УСИЛИТЕЛЬНО-ПРИЕМНО-КОММУТАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО И СИСТЕМА СВЯЗИ И ГРОМКОГОВОРЯЩЕГО ОПОВЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОПОЕЗДА
AMPLIFYING-RECEIVING SWITCHING DEVICE AND SYSTEM OF COMMUNICATION AND LOUDSPEAKER INFORMATION OF ELECTRIC TRAIN

Изобретение относится к усилительно-приемно-коммутационным устройствам и системам местной электропроводной связи и громкоговорящего оповещения в моторвагонном подвижном составе, выполняющим функции полудуплексной голосовой связи в направлениях «кабина-кабина», «вагон-кабина», «кабина-вагон».
Наиболее близким аналогом является «Система связи и оповещения электропоезда» - свидетельство РФ на полезную модель №20488 U1, кл. B60Q 9/00, 2001. Система содержит импульсный преобразователь постоянных напряжений, включающий входные фильтры, выпрямитель, нерегулируемый инвертор, схему выбора источника питания, широтно-импульсный стабилизатор и источники вторичного питания, манипулятор, предусилитель, приемно-коммутационное устройство, усилитель мощности, усилитель напряжения, линию связи с переговорными устройствами и линию оповещения с громкоговорителями. Система выполняет функции голосового оповещения пассажиров (направление «кабина-вагон») и голосовой связи «пассажир-машинист» (направление «вагон-кабина»). При этом для голосовой связи используется линия связи, а для голосового оповещения пассажиров используется линия оповещения.
Однако система не предназначена для работы в электропоезде, имеющем две расположенные в разных концах состава электропоезда кабины, и, как следствие, не обеспечивает организацию голосовой связи между машинистами (направление «кабина-кабина»). В системе отсутствует возможность голосового оповещения пассажиров из второй кабины машиниста без ручной перекоммутации линии оповещения, исключающей встречную работу усилителей мощности, а также отсутствует возможность подключения к системе оповещения других источников речевой информации, например речевых синтезаторов объявления остановочных пунктов и различных предупреждений, речевых синтезаторов систем безопасности, формирующих, например, речевые сообщения о пожаре.
Целью настоящего изобретения является создание усилительно-приемно-коммутационного устройства и системы связи и громкоговорящего оповещения электропоезда, обеспечивающих расширение функциональных возможностей, мобильности и оперативности обменом информации между машинистами, между машинистами и пассажирами электропоезда, за счет организации голосовой связи между машинистами (направление «кабина-кабина»), возможности голосового оповещения пассажиров из второй кабины машиниста без ручной перекоммутации линии оповещения, а также возможности подключения к системе оповещения других источников речевой информации, например речевых синтезаторов объявления остановочных пунктов и различных предупреждений, речевых синтезаторов систем безопасности, формирующих, например, речевые сообщения о пожаре.
Указанный результат достигается тем, что усилительно-приемно-коммутационное устройство, содержащее импульсный преобразователь постоянных напряжений, вход которого соединен с источником питания постоянного тока, усилитель мощности, манипулятор и усилитель напряжения, соединенный с громкоговорителем кабины машиниста, дополнительно содержит устройство защитного отключения, три управляемых ключа, микшер, резистор, фильтр высокой частоты, элемент ИЛИ, элемент И, элемент НЕ, причем первый выход импульсного преобразователя постоянных напряжений через устройство защитного отключения соединен с входом электропитания усилителя мощности, выход которого через первый управляемый ключ соединен с линией оповещения, второй выход импульсного преобразователя постоянных напряжений соединен через резистор с выходом фильтра высокой частоты и линией связи, через второй управляемый ключ с входом электропитания усилителя напряжения, а также с входом манипулятора, первый выход которого соединен через элемент ИЛИ с управляющим входом первого управляемого ключа, второй выход соединен с элементом И, третий выход через последовательно соединенные третий управляемый ключ и микшер соединен с линейным входом усилителя мощности, входом фильтра высокой частоты и линейным входом усилителя напряжения, выход элемента И соединен с управляющим входом третьего управляемого ключа и через элемент НЕ с управляющим входом второго управляемого ключа, причем второй вход элемента ИЛИ соединен с устройством формирования речевых сообщений для оповещения пассажиров, второй вход элемента И соединен с устройством формирования речевых сообщений для машинистов, второй и третий входы микшера соединены с устройствами формирования речевых сообщений, соответственно, для оповещения пассажиров и систем безопасности электропоезда. При этом манипулятор содержит микрофон, соединенный с микрофонным усилителем, выход которого соединен с входом третьего управляемого ключа, и два переключателя, входы которых соединены с вторым выходом импульсного преобразователя постоянных напряжений, выход первого переключателя соединен с первым входом элемента ИЛИ, а выход второго переключателя - с первым входом элемента И.
Указанный результат достигается также тем, что система связи и громкоговорящего оповещения электропоезда содержит расположенные в разных кабинах машинистов электропоезда два усилительно-приемно-коммутационных устройства, соединенные между собой линией оповещения с громкоговорителями и линией связи с переговорными устройствами пассажира. При этом переговорное устройство пассажира содержит переключатель, заграждающий фильтр, стабилизатор напряжения, фильтр высокой частоты, микрофонный усилитель и микрофон переговорного устройства, соединенный с первым входом микрофонного усилителя, выход которого соединен с входом фильтра высокой частоты, вход переключателя соединен с линией связи, а выход - с фильтром высокой частоты и через последовательно соединенные заграждающий фильтр и стабилизатор напряжения с вторым входом микрофонного усилителя.
Такие усовершенствования усилительно-приемно-коммутационного устройства системы связи и громкоговорящего оповещения электропоезда позволяют существенно расширить функциональные возможности, повысить мобильность и оперативность обмена информацией между машинистами, машинистами и пассажирами электропоезда, за счет организации голосовой связи между машинистами (направление «кабина-кабина»), возможности голосового оповещения пассажиров из второй кабины машиниста без ручной перекоммутации линии оповещения, а также возможности подключения к системе оповещения других источников речевой информации, например речевых синтезаторов объявления остановочных пунктов и различных предупреждений, речевых синтезаторов систем безопасности, формирующих, например, речевые сообщения о пожаре.
Перечень фигур
Фиг.1 - функциональная схема усилительно-приемно-коммутационного устройства.
Фиг.2 - функциональная схема манипулятора.
Фиг.3 - функциональная схема системы связи и громкоговорящего оповещения электропоезда.
Фиг.4 - функциональная схема переговорного устройства пассажира.
Усилительно-приемно-коммутационное устройство 1 содержит (фиг.1) обеспечивающий постоянство напряжений электропитания всех блоков устройства 1 импульсный преобразователь 2 постоянных напряжений, вход которого соединен с источником 3 питания постоянного тока, устройство 4 защитного отключения, усилитель 5 мощности, резистор 6, фильтр 7 высокой частоты, усилитель 8 напряжения, соединенный с громкоговорителем 9 кабины машиниста, три управляемых ключа 10, 11 и 12, манипулятор 13, микшер 14, элемент ИЛИ 15, элемент И 16, элемент НЕ 17, причем выход первого управляемого ключа 10 соединен с линией 18 оповещения электропоезда и громкоговорителями 19, а резистор 6 и выход фильтра 7 верхних частот - с линией 20 связи электропоезда и переговорными устройствами 21 пассажиров. Манипулятор (фиг.2) содержит микрофон 22, микрофонный усилитель 23 и два переключателя 24 и 25, выполненных в виде кнопки «Оповещение» и кнопки «Связь» соответственно.
Система связи и громкоговорящего оповещения (фиг.3) электропоезда содержит расположенные в противоположных концах состава электропоезда усилительно-приемно-коммутационное устройство 1 и усилительно-приемно-коммутационное устройство 26, соединенные между собой линией 18 оповещения, к которой подсоединены громкоговорители 19, и линией 20 связи, к которой подсоединены переговорные устройства 21 пассажиров и обеспечивающей дистанционное электропитание постоянным током переговорных устройств 21 пассажира и передачу аналоговых речевых сигналов от переговорных устройств 21 пассажира в кабины машиниста и между кабинами машиниста.
Переговорное устройство 21 (фиг.4) пассажира содержит переключатель 27, выполненный в виде кнопки «Вызов», заграждающий фильтр 28, стабилизатор 29 напряжения, обеспечивающий также устранение низкочастотных помех по цепям питания, фильтр 30 высокой частоты, микрофонный усилитель 31 и микрофон 32.
При этом (а) резистор 6, обеспечивающий развязку линии 20 связи и бортового электропитания электропоезда и подачу дистанционного электропитания постоянного тока на переговорные устройства 21 пассажиров, а также нагрузку линии 20 связи по переменному току, (b) фильтр 7 высокой частоты с частотой среза, равной нижней границе (300 Гц) полосы пропускания переговорного тракта, обеспечивающий фильтрацию постоянной составляющей и низкочастотных помех линии 20 связи от выхода микшера 14 и входа усилителя 8 напряжения громкоговорителя 9 кабины машиниста, (с) элемент НЕ 17 и управляемые ключи 11 и 12, обеспечивающие подключение к входу линии 20 связи через микшер 14 и фильтр 7 высокой частоты выхода микрофона 22 или обесточивание усилителя напряжения 8, в совокупности с другими блоками устройств 1 и 26 позволяют обеспечить голосовую связь между машинистами, находящимися в кабинах, расположенных в противоположных концах состава электропоезда без создания дополнительных линий связи.
При этом (е) устройство 4 защитного отключения, обеспечивающее обесточивание усилителя 5 мощности при перегрузках, которые могут возникнуть, например, при случайном одновременном нажатии кнопок 24 «Оповещение» манипуляторов 13 обоих усилительно-приемно-коммутационных устройств 1 и 26, расположенных в разных кабинах машиниста электропоезда, (f) управляемый ключ 10, обеспечивающий подключение к входу усилителя 5 мощности выхода микрофона 22 манипулятора 13 и выхода усилителя 5 мощности к линии 18 оповещения при нажатии кнопки 24 «Оповещение» манипулятора 13, в совокупности с другими блоками устройств 1 и 26 позволяют обеспечить автоматическую перекоммутацию линии 18 оповещения при необходимости организации голосового оповещения пассажиров из другой кабины машиниста электропоезда.
При этом (g) микшер 14 стремя входами, один из которых используется для подключения микрофона 22 манипулятора 13, а два других для подключения дополнительных источников голосовых сообщений: один из которых предназначен для подключения, например, устройства формирования речевых сообщений для оповещения пассажиров (автоматическое объявление остановочных пунктов, заранее записанные предупреждения, рекламная информация и т.п.), а другой - для подключения устройства формирования речевых сообщений систем безопасности поезда, предназначенных только для машиниста (предупреждение о загораниях, незакрытых дверях поезда, нарушении скоростного режима электропоезда и т.п.), (h) элемент ИЛИ 15 с двумя входами, к одному из которых подключена кнопка 24 «оповещение» манипулятора 13, а к другому - логический сигнал положительной полярности от устройства формирования речевых сообщений для оповещения пассажиров, (i) элемент 16 И с двумя входами, к одному из которых подключена кнопка 25 «Связь» манипулятора 13, а к другому - инверсному - логический сигнал положительной полярности от устройства формирования речевых сообщений для машинистов электропоезда, в совокупности с другими блоками устройств 1 и 26 позволяют обеспечить подключение к системе оповещения других источников речевой информации, например речевых синтезаторов объявления остановочных пунктов и различных предупреждений, речевых синтезаторов систем безопасности, формирующих, например, речевые сообщения о пожаре.
Усилительно-приемно-коммутационное устройство и система связи и громкоговорящего оповещения электропоезда функционируют следующим образом.
При отсутствии нажатия кнопок 25 «Связь» манипуляторов 13, расположенных в противоположных концах состава электропоезда кабинах машиниста, обеспечивается электропитание усилителей 8 напряжения через управляемый ключ 12, а также через элемент И 16 и управляемый ключ 11 отключение микрофонов 22 манипуляторов 13 от входа микшера 14. При нажатии кнопки 25 «Связь» манипулятора 13 одного усилительно-приемно-коммутационного устройства 1, например, расположенного в первой кабине машиниста электропоезда, происходит подключение микрофона 22 этого усилительно-приемно-коммутационного устройства 1 к линии 20 связи через микшер 14 и фильтр 7 высокой частоты. Тем самым обеспечивается возможность передачи речевой информации на громкоговоритель 9 кабины машиниста усилительно-приемно-коммутационного устройства 26, расположенного во второй кабине. Одновременно с этим управляемый ключ 12 размыкают цепь электропитания усилителя 8 напряжения, при этом исключается возможность акустической связи громкоговорителя 9 кабины машиниста и микрофона 22, подключенных к одному и тому же усилительно-приемно-коммутационному устройству. Поочередное использование кнопок 25 «Связь» манипуляторов 13 обоих усилительно-приемно-коммутационных устройств 1 и 26 обеспечивает полудуплексную связь машинистов. Случайное одновременное нажатие кнопок 25 «Связь» вызовет прекращение голосовой связи без возникновения каких-либо аварийных ситуаций.
Передача сигнала в направлении «вагон-кабина» из любого вагона осуществляется при нажатии кнопки 27 «Вызов» переговорного устройства 21 пассажира. Фильтр 30 высокой частоты осуществляет частотное разделение в линии 20 связи спектра речевого сигнала и «нулевой» частоты цепи электропитания, обеспечивая дополнительно фильтрацию низкочастотных помех.
Автоматическая защита от встречного включения усилителей 5 мощности усилительно-приемно-коммутационных устройств 1 и 26, подключенных к линии 18 оповещения схемой коммутации входа и выхода усилителя 5 мощности, которая обеспечивает голосовое оповещение пассажиров сообщениями машиниста при использовании микрофона 22 манипулятора 13 и нажатии кнопки 24 «Оповещение» либо речевыми сообщениями, поступающими на второй вход микшера 14 от устройства формирования речевых сообщений для оповещения пассажиров.
При этом, в случае необходимости, машинист имеет возможность, не вмешиваясь в работу устройства формирования речевых сообщений для оповещения пассажиров, выдать на фоне его работы свое сообщение, нажав кнопку 24 «Оповещение». Речевое сообщение от системы безопасности, поступающее на третий вход микшера 14, транслируется в линию 20 связи через микшер 14 и фильтр 7 высокой частоты и при нормально замкнутом управляемом ключе 12 поступает на вход усилителя 8 напряжения и воспроизводится громкоговорителем 9 кабины машиниста в обеих кабинах машинистов электропоезда. Логический сигнал положительной полярности, сопровождающий речевое сообщение от системы безопасности и поступающий на инверсный второй вход элемента И 16, блокирует прохождение сигнала от кнопки 25 «Связь» при случайном ее нажатии, обеспечивая при этом беспрепятственное воспроизведение речевого сообщения системы безопасности на громкоговорителях 9 обеих кабин машинистов. Устройство 4 защитного отключения обеспечивает отключение электропитания усилителей 5 мощности при перегрузках или при случайном одновременном нажатии кнопок 24 «Оповещение» манипуляторов 13 обоих усилительно-приемно-коммутационных устройств 1 и 26.
В таблицах 1 и 2 приведены примеры, касающиеся прохождения сигналов при разных комбинациях управляющих сигналов, применительно к усилительно-приемно-коммутационному устройству, расположенному в одной кабине.
Таблица 1
Кнопка 24 «Оповещение»
Управляющий вход системы речевого оповещения (второй вход элемента ИЛИ 15)
Речевая информация на выходе усилителя 5 мощности 1-й кабины
Выключено
Выключено
Нет
Включено
Выключено
От микрофона 22
Выключено
Включено
От системы речевого оповещения (второй вход микшера 14)
Включено
Включено
От микрофона 22 и системы речевого оповещения (второй вход микшера 14)
Таблица 2
Кнопка 25 «Связь»
Управляющий вход системы безопасности (второй вход элемента И 16)
Напряжение питания усилителя 8 напряжения
Сигнал на микшер 14
Речевая информация на выходе усилителя 8 напряжения 1-й кабины
Речевая информация линии 20 связи
Выкл.
Выкл.
Вкл.
Выкл.
От линии 20 связи (микрофон 2-й кабины или от системы безопасности 2-й кабины или от переговорного устройства 21 пассажира)
В направлении 1-й кабины
Вкл.
Выкл.
Выкл.
Вкл.
Нет
В направлении 2-й кабины
Выкл.
Вкл.
Вкл.
Выкл.
От системы безопасности (третий вход микшера 14)
В направлении 2-й кабины
Вкл.
Вкл.
Вкл.
Выкл.
От системы безопасности (третий вход микшера 14)
В направлении 2-й кабины
Изобретение может быть использовано на железнодорожном транспорте, в системах местной электропроводной связи и громкоговорящего оповещения в моторвагонном подвижном составе, выполняющих функции полудуплексной голосовой связи в направлениях «кабина-кабина», «вагон-кабина», «кабина-вагон».