УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ
DEVICE FOR AUTOMATIC SPEED REGULATION SIGNALS SHAPING

Заявляемое техническое решение относится к средствам управления движением поездов и может быть использовано в автоматизированных системах управления интервальным движением поездов на линиях метрополитена.
Известны различные схемы питания рельсовых цепей, в которых для стабилизации уровня тока в шунтовом режиме используют датчики тока, подключаемые в некоторых точках к рельсовой линии и связанные с тиристорным регулятором напряжения на выходе источника питания (см., например, А.С. №1691190, 1766753 МПК B61L 23/16).
Недостаток таких устройств - большой объем оборудования и низкая надежность.
Известно устройство формирования сигнала автоматического регулирования скорости (АРС), в котором для стабилизации тока в шунтовом режиме на выходе устройства кодирования включен настроенный на частоту сигналов АРС резонансный контур, добротность которого при приближении поезда снижается, напряжение уменьшается, и как следствие, стабилизируется ток (см. B.C.Дмитриев, В.А.Минин Системы автоблокировки с рельсовыми цепями тональной частоты. М.: Транспорт, 1992 г., стр.178, рис.4.11).
Недостатками этого устройства являются: большие габариты дросселей и конденсаторов контура; необходимость перестройки резонансной частоты контура при изменении значения частоты АРС, что приводит к необходимости применения большого количества контактов реле; изменение резонансной частоты контура при старении элементов или изменении температуры.
Известны также устройства, в которых для стабилизации тока в шунтовом режиме на его выходе включают резистор (см., например, http://scb.ucoz.ru/load/5, конспекты «Тональные рельсовые цепи», стр.12). При большом удалении поезда ток АРС мал, поэтому падение напряжения на резисторе относительно невелико. При приближении поезда ток увеличивается, падение напряжения на резисторе растет, что приводит к уменьшению выходного напряжения и стабилизации тока.
Недостатками таких устройств являются: большая рассеиваемая мощность на резисторе, повышенная пожароопасность, связанная с нагревом резистора, большой габарит резистора (применяются резисторы мощностью до 150 Вт).
Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является устройство формирования сигналов АРС на основе цифрового синтеза аналоговых сигналов, содержащее генератор сигналов АРС, усилитель мощности, ПЗУ и цифровой интерфейс для организации работы устройства в составе автоматизированной системы управления движения поездов (см. патент РФ №2400388, МПК B61L 23/00). Генератор сигналов АРС в известном устройстве включает в себя набор микроконтроллеров и регулируемый импульсный источник питания.
Известное устройство не обеспечивает стабилизацию выходного тока при работе в шунтовом режиме и требует подключения на выходе дополнительного аналогового оборудования, указанного выше, что ухудшает его технические характеристики.
Решаемая техническая задача - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения стабилизации выходного тока без использования элементов аналоговой техники.
Указанная задача решается тем, что устройство формирования сигналов АРС, содержащее генератор сигналов АРС, усилитель мощности, ПЗУ и цифровой интерфейс, содержит так же ограничитель выходных сигналов, включенный в цепи обратных связей усилителя мощности по току и напряжению, при этом выход генератора сигналов АРС соединен с входом ограничителя выходных сигналов, второй вход которого через интерфейс связан с ПЗУ.
Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг.1, на фиг.2 - схема, поясняющая работу ограничителя выходного сигнала.
Устройство содержит (фиг.1) генератор сигнала АРС 1, усилитель мощности 2 и ограничитель 3 выходного тока усилителя мощности 2. Выход усилителя мощности 2 подключен к ограничителю 3 непосредственно и через датчик тока 4. Входы генератора сигналов АРС 1 и ограничителя 3 связаны с ПЗУ 5 через интерфейс 6. В ПЗУ 5 записано требуемое значение выходного сопротивления генератора в диапазоне от 1 до 400 Ом. Выход ограничителя 3 подключен к усилителю мощности 2.
На фиг.2 обозначено 7, 8, 9 - вычитающие устройства, 10 - делитель, 11 - ПИ-регулятор.
Устройство работает следующим образом. Регулировку уровней сигналов АРС рельсовой цепи производит исходя из условия обеспечения минимально допустимого тока АРС при наезде поезда на удаленный конец рельсовой цепи. По мере приближения поезда к питающему концу рельсовой цепи ток сигналов АРС нарастает, значения тока и напряжения на выходе усилителя мощности 2 поступают на соответствующие входы ограничителя 3, на третий вход которого подаются сигналы генератора 1. Одновременно из внешней системы управления через интерфейс 6 поступает команда на считывание из ПЗУ 5 значения ограничивающего ток сопротивления в диапазоне 1…400 Ом. Так как значение выходного напряжения Uвых усилителя мощности 2 должно удовлетворять условию
Uвых=Uзад-Rвых·Iвых,
где Uзад - заданное напряжение (напряжение идеального источника),
Rвых - установленное значение выходного сопротивления,
Iвых - значение выходного тока,
и, соответственно, (Uзад-Uвых)/Rвых-Iвых=0, ограничитель 3 по входным сигналам фактического тока и фактического напряжения и по значению сопротивления, заданного ПЗУ 5, формирует скорректированное в сторону уменьшения значение выходного напряжения генератора 1, поступающее на усилитель мощности 2.
Для этого в ограничителе 3 (фиг.2) вычитающее устройство 7 формирует сигналы разности фактического выходного напряжения и заданного выходного напряжения генератора 1, делитель 10 по данным ПЗУ 5 и разности напряжений формирует сигналы, соответствующие значениям требуемого выходного тока. Вычитающее устройство 9 определяет отклонение фактического тока от требуемого, а ПИ-регулятор 11 преобразует это отклонение в пропорционально-интегральный сигнал корректировки выходного напряжения генератора 1, который вычитается из сигнала генератора 1 в вычитающем устройстве 8. В результате выходное напряжение и, соответственно, выходной ток усилителя мощности 2 уменьшаются до уровня, близкого к требуемому. Таким образом, достигается стабилизация выходного тока устройства формирования сигналов АРС в зависимости от расстояния поезда до места подключения питающего узла.