СИСТЕМА ОПОВЕЩЕНИЯ О СОСТОЯНИИ ПЕРЕЕЗДНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и может быть использована в оборудовании железнодорожных переездов.
Известна система оповещения о состоянии переездной сигнализации в составе Системы многоканального цифрового радиоконтроля работы автоматики неохраняемых переездов (патент на изобретение RU №2268186, МПК: B 60 Q 09/00, опубл. 20.01.2006 г.) - прототип. Система оповещения о состоянии переездной сигнализации состоит из сигнального устройства с передатчиком, подключенным к антенне.
Недостатком этой системы является то, что она не обеспечивает безопасность движения транспортных средств на переездах, т.к. позволяет передавать сигналы только об исправности или неисправности переездной сигнализации и не имеет возможности оповещать водителей транспортных средств до их въезда в зону прямой видимости переезда о состоянии переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»).
Кроме того, система имеет низкую надежность выполнения функции оповещения вследствие отсутствия помехозащищенного кодирования сообщений, отражающих состояние переездной сигнализации, и отсутствия резервирования сигнального устройства.
Еще одной причиной низкой надежности является возникновение аварийных ситуаций в системе из-за ее незащищенности при возникновении перенапряжений и электрических помех на ее входе и выходе, получающем сигналы с автоматики переездной сигнализации. В системе отсутствует возможность самодиагностирования и передачи результатов диагностики на пункт контроля (дежурному по станции).
Полезная модель позволяет повысить безопасность дорожного движения путем обеспечения возможности оповещения водителей транспортных средств до их въезда в зону прямой видимости переезда о состоянии переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен») и надежность работы системы за счет обеспечения защиты системы от перенапряжения и электрических помех, возникающих на ее входе и выходе, обеспечения самодиагностирования и передачи результатов диагностики на пункт контроля (дежурному по станции).
При выполнении приемника блока диагностики с дополнительным выходом оценки уровня сигнала, подключенным к блоку анализа исправности системы (БАИС), обеспечивается самодиагностирование системы по уровню сигнала и повышается надежность ее работы.
При введении в систему оповещения о состоянии переездной сигнализации N сигнальных устройств, а в блок диагностики - блока управления резервированием (БУР), подключенного к БАИС и выполненного с возможностью коммутирования питания N сигнальных устройств, обеспечивается резервирование сигнального устройства и повышается надежность.
Технический результат достигается в системе оповещения о состоянии переездной сигнализации, состоящей из сигнального устройства с передатчиком, подключенным к антенне.
Новым является то, что в нее введен блок диагностики, содержащий антенну, приемник, селектор, блок декодирования и контроля (БДК), блок сравнения, устройство сопряжения входа (УСВХ), выполненное с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, блок анализа исправности системы (БАИС), устройство сопряжения выхода (УСВЫХ), выполненное с электрической развязкой и возможностью формирования дискретных сигналов, в блоке диагностики антенна, приемник, селектор, БДК, блок сравнения последовательно подключены друг к другу, УСВХ подключено к блоку сравнения, блок сравнения подключен к БАИС, БАИС подключен к УСВЫХ, а в сигнальное устройство дополнительно введены УСВХ, выполненное с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, блок формирования помехозащищенного сообщения (БФПС), в сигнальном устройстве УСВХ подключено к БФПС, который подключен к передатчику, при этом антенна и передатчик сигнального устройства и антенна и приемник блока диагностики выполнены работающими в одном радиоканале.
В системе оповещения о состоянии переездной сигнализации приемник блока диагностики может быть выполнен с дополнительным выходом оценки уровня сигнала и подключен им к БАИС.
В систему оповещения о состоянии переездной сигнализации могут быть дополнительно введены N сигнальных устройств, а в блок диагностики может быть введен блок управления резервированием (БУР), подключенный к БАИС и выполненный с возможностью коммутирования питания N сигнальных устройств.
Наличие в сигнальном устройстве и блоке диагностики устройств сопряжения входа (УСВХ), каждое из которых выполнено с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, обеспечивает защиту заявляемой системы от возможных перенапряжений и электрических помех на ее входе, получающем дискретные сигналы с релейной
автоматики переезда, что повышает надежность системы. Кроме того, УСВХ за счет получения дискретных сигналов от трех источников обеспечивает возможность оповещения водителей транспортных средств до их въезда в зону прямой видимости переезда о состоянии переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»), что повышает безопасность движения транспортных средств.
Подключение к каждому из УСВХ более чем трех источников дискретных сигналов обеспечит оповещение водителей транспортных средств о большем количестве признаков состояния переезда, например, об исправности или неисправности дополнительной автоматики переезда.
Выполнение сигнального устройства с блоком формирования помехозащищенного сообщения (БФПС) обеспечивает формирование сложного помехозащищенного сообщения, отражающего состояние всех трех входов УСВХ («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»), и добавление в сообщение признака «своего». БФПС обеспечивает проведение диагностики переезда и системы по признаку наличия-отсутствия в одном сообщении признаков сразу нескольких сигналов, например, одновременного присутствия сигналов «переезд открыт» и «переезд закрыт и исправен», что обеспечивает повышение надежности системы и безопасности движения транспортных средств.
Наличие блока диагностики, содержащего антенну, приемник, селектор, блок декодирования и контроля (БДК), блок сравнения, устройство сопряжения входа (УСВХ), выполненное с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, блок анализа исправности системы (БАИС), устройство сопряжения выхода (УСВЫХ), выполненное с электрической развязкой и возможностью формирования дискретных сигналов, с антенной, приемником, селектором, БДК, блоком сравнения, последовательно подключенными друг к другу, УСВХ, подключенным к блоку сравнения, блоком сравнения, подключенным к БАИС, БАИС, подключенным к УСВЫХ, БДК имеющим дополнительный выход сигнала несовпадения и подключенным им к БАИС и приемником, антенной, выполненными работающими в одном радиоканале с передатчиком и антенной сигнального устройства, обеспечивает самодиагностику работы системы и передачу результатов диагностики на пункт контроля (дежурному по станции), что повышает надежность системы.
Устройство сопряжения выхода (УСВЫХ), выполненное с электрической развязкой и возможностью формирования дискретных сигналов, обеспечивает защиту системы от возможных перенапряжений на ее выходе, формирующем дискретный сигнал в переездную сигнализацию, что повышает надежность системы.
Выполнение приемника блока диагностики с дополнительным выходом оценки уровня сигнала и подключение им к БАИС обеспечивает самодиагностирование системы по дополнительному параметру - уровню сигнала, что повышает надежность работы системы.
Введение в систему оповещения о состоянии переездной сигнализации N сигнальных устройств, а в блок диагностики - блока управления резервированием (БУР), подключенного к БАИС и выполненного с возможностью коммутирования питания N сигнальных устройств, обеспечивает резервирование сигнального устройства и повышает надежность системы. N может быть равно 2, 3 и более высокому числу. При увеличении N растет степень резервирования, что повышает надежность всей системы.
На фигуре представлена схема системы оповещения о состоянии переездной сигнализации.
Система оповещения о состоянии переездной сигнализации состоит из сигнального устройства 1 и блока диагностики 2.
Сигнальное устройство состоит из устройства сопряжения входа (УСВХ) 3, выполненного с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, основанного на оптронах, имеющих на выходе сигналы уровня TTL, блока формирования помехозащищенного сообщения (БФПС) 4, передатчика 5, антенны 6.
БФПС реализуется при помощи блока идентификатора 7, блока дополнения 8, блока вычисления контрольной суммы (БВКС) 9, блока формирования сообщения (БФС) 10. Причем блок идентификатора 7, блок дополнения 8 подключены к БВКС 9 и БФС 10. БВКС 9 подключен к БФС 10. Указанные блоки могут быть реализованы на микроконтроллере Microchip PIC 16.
В качестве передатчика 5 использован высокочастотный приемо-передатчик Chipcon СС1020.
УСВХ 3, БФПС 4, передатчик 5, антенна 6 последовательно подключены друг к другу.
Блок диагностики 2 состоит из антенны 11, реализованной в виде витка печатного проводника равного одной четверти длины волны центральной частоты передатчика сигнального устройства, приемника 12, в качестве которого установлен приемопередатчик Chipcon СС1020 с дополнительным выходом оценки уровня сигнала, селектора 13, блока диагностики и контроля (БДК) 14, блока сравнения 15, устройства сопряжения входа (УСВХ) 16, выполненного с электрической развязкой и возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, блока
анализа исправности системы (БАИС) 17, устройства сопряжения выхода (УСВЫХ) 18, выполненного с электрической развязкой и возможностью формирования дискретных сигналов, блока управления резервированием (БУР) 20, выполненного с возможностью коммутирования питания двух сигнальных устройств, например, на основе биполярного реле с низковольтовым входом управления.
Селектор 13, БДК 14, блок сравнения 15, БАИС 17, могут быть реализованы при помощи программируемого микроконтроллера, например. Microchip PIC 16. УСВХ 16 аналогичен УСВХ 3. УСВЫХ 18 выполнен в виде нормально включенного реле с низковольтовым управляющим входом.
В блоке диагностики 2 антенна 11, приемник 12, селектор 13, БДК 14, блок сравнения 15 последовательно подключены друг к другу. УСВХ 16 подключено к блоку сравнения 15. Приемник 12 выходом оценки уровня сигнала, БДК 14, блок сравнения 15 подключены к БАИС 17. БАИС 17 подключен к УСВЫХ 18 и БУР 20. БДК 14 имеет дополнительный выход сигнала несовпадения и подключен им к БАИС 17.
Антенна 6 и передатчик 5 сигнального устройства 1 и антенна 11 и приемник 12 блока диагностики 2 выполнены работающими в одном радиоканале, т.е. после подачи электропитания (включения системы) передатчик 5, приемник 12, антенны 6 и 11 формируют радиоканал связи.
На фигуре показаны система электропитания 21, переездная сигнализация 22, резервное сигнальное устройство 23, радиоканал 24. Резервное сигнальное устройство 23 выполнено таким же, как сигнальное устройство 1. Пунктиром обведены блоки, реализация которых возможна на микроконтроллере Microchip PIC 16. Стрелками от переездной сигнализации 22 показаны дискретные сигналы релейной автоматики переездной сигнализации 22 («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»). Стрелкой к переездной сигнализации 22 показан дискретный сигнал «ошибка». Стрелками от БУР 20 показана подача питания на основное 1 и резервное 23 сигнальные устройства. Пунктирной стрелкой показан возникающий в случае включения резервного сигнального устройства 23 радиоканал 24.
После подачи электропитания (включения системы) с выходов переездной сигнализации 22 в сигнальное устройство 1 и блок диагностики 2 посредством соответственно УСВХ 3 и 16 поступают дискретные сигналы о состоянии переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»).
УСВХ 3 и 16 осуществляют электрическую развязку входных дискретных сигналов при помощи оптронов, имеющих на выходе сигналы уровня TTL.
В сигнальном устройстве 1 от УСВХ 3 сигналы уровня TTL, отражающие состояние переездной сигнализации, передаются в БФПС 4, где в блоке дополнения 8 осуществляется кодирование путем дополнения (внесения избыточности) каждого входного сигнала, принимаемого от переездной сигнализации 22. Блок идентификатора 7 постоянно формирует идентификатор поля синхронизации, например, путем внесения постоянного и уникального для пары приемник-передатчик идентификатора. Идентификатор необходим для быстрого и точного селектирования «своих» сообщений в селекторе 13 блока диагностики 2 или аналогичном устройстве транспортного средства. Блок вычисления контрольной суммы (БВКС) 9 на основе полученных от блока идентификатора 7 и блока дополнения 8 сигналов осуществляет вычисление защитного блока данных (контрольной суммы), например, с использованием 16 битного линейного циклического кода с целью обеспечения последующего контроля правильности получения сообщения в блоке диагностики 2 и других приемных системах, например, установленных на транспортном средстве. В БФС 10 из дополненных сигналов, отражающих состояние переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»), идентификатора и контрольной суммы формируется последовательность сигналов, представляющая собой сложное помехозащищенное сообщение. Сообщение попадает в передатчик 5, представляющий собой приемопередатчик Chipcon CC1020, работающий в режиме передачи.
Далее передатчик 5 осуществляет цифро-аналоговое преобразование (ЦАП), модулирование, преобразование и усиление сигналов для передачи по радиоканалу 24 посредством антенны 6.
Т.о. формируется радиоканал 24, в который сигнальное устройство 1 периодически выдает сложное сообщение, отражающее состояние входов УСВХ 3 («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»), что позволяет принимать такие сообщения, дешифровывать их и индицировать для водителей состояние переезда на специальном приборе в транспортном средстве до въезда в зону прямой видимости переезда, а также проводить диагностику переезда и системы по признаку наличия-отсутствия в одном сообщении признаков сразу нескольких сигналов, например, одновременного присутствия сигналов «переезд открыт» и «переезд закрыт и исправен».
Антенна 11 блока диагностики 2, которая может представлять собой виток печатного проводника равный одной четверти длины волны центральной частоты радиоканала, принимает сигналы, передаваемые сигнальным устройством 1 в радиоканале 24. Сигналы в аналоговом виде попадают на вход приемника 12.
Приемник 12, представляющий собой приемо-передатчик Chipcon CC1020, работающий в режиме приема, осуществляет фильтрацию, демодуляцию, усиление и аналого-цифровое преобразование (АЦП) и параллельно проводит интегральную оценку уровня сигнала. На выходе приемника 12 формируется цифровой сигнал, отражающий текущее состояние радиоканала 24 на частоте передатчика 5, а на дополнительном выходе - цифровой сигнал оценки уровня сигнала радиоканала 24.
Цифровой сигнал, отражающий состояние радиоканала 24, передается в селектор 13, который осуществляет селектирование (поиск и отбор) «своих» сообщений по признаку наличия идентификатора в получаемых от приемника 12 цифровых сигналах, отражающих состояние радиоканала 24. В случае нахождения сигнала, имеющего признаки «своего» сообщения, осуществляет его передачу в БДК 14.
БДК 14 осуществляет контроль целостности принятого сообщения путем вычисления контрольной суммы поля полученных данных (сигналов) и сравнения ее с содержащейся в сообщении контрольной суммой. В случае нарушения целостности принятого сообщения БДК 14 генерирует сигнал нарушения целостности сообщения в БАИС 17.
В случае совпадения контрольных сумм осуществляется декодирование сообщения, результатом которого являются сигналы, отражающие состояние переезда («переезд открыт», «переезд закрыт и исправен», «переезд неисправен»), излученные сигнальным устройством 1. Они передаются в блок сравнения 15. Одновременно с этим УСВХ 13, выполненное с возможностью подключения к нему, по меньшей мере, трех источников дискретных сигналов, основанное на оптронах, являющееся аналогом УСВХ 3 сигнального устройства 1, проводит преобразование сигналов, получаемых от переездной сигнализации 22.
Блок сравнения 15 получает на одном входе сигналы, отражающие состояние переезда, полученные от УСВХ 3 блока диагностики 2, а на другом декодированные сигналы, отражающие сигналы, передаваемые в радиоканал 24 сигнальным устройством 1. В случае наличия отличий формируется сигнал несовпадения, передаваемый в БАИС 17.
От приемника 12 в БАИС 17 с дополнительного выхода поступает цифровой сигнал оценки уровня сигнала радиоканала 24.
БАИС 17 реализует алгоритм анализа наличия/отсутствия поступающих к нему сигналов: несовпадения, нарушения целостности сообщения и снижения оценки уровня сигнала (в случае наличия соответствующего выхода у приемника 12). В случае обнаружения критического количества сигналов несовпадения или нарушения целостности, например, в 5 из 10 принятых сообщениях, или сильного снижения оценки
уровня сигнала, например, ниже 75% от нормального, БАИС 17 формирует на выходе в УСВЫХ 18 и БУР 20 сигнал о неисправности системы («ошибка»).
Сигнал «ошибка» при помощи УСВЫХ 18, представляющего собой нормально включенное реле с низковольтовым управляющим входом, передается на управляющий вход реле неисправности переездной сигнализации 22. С реле неисправности переездной сигнализации 22 по существующим каналам связи сигнал передается на пункт контроля (дежурному по станции). Таким образом, обеспечивается самодиагностирование и передача результата на пункт контроля (дежурному по станции).
БУР 20, выполненное на основе биполярного реле с низковольтовым входом управления, в случае получения сигнала «ошибка» от БАИС 17 осуществляет переключение питания между основным 1 и резервным 23 сигнальными устройствами. Основное сигнальное устройство 1 отключается, его функции выполняет резервное 23. Так обеспечивается резервирование.
В случае возникновения перенапряжений и электрических помех на входах системы, получающих сигналы с релейной автоматики переезда, и выходе, формирующем дискретный сигнал, УСВХ 3, 16 и УСВЫХ 18 позволят избежать негативного влияния на работу системы за счет электрической развязки.