.
       Программа объединяет несколько баз данных: входную базу данных поездов со всеми маршрутами и расписанием и выходную единую базу данных результатов расчета
       В ПК «Трасса РЖД» встроена географическая информационная система (ГИС) отображения информации расчетов параметров ионосферы и параметров радиосвязи. ГИС имеет дополнительные возможности сбора, хранения, анализа и графической визуализации данных расчета траекторных и энергетических характеристик радиоканалов для связи объектов РЖД.
       ПК «Трасса РЖД» позволяет оптимизировать прогнозируемое частотно-временное расписание работы радиолиний за счет привлечение данных оперативного состояния ионосферы.
       ПК «Трасса РЖД» объединяет две программы: ПО «Трасса РЖД» и ПО «Зоны уверенного приема РЖД».
       В правой части окна приведены примеры внешнего вида программного комплекса.
Входными параметрами программы являются:
• Мощность передатчика.
• Место нахождения передатчика (географические координаты).
• Место нахождения приемника (географические координаты движущегося поезда).
• Полоса приемника.
• Антенна передающая (выбирается из базы данных передающих антенн).
• Антенна приемная (выбирается из базы данных приемных антенн).

       Здесь же приведены для ПО «Трасса РЖД» результаты расчета МПЧ и оптимальной рабочей частоты (ОРЧ) и наименьшей применимой частоты (НПЧ) по пути следования поезда Москва-Владивосток. Результаты представлены в табличном виде и графически.
       Заключительные три рисунка в правой части окна представляют собой внешний вид и результаты расчета для ПО «Зоны уверенного приема РЖД». Результаты расчета зон видимости приведены (пример поезд Москва-Владивосток) на цифровой векторной карте мира. Также представлена возможность отображения результатов расчета с помощью отдельной ГИС (пример поезд Москва-Ростов-на-Дону).

Требования к аппаратной части.
Для работы с ПК Трасса необходимо иметь:
- Персональный компьютер с процессором не ниже, чем Pentium IV с тактовой частотой 3 ГГц, совместимый с IBM PC;
- SVGA дисплей;
- не менее 1024 Мб оперативной памяти;
- жесткий диск со свободным местом для программы не менее 250 Mb;
- видеокарту с памятью 512 Mб и более;
- клавиатура и устройство - манипулятор типа «мышь».
- ПК Трасса работает в среде Windows 9X/XP/NT/2000/Vista/7/8.