УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ
DEVICE FOR CONTROL OF RAIL CIRCUITS CONDITION

Заявляемое техническое решение относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования составов, и может быть использовано в автоматизированных системах управления интервальным движением поездов на линиях метрополитена.
Известен генератор рельсовых цепей (РЦ) (см. патент РФ №2253586, МПК В61L 23/16), принцип построения которого основан на цифровом синтезе аналоговых сигналов.
Генератор сигналов рельсовых цепей (РЦ) по патенту №2253586 содержит источник питания, подключенный к усилителю мощности, и два микроконтроллера обработки сигналов. Кроме того, генератор содержит модуль внешних интерфейсов, схемы внешних спряжений, элементы согласования (АЦП, аналоговый фильтр, входной трансформатор) и модуль обеспечения безопасности.
Усилитель мощности в известном генераторе связан с микроконтроллером через входные трансформаторы и схемы внешних сопряжений. Генератор вырабатывает выходные сигналы, тональной рельсовой цепи (ТРЦ) и локомотивной сигнализации и осуществляет сравнение сформированных сигналов с заданными по форме, частотному спектру и мощности.
Область применения известного генератора ограничена, т.к. он формирует на выходе сигналы кодовой фазоразностной манипуляции и сигналы амплитудно-кодовой манипуляции, не используемые в системах регулирования скорости на линиях метрополитена, и не обеспечивает возможности управления по цифровому интерфейсу.
Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является универсальный генератор системы автоматического регулирования скорости движения, содержащий усилитель мощности, вход которого подключен к процессорному блоку управления, и постоянное запоминающее устройство (см. патент РФ №2400388, МПК В61L 23/00).
Известное устройство позволяет формировать на выходе усилителя мощности синусоидальные сигналы фиксированных частот автоматического регулирования скорости (АРС) и частот ТРЦ из стандартного ряда с возможностью регулирования напряжения по разным частотам, однако требует наличия отдельного приемника сигналов ТРЦ и наличия коммутации выхода с помощью внешнего реле для выдачи предупредительной частоты АРС. Таким образом, возможности известного устройства ограничены функцией генератора сигналов АРС или ТРЦ.
Решаемая техническая задача - обеспечение возможности формирования на выходе устройства сигналов АРС и ТРЦ с одновременным приемом и обработкой сигналов ТРЦ.
Такое устройство может быть использовано как на питающих, так и на приемных узлах РЦ. При этом из состава приемопередающей аппаратуры системы автоматического регулирования скорости движения поездов метрополитена исключаются приемники сигналов ТРЦ и внешние коммутирующие реле, т.е. значительно сокращается объем аппаратуры и повышается надежность работы.
Указанная задача решается за счет того, что в устройстве контроля состояния рельсовых цепей, содержащем усилитель мощности, вход которого подключен к процессорному блоку управления, и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), блок управления содержит модуль поддержки внешнего интерфейса, формирователь основного сигнала АРС, формирователь предупредительного сигнала АРС, формирователь сигнала ТРЦ, сумматор и два обнаружителя тональных сигналов смежных РЦ, а последовательно с выходами усилителя мощности включен датчик тока сигнала ТРЦ, подключенный к обнаружителям тональных сигналов смежных РЦ, при этом все формирователи, обнаружители и ПЗУ взаимосвязаны с модулем поддержки внешнего интерфейса, выходы формирователей подключены к сумматору, выход которого соединен с усилителем мощности.
Такое выполнение устройства позволяет одновременно с формированием сигналов АРС формировать или принимать сигналы ТРЦ на питающем или приемном конце рельсовой линии. Кроме того, объединение приемника и генератора в одном устройстве позволяет устранить влияние помех, возникающих при коммутации сигналов АРС и приводящих к ложному срабатыванию приемников, т.к. в устройстве отсутствуют цепи внешней коммуникации, а при включении и выключении формирователей сигналов АРС обнаружители могут быть заблокированы.
Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом.
Устройство содержит процессорный блок управления 1, усилитель мощности 2, датчик тока 3 сигналов тональных рельсовых цепей и ПЗУ 4. Блок управления 1 включает модуль поддержки внешнего интерфейса 5, взаимосвязанный с формирователем основного сигнала АРС 6, с формирователем предупредительного сигнала АРС 7, с формирователем сигнала ТРЦ 8 и с обнаружителями 9 и 10 тональных сигналов двух смежных РЦ. Формирователи сигналов АРС и ТРЦ 6, 7, 8 подключены к усилителю мощности 2 через сумматор 11. Модуль поддержки внешнего интерфейса 5 может быть реализован на микропроцессоре с оптронной развязкой частотозадающих цепей и обеспечивает организацию работы формирователей 6, 7, 8 и обнаружителей 9, 10 по результатам опроса ПЗУ 4, частотозадающих цепей и/или CAN-интерфейса (на чертеже не указаны). ПЗУ 4 может входить в состав модуля поддержки внешнего интерфейса 5 или в состав внешних устройств. В ПЗУ 4 записаны сетевой идентификатор шины интерфейса, настройки требуемого уровня напряжения для каждой из рабочих частот и частоты сигналов ТРЦ.
Усилитель мощности 2 может быть выполнен по мостовой схеме силового инвертора, формирователи сигналов АРС и ТРЦ 6, 7, 8 - на микроконтроллерах, например, серии Blackfin. Обнаружители сигналов 9, 10 на аналогичных микроконтроллерах со встроенными аналого-цифровыми преобразователями обеспечивают фильтрацию по частоте сигналов основной и смежной РЦ. Задание рабочих частот АРС осуществляется перемычками через оптронную развязку по частотозадающим цепям или по CAN-интерфейсу. Частоты сигналов ТРЦ хранятся в ПЗУ 4. Режим работы устройства на питающем или приемном конце рельсовой цепи также задается перемычкой частотозадающей цепи.
Устройство работает следующем образом. При включении питания модуль поддержки внешнего интерфейса 5 опрашивает ПЗУ 4 и внешние цепи и принимает решение о работе устройства на питающем или приемном конце РЦ. В зависимости от этого производится настройка формирователя сигнала ТРЦ 8 или обнаружителей 9, 10 на формирование или прием требуемых частот ТРЦ. На питающем конце РЦ сигнал ТРЦ формирователем 8 формируется постоянно и через сумматор 11 и усилитель мощности 2 поступает в РЦ. При поступлении от внешних цепей команд на включение сигналов АРС модуль поддержки внешнего интерфейса 5 инициирует выработку основного и/или предупредительного сигналов АРС формирователями 6 и/или 7, и в РЦ поступает через усилитель мощности 2 сумма всех сигналов.
1
2
Если устройство работает на приемном конце РЦ, то при занятости пути выходное напряжение датчика тока 3 близко к нулю. При освобождении пути на выходе датчика тока появляется напряжение, пропорциональное току сигналов от двух смежных РЦ. Каждый обнаружитель 9, 10 выделяет сигнал определенной частоты ТРЦ, производит пороговую обработку и формирует логический сигнал «занятости» или «свободности» соответствующей РЦ. Этот сигнал через модуль поддержки внешнего интерфейса 5 поступает на внешний цифровой интерфейс и/или на путевые реле P и P.