tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2025-11-3-37-46IZBJBWtuzsut-684Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, ФОТОНИКА, ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И СВЯЗЬELECTRONICS, PHOTONICS, INSTRUMENTATION AND COMMUNICATIONSРасчет затухания сигнала в системах видеонаблюдения на железнодорожных переездах, в соответствии с модернизированной моделью COST-231 HataCalculation of Signal Attenuation in Video Surveillance Systems at Railway Crossings, in Accordance with the Modernized COST-231 Hata Modelhttps://orcid.org/0000-0002-4549-787XКазакевичЕ. В.KazakevichE. V.

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I

kev-pgups@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0001-1573-6171МасловаА. А.MaslovaA. A.

аспирант кафедры «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I

bloodyelis@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6595-2024АлексеевА. И.AlekseevA. I.

аспирант кафедры «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I

alekseevartem-i@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0006-8573-6333ГришановИ. С.GrishanovI. S.

аспирант кафедры «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I

ilia911119@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0009-5513-9302ПрошинФ. А.ProshinF. A.

ассистент кафедры «Электрическая связь» Петербургского государственного университета путей сообщения Императора Александра I

fedorproshin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-4889-0001ДворниковС. В.DvornikovS. V.

доктор технических наук, профессор, профессор института радиотехники, электроники и связи (институт 2) Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения, профессор кафедры Военной академии связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного

practicdsv@yandex.ruПетербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра IРоссияEmperor Alexander I St. Petersburg State Transport UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроенияРоссияSaint Petersburg State University of Aerospace InstrumentationRussian Federation2025080720251133746Copyright © Казакевич Е.В., Маслова А.А., Алексеев А.И., Гришанов И.С., Прошин Ф.А., Дворников С.В., 20252025Казакевич Е.В., Маслова А.А., Алексеев А.И., Гришанов И.С., Прошин Ф.А., Дворников С.В.Kazakevich E.V., Maslova A.A., Alekseev A.I., Grishanov I.S., Proshin F.A., Dvornikov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/684Актуальность

Актуальность. Необходимость интеллектуального видеонаблюдения обусловлена нехваткой контроля отсутствия автотранспорта со стороны дежурного по переезду, из-за чего существует риск несвоевременного обнаружения препятствия машинистом. Для построения системы интеллектуального видеонаблюдения на неохраняемых переездах предлагается использовать систему стандарта 4G в выделенном для ОАО «РЖД» диапазоне частот от 1785 до 1805 МГц.

Цель

Цель: создание модели, позволяющей исследовать и моделировать зависимость затухания от дальности связи для систем интеллектуального видеонаблюдения на неохраняемых железнодорожных переездах.

Методы

Методы: использование математической модели COST-231 Hata, основанной на эмпирических соотношениях, учитывающих тип местности, частоту радиосигнала, абсолютные размеры объектов, перекрывающих трассу, расстояние между ними, а также высоты мачт базовых станций и антенн мобильных абонентов.

Результаты

Результаты: полученное уточненное выражение модели для рассматриваемых условий определяет зависимость затухания на трассе радиоканала от расстояния между базовой станцией и пользовательским оборудованием платформ видеонаблюдений на основе сетей 4G для неохраняемых переездов, находящихся на перегоне вне городской застройки. В модели учитываются время реакции машиниста и длина тормозного пути для подвижного состава различных типов.

Практическая значимость

Практическая значимость: результаты работы могут использоваться в проектировании систем видеонаблюдения на железнодорожном транспорте на неохраняемых переездах с учетом скорости движения поездов на рассматриваемом участке.

Relevance

Relevance. The need for intelligent video surveillance is due to the lack of control over the situation at unguarded crossings. For this purpose, it is proposed to use a 4G standard system in the frequency range from 1785 to 1805 MHz allocated to Russian Railways.

Objective

Objective: to create a model that allows us to study and simulate the dependence of attenuation on the communication range for intelligent video surveillance systems at unguarded railway crossings.

Methods

Methods: using the COST-231 Hata mathematical model based on empirical relationships that take into account the type of terrain, the frequency of the radio signal, the size of objects blocking the route, the distance between them, as well as the heights of base station masts and mobile subscriber antennas.

Results

Results: the obtained refined expression of the model for the conditions under consideration determines the dependence of attenuation on the radio channel route on the distance between the base station and the user equipment of video surveillance platforms based on 4G networks for unguarded crossings located on a section outside urban development. The model takes into account the driver's reaction time and the length of the braking distance for rolling stock of various types.

Practical significance

Practical significance: the results of the work can be used in the design of video surveillance systems on railway transport at unguarded crossings, taking into account the speed of trains on the section under consideration.

модель COST-231 Hataзатухание сигналаплатформа видеонаблюдениянеохраняемый железнодорожный переездтормозной путь подвижного составаmodel COST-231 Hatasignal attenuationCCTV platformunguarded railway crossingbraking distance of rolling stockReferencesПНСТ 828-2023 Устройства и системы электросвязи для систем управления железнодорожным подвижным составом в автоматическом и дистанционном режимах. Общие технические требования. 2023.PNST 828-2023 Telecommunication devices and systems for railway rolling stock control systems in automatic and remote modes. General technical requirements. 2023. (in Russ.)Журавлёва Л.М., Журавлёв О.Е., Лошкарёв В.Л., Курьянцев Д.Г. Видеонаблюдение на базе сети мобильной связи // Автоматика, связь, информатика. 2019. № 9. С. 19‒22. EDN:PRSEVEZhuravleva L., Zhuravlev O., Loshkarev V., Kuryantsev J. Video Surveillance on the Basis of a Mobile Communication Network. Automation, Communications, Informatics. 2019;9:19‒22. (in Russ.) EDN:PRSEVEСП 227.1326000.2014 Пересечения железнодорожных линий с линиями транспорта и инженерными сетями. 2014.SP 227.1326000.2014 Intersections of Railway Lines with Transport Lines and Utility Networks. 2014. (in Russ.)Журавлёва Л.М., Журавлёв О.Е., Лошкарёв В.Л., Курьянцев Д.Г. Сетевая архитектура систем видеонаблюдения на железнодорожном транспорте // Автоматика, связь, информатика. 2018. № 8. С. 14‒18. EDN:LXSTVRZhuravleva L., Zhuravlev O., Loshkarev V., Kuryantsev J. Network Architecture of Video Surveillance Systems in Railway Transport. Automation, Communications, Informatics. 2018;8:14‒18. (in Russ.) EDN:LXSTVRБуйносов А.П., Федоров Е.В. Совершенствование метода расчета длины тормозного пути железнодорожного подвижного состава // Известия Транссиба. 2018. № 1(33). С. 13‒22. EDN:XQXUXBBuinosov A.P., Fedorov E.V. Improvement of the Method of Calculating the Lengthof the Braking Path of Railway Rolling Stock. Journal of Transsib Railway Studies. 2018;1(33):13‒22. (in Russ.) EDN:XQXUXBПрошин Ф.А., Сторожук М.Н., Сторожук Н.Л. Методы синхронизации в сетях связи // Первая миля. 2024. № 2(118). С. 62‒69. DOI:10.22184/2070-8963.2024.118.2.62.69. EDN:BQBPFXProshin F.A., Storozhuk M.N., Storozhuk N.L. Methods of Synchronisationin Communication Networks. Last Mile. 2024;2(118):62‒69. (in Russ.) DOI:10.22184/2070-8963.2024.118.2.62.69. EDN:BQBPFXДворников С.В., Балыков А.А., Котов А.А. Упрощенная модель расчета потерь сигнала в радиолинии, полученная путем сравнения квадратичной формулы Введенского с существующими эмпирическими моделями // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 2. С. 87‒99. DOI:10.24411/2410-9916-2019-10204. EDN:MAFQIBDvornikov S.V., Balykov A.A., Kotov A.A The Simplified Model for Radio Signal Path Loss Computation, Which Was Developed by Comparing the Vvedensky Quadratic Equation with Existing Empirical Models. Systems of Control, Communication and Security. 2019;2:87‒99. DOI:10.24411/2410-9916-2019-10204. (in Russ.) EDN:MAFQIBДворников С.В., Крячко А.Ф., Тимашов П.В. Аппроксимация функций затухания сигналов в эмпирических моделях // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 11. С. 55‒63. DOI:10.18127/j20700784-201911-09. EDN:AVHCQDDvornikov S.V., Kraychko A.V., Timashov P.V. Approximation of Signal Attenuation Functions in Empirical Models. Journal Achievements of Modern Radioelectronics. 2019;11:55‒63. (in Russ.) DOI:10.18127/j20700784-201911-09Аюков Б.А., Дворников С.В., Крячко А.Ф., Левин Я.Я. Вероятностная оценка характеристик системы подвижной радиосвязи стандарта DMR // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 12. С. 84‒94. DOI:10.18127/j20700784-201912-13. EDN:VOUHIWAyukov B.A., Dvornikov S.V., Kryachko A.F., Levin Ya.Ya. Probability Evaluation of DMR Mobile Radio Communication System Characteristics. Journal Achievements of Modern Radioelectronics. 2019;12:84‒94. DOI:10.18127/j20700784-201912-13. (in Russ.) EDN:VOUHIWЧикрин Д.Е. Сети и системы телекоммуникаций: курс лекций. Казань: Казанский университет, 2013. 146 с.Chikrin D.E. Networks and Systems of Telecommunications: Course of Lectures. Kazan: Kazan University Publ.; 2013. 146 p. (in Russ.)Дворников С.В., Литкевич Г.Ю., Романенко П.Г., Царелунго А.Б., Дворовой М.О., Федоренко И.В. и др. Эмпирический подход к расчёту зон покрытия цифровых телевизионных передатчиков // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2017. № 3. С. 70‒75. EDN:ZTCABHDvornikov S.V., Litkevich G.Yu., Romanenko P.G., Tsarelungo A.B., Dvorovoy M.O., Fedorenko I.V., et al. Empirical Approach to Calculating the Coverage Areas of Digital Television Transmitters. Voprosy radioelektroniki. Seriia: Tekhnika televideniia. 2017;3:70‒75. (in Russ.) EDN:ZTCABHДворников С.В., Власенко В.И., Царелунго А.Б., Балыков А.А., Борисов В.В., Тимашов П.В. Упрощенный подход к расчету затухания сигналов в сетях широкополосного доступа // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2019. № 3. С. 93‒100. EDN:KMYLBJDvornikov S.V., Vlasenko V.I., Tsarelungo F.B., Balykov A.A., Borisov V.V., Timashev P.V. A Simple Approach to Calculating the Drop of Signals in the Networks of Broadband Access. Voprosy radioelektroniki. Seriia: Tekhnika televideniia. 2019;3:93‒100. (in Russ.) EDN:KMYLBJЛакин И.И., Семченко В.В. Применение теории массового обслуживания и сетей Петри при анализе параметров системы обслуживания тягового подвижного состава методом математического моделирования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2023. № 4(80). С. 65‒77. DOI:10.26731/1813-9108.2023.4(80).65-77. EDN:UNTGVSLakin I.I., Semchenko V.V. Application of Queuing Theory and Petri Nets in the Analysis of Traction Rolling Stock Maintenance Parameters by Mathematical Modeling. Modern Technologies. System analysis. Modeling. 2023;4(80):65‒77. (in Russ.) DOI:10.26731/1813-9108.2023.4(80).65-77. EDN:UNTGVSФролов Н.О., Ветлугина О.В., Пышный И.М. Тяга поездов: конспект лекций. Екатеринбург: УрГУПС, 2020. 50 с.Frolov N.O., Vetlugina O.V., Pyshny I.M. Train Traction: Lecture Notes. Ekaterinburg: Ural State University of Railway Transport Publ.; 2020. 50 p. (in Russ.)Корбан В.В., Жебанов А.В. Математические модели для автоматизированной подготовки режимных карт ведения поезда // Наука и образование транспорту. 2019. № 1. С. 36‒38. EDN:UPGGYYKorban V.V., Zhebanov A.V. Mathematical models for automated preparation of train control regime maps. Nauka i obrazovanie transportu. 2019;1:36‒38. (in Russ.) EDN:UPGGYYCox C. An Introduction to LTE. LTE, LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications. Wiley, 2014.Cox C. An Introduction to LTE. LTE, LTE-Advanced, SAE, VoLTE and 4G Mobile Communications. Wiley, 2014.Sabir Z., Babar M.I., Shah S.W. Performance enhancement of wireless mobile adhoc networks through improved error correction and ICI cancellation // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2012. P. 216. DOI:10.1186/1687-6180-2012-216Sabir Z., Babar M.I., Shah S.W. Performance enhancement of wireless mobile adhoc networks through improved error correction and ICI cancellation. EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2012:216. DOI:10.1186/1687-6180-2012-216Дворников С.В., Осадчий А.И., Дворников С.С., Родин Д.В. Демодуляция сигналов на основе обработки их модифицированных распределений // Контроль. Диагностика. 2010. № 10. С. 46‒54. EDN:NBEXTJDvornikov S.V., Osadchy A.I., Dvornikov S.S., Rodin D.V. Demodulation Based on Processing the Modified Distributions. Testing. Diagnostics. 2010;10:46‒54. (in Russ.) EDN:NBEXTJAo S.I., Gelman L., Hukins D.W.L., Hunter A., Korsunsky A.M. (Eds.) Proceedings Book of World Congress on Engineering 2014 (WCE 2014, U.K., London, 2‒4 July 2014). 2014.Ao S.I., Gelman L., Hukins D.W.L., Hunter A., Korsunsky A.M. (Eds.) Proceedings Book of World Congress on Engineering 2014, WCE 2014, 2‒4 July 2014, U.K., London. 2014.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.