ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и может быть использована в устройствах автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
7
Известно приемное устройство АЛС, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ и таймер задержки, блок с зоной нечувствительности и блок расчета границы зоны нечувствительности, содержащий блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала и блок памяти, причем приемные катушки соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра, выход которого соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала, являющимся также первым входом блока бланкирования, выход блока расчета абсолютного значения сигнала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока ограничения снизу, вход которого, являющийся вторым входом блока бланкирования, соединен с выходом интерполирующего устройства, выход блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход первого ключа соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала и со вторымвходом второго ключа, третий вход которого соединен с таймером задержки, а выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного полосового фильтра, выход которого соединен с входом линейного амплитудного детектора, выход которого соединен с входом децимирующего устройства, выход последнего связан с входом буфера, выход которого соединен с входом блока определения максимума, выход блока определения максимума связан с входом интерполирующего устройства, выход интерполирующего устройства соединен с входом блока ограничения снизу, являющегося вторым входом блока бланкирования, вход блока дифференцирования огибающей сигнала, являющийся также входом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с выходом линейного амплитудного детектора и вторым входом блока памяти, а выход блока дифференцирования огибающей сигнала соединен с входом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, выход которого соединен с первым входом блока памяти, выход блока памяти, являющийся также выходом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с первым входом блока с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом линейного амплитудного детектора а выход соединен с входом решающего устройства [«Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации» Пат. 88630 Рос. Федерация: МПК В61L 25/06; заявитель и патентообладатель Самарский гос. ун-т путей сообщения. - №2009129853/22; заявл. 03.08.2009; опубл. 20.11.2009, Бюл. №32].
Недостатком данного устройства является некорректная в ряде случаев работа блока расчета границы зоны нечувствительности, приводящая к неправильному расчету границы зоны нечувствительности, и, как следствие, к ухудшению помехоустойчивости устройства при воздействии гармонических помех от высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП).
7
Известно приемное устройство АЛС, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок зоны нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ, таймер задержки, блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, блок памяти, умножитель, вычитающее устройство, второй блок сравнения и управляемый ключ, причем приемные катушки соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра, выход которого соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала, являющимся также первым входом блока бланкирования, выход блока расчета абсолютного значения сигнала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока ограничения снизу, вход которого, являющийся вторым входом блока бланкирования, соединен с выходом интерполирующего устройства, выход блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход первого ключа соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала и со вторым входом второго ключа, третий вход которого соединен с таймером задержки, а выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного полосового фильтра, выход которого соединен с входом линейного амплитудного детектора, выход которого соединен с входом децимирующего устройства, выход последнего связан с входом буфера, выход которого соединен с входом блока определения максимума, выход блока определения максимума связан с входом интерполирующего устройства, выход интерполирующего устройства соединен с входом блока ограничения снизу, являющегося вторым входом блока бланкирования, вход блока дифференцирования огибающей сигнала, являющийся также вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с выходом линейного амплитудного детектора и вторым входом блока памяти, выход блока дифференцирования огибающей сигнала соединен с входом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, выход блока памяти, являющийся также выходом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с первым входом блока с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом линейного амплитудного детектора а выход соединен с входом решающего устройства, вход умножителя, являющийся первым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с выходом интерполирующего устройства, вход умножителя также соединен с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с входом блока дифференцирования огибающей сигнала, являющегося также вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, а выход вычитающего устройства соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом умножителя, выход второго блока сравнения соединен с первым входом управляемого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, а выход второго блока сравнения соединен с первым входом блока памяти [«Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации» Пат. 99420 Рос. Федерация: МПК В61L 25/06; заявитель и патентообладатель Самарский гос. ун-т путей сообщения. - №2010124664/11; заявл. 16.06.2009; опубл. 20.11.2010, Бюл. №32.].
Недостатком данного устройства является искажение в ряде случаев сигнала АЛС в блоке бланкирования, что приводит к нарушению нормальной работы АЛС, вызывающей, в свою очередь, задержки в движении поездов.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание полезной модели, является повышение устойчивости приема сигнала АЛС за счет исключения его бланкирования при обнаружении его искажения.
Технический результат достигается тем, что в приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок с зоной нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ и таймер задержки, причем, приемные катушки соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра, выход которого соединен через первый вход блока бланкирования с входом блока расчета абсолютного значения сигнала, со вторыми входами первого ключа и второго ключа соответственно, выход блока расчета абсолютного значения сигнала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока ограничения снизу, вход которого, через второй вход блока бланкирования соединен с выходом интерполирующего устройства, выход блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго ключа, третий вход которого соединен с выходом таймера задержки, выход второго ключа соединен с входом цифрового нерекурсивного полосового фильтра, выход которого соединен с входом линейного амплитудного детектора, выход которого соединен с входом децимирующего устройства, вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности и со вторым входом блока с зоной нечувствительности, выход децимирующего устройства соединен с входом буфера, выход которого соединен с входом блока определения максимума, выход которого соединен с входом интерполирующего устройства, выход которого соединен с входом блока ограничения снизу и с первым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, выход последнего соединен с первым входом блока с зоной нечувствительности, выход которого соединен с входом решающего устройства, дополнительно введен блок обнаружения искажения сигнала АЛС, причем его вход соединен с выходом блока сравнения, а выход - соединен с входом таймера задержки.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства.
Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации содержит установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки 1, аналого-цифровой преобразователь 2, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр 3, блок бланкирования 4, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр 5, линейный амплитудный детектор 6, децимирующее устройство 7, буфер 8, блок определения максимума 9, интерполирующее устройство 10, блок расчета границы зоны нечувствительности 11, блок с зоной нечувствительности 12, решающее устройство 13, блок расчета абсолютного значения сигнала 14, блок сравнения 15, блок ограничения снизу 16, первый ключ 17, второй ключ 18, таймер задержки 19 и блок обнаружения искажения сигнала АЛС 20.
Введение дополнительного блока позволяет повысить устойчивость приема сигнала АЛС за счет исключения его бланкирования при обнаружении его искажения.
Устройство работает следующим образом.
В приемных катушках 1 наводится ЭДС полезного сигнала и гармонических помех от высоковольтных ЛЭП, возникающих при движении локомотива в зоне влияния ЛЭП, а также импульсных помех, действующих в индуктивно-рельсовой линии канала АЛС. Сигнал с выхода приемных катушек 1 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, с выхода которого сигнал в цифровом виде подается на вход цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра 3. Фильтр 3 являясь полосовым фильтром подавляет низкочастотные и высокочастотные составляющих помех, расположенные вне рабочего диапазона канала АЛС. С выхода фильтра 3 сигнал поступает на вход блока расчета абсолютного значения сигнала 14, в котором вычисляется абсолютная величина мгновенных значений сигнала. Полученная таким образом величина поступает на первый вход блока сравнения 15. На второй вход блока сравнения 15 поступает величина с выхода блока ограничения снизу 16, полученная посредством ограничения снизу установленным минимальным значением величины, сформированной в интерполирующем устройстве 10.
Блок сравнения 15 при превышении уровня сигнала на его первом входе над порогом бланкирования (что имеет место при импульсной помехе или искажении сигнала АЛСН) формирует управляющий сигнал, который поступает на первый вход первого ключа 17 и блок обнаружения искажения сигнала АЛС 20. Управляющий сигнал с выхода блока сравнения 15 запирает первый ключ 17 и таким образом запрещает передачу сигнала с его второго входа, подключенного к выходу блока 3, на первый вход второго ключа 18. Таким образом, ключ 17 осуществляет бланкирование сигнала АЛС.
С момента включения приемника во время интервала времени, заданного таймером задержки 19, второй вход второго ключа 18, на который поступает сигнал с выхода цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра 3 (без бланкирования), соединяется с его выходом. По истечении заданного интервала времени по сигналу таймера задержки 19, поступающему на третий вход второго ключа 18, к выходу этого ключа подключается его первый вход, на котором присутствует сигнал с выхода первого ключа 17 (т.е. после бланкирования).
Появление на входе блока обнаружения искажения сигнала АЛС 20 четырех сигналов бланкирования в течение двух периодов несущей сигнала АЛС свидетельствует об искажении этого сигнала. В этом случае на выходе блока 20 появляется сигнал запрета бланкирования, поступающий на вход таймера задержки 19.
Таймер задержки 19 задает интервал времени, необходимый для предварительной оценки амплитуды сигнала, в течение которого бланкирование не производится (в течение этого интервала времени оценивается амплитуда небланкированного сигнала АЛС для повышения порога бланкирования и прекращения искажения сигнала АЛС вызванного бланкированием).
Таймер задержки 19 в течение этого интервала времени формирует на своем выходе и передает на третий вход ключа 18 кратковременный управляющий сигнал, по которому выход ключа 18 соединяется с его вторым входом (на этот вход поступает сигнал с выхода цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра 3). С выхода ключа 18 сигнал подается на вход цифрового нерекурсивного полосового фильтра 5, который подавляет составляющие вне рабочего диапазона частот полезного сигнала. С выхода цифрового нерекурсивного полосового фильтра 5 сигнал поступает на вход амплитудного детектора 6, который выделяет огибающую сигнала, поступающую на второй вход блока расчета границы зоны нечувствительности 11, вход де цимирующегоустройства 7 и второй вход блока с зоной нечувствительности 12. С выхода децимирующего устройства 7 огибающая сигнала со сниженной в восемь раз частотой дискретизации поступает на вход буфера 8 размером 320 ячеек. Первоначально содержимое всех ячеек буфера 8 равно нулю. На каждом такте огибающей сигнала происходит обновление данных в буфере 8 путем удаления отсчета из первой ячейки, сдвига оставшихся отсчетов на одну ячейку вниз и внесения в освободившуюся ячейку нового поступившего из децимирующего устройства 7 отсчета огибающей сигнала. В блоке определения максимума 9 определяется максимальное значение огибающей сигнала, которое подается на вход интерполирующего устройства 10, в котором частота дискретизации максимального значения огибающей сигнала увеличивается в восемь раз. С выхода интерполирующего устройства 10 максимальные значения огибающей сигнала, в соответствии с которыми определяется величина порога бланкирования, подаются через второй вход блока бланкирования 4 на вход блока ограничения снизу 16 и на первый вход блока расчета границы зоны нечувствительности 11.
На выходе блока расчета границы зоны нечувствительности 11 формируется сигнал, соответствующий текущему значению границы зоны нечувствительности, который поступает далее на первый вход блока с зоной нечувствительности 12. С целью снижения влияния помехи от ЛЭП, блок с зоной нечувствительности 12 осуществляет коррекцию огибающей сигнала, которая поступает на его второй вход с выхода линейного амплитудного детектора 6, в соответствии с текущим значением границы зоны нечувствительности, формируемым блоком расчета границы зоны нечувствительности 11.
С выхода блока с зоной нечувствительности 12 скорректированная огибающая сигнала поступает на вход решающего устройства 13, принимающего решение о наличии или отсутствии полезного сигнала.
Использование полезной модели позволит повысить устойчивость приема сигнала АЛС, что уменьшит количество сбоев в ее работе. В свою очередь, это позволит уменьшить задержки в движении поездов, уменьшить количество проверок бдительности машиниста (т.е. снизить нервно-психическую нагрузку на машиниста), что, в свою очередь, несомненно, повысит безопасность движения поездов.