ГЕНЕРАТОР КОДОВ КОДОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БЛОКИРОВКИ
CODE ELECTRONIC LOCKING CODE GENERATOR

Заявляемое изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, особенно в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.
Известен патент Российской Федерации №2550795, МПК B61L 23/16, приоритет от 23 июня 2014 года, публикация от 10 мая 2015 года на изобретение: "Система интервального регулирования движения поездов на перегоне", содержащая рельсовые цепи путевых участков, в аппаратуру контроля каждого из которых входит блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации, первый порт микроконтроллерного модуля которого соединен с его выходом и через блок сопряжения подключен к началу рельсовой линии путевого участка, второй порт микроконтроллерного модуля соединен с портом данных приемопередатчика, который через радиоканалы цифровой связи и путевые приемопередатчики аппаратуры контроля соседних путевых участков связан с бортовыми приемопередатчиками локомотивов поездов, находящихся в пределах зоны устойчивой радиосвязи с ближайшими к ним путевыми приемопередатчиками и с приемопередатчиками аппаратуры постов электрической централизации, прилегающих к перегону станций. Все локомотивы поездов, обращающиеся на перегонах, оборудованы комплексным устройством безопасности, порт данных которого соединен через бортовой интерфейс с портом данных бортового приемопередатчика локомотива, при этом порт данных приемопередатчика аппаратуры поста электрической централизации соединен с портом данных ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера. В блок сопряжения введено средство для тестирования, а в блок генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации введен аналого-цифровой преобразователь, выходы аналого-цифрового преобразователя, соединены с входами микроконтроллерного модуля, первый и второй входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым контрольными выходами средства для тестирования, первый вход которого подключен к вторичной обмотке трансформатора тока. Через первичную обмотку трансформатора тока выход блока генератора кодов систем автоматической локомотивной сигнализации соединен с началом рельсовой линии путевого участка, к которой подключен второй вход средства для тестирования. К ЭВМ автоматизированного рабочего места поездного диспетчера подключен программный модуль интеллектуального анализа работоспособности аппаратуры, а в ее блок памяти записана база данных о допустимых значениях токов и напряжений на входе рельсовых линий путевых участков и результатов периодического самотестирования аппаратуры питающих концов путевых участков.
Известен патент Российской Федерации №2453461, МПК B61L 23/16, приоритет от 18 февраля 2011 года, публикация 20 июня 2012 года на изобретение: "Устройство для передачи сигналов в рельсовую цепь", содержащее последовательно соединенные источник амплитудно-модулированного сигнала, блок коррекции уровня сигнала, предварительный усилитель, блок ручной регулировки выходного напряжения и блок стабилизации уровня сигнала, выходной усилитель с источником питания. Выход выходного усилителя, являющийся первым выходом устройства для подключения к рельсовой цепи, соединен со вторым входом блока стабилизации уровня сигнала. Выход блока стабилизации уровня сигнала подключен к управляющему входу блока коррекции уровня сигнала. Управляющий вход блока стабилизации уровня сигнала является входом для приема сигнала управления от приемника рельсовой цепи. В устройство введены блок памяти, анализатор параметров сигнала, измерители несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала, первый ключевой элемент, формирователь сигнала блокировки, второй ключевой элемент и блок связи, выход которого является вторым выходом устройства для передачи информации в систему удаленного мониторинга. Выходы измерителей несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала и блок памяти соединены с соответствующими входами анализатора параметров сигнала, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к управляющему входу первого ключевого элемента, через который источник питания соединен с выходным усилителем, к входу формирователя сигнала блокировки, подключенного выходом к входу блокировки выходного усилителя, к управляющему входу второго ключевого элемента, включенного между вторым выходом блока ручной регулировки выходного напряжения и сигнальным входом выходного усилителя, и к входу блока связи, входы блока памяти, измерителей несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала соединены с выходом выходного усилителя, а управляющий вход блока памяти подключен к первому выходу блока ручной регулировки выходного напряжения.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является техническое решение, описанное в патенте Российской Федерации №2127685, МПК B61L 23/16, приоритет от 14 июля 2007 года, публикация 20 марта 1999 года на изобретение: "Рельсовая цепь", в котором передающая часть устройства содержит один из датчиков кодов, элемент запуска, генератор тактовой частоты, модулятор, первый вход которого соединен с генератором несущей частоты, а выход - через усилитель и фильтр - с рельсовыми нитями на одном конце. Устройство также снабжено блоком синхронизации и элементом защиты от дробления, выход которого соединен со вторым входом модулятора, выход которого соединен со входом элемента запуска, выход которого соединен со входом устройства синхронизации и с одним из входов датчика кодов, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами элемента защиты от дробления, третий вход которого и второй вход датчика кодов соединены с выходом генератора тактовой частоты.
Недостатком известного устройства является недостаточно высокая защищенность генератора кодов при появлении импульсных перенапряжений, возникающих в условиях сложной электромагнитной обстановки, что приводит к отказу, связанному с неправильной выдачей кодов.
Задачей заявляемого в качестве изобретения технического решения является создание генератора кодов, обладающего более высокой устойчивостью в работе при воздействии импульсных перенапряжений, возникающих в условиях сложной электромагнитной обстановки.
Поставленная задача решается тем, что генератор кодов кодовой электронной блокировки, включающий входное устройство и элемент запуска, согласно изобретению дополнительно содержит микро-ЭВМ, первый, второй и третий входы которой, являющиеся входами генератора кода импульсов запуска, соединены с первым, вторым и третьим выходами входного устройства, первый, второй и третий входы которого соединены с первым, вторым и третьим выходами первой платы защиты, входы которой являются входами "КЖ", "Ж", "З" и "К", первый выход микро-ЭВМ, являющийся первым выходом генератора кода импульсов запуска, соединен с элементом контроля кодовых импульсов, выход которого подключен к входам первого и второго тиристорных коммутаторов, первый и второй выходы которых соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами второй платы защиты, пятый, шестой и седьмой входы которой подключены соответственно к выходам первого, второго и третьего коммутаторов, входы которых подключены к второму, третьему и четвертому выходам микро-ЭВМ, являющимся первым, вторым и третьим выходами генератора дополнительных сигналов, четвертый выход которого является входом сброса микро-ЭВМ, вход генератора дополнительных сигналов подключен к выходу генератора кода импульсов запуска, пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы микро-ЭВМ, являющиеся выходами генератора кода импульсов запуска, соединены соответственно с элементом запуска импульсов, выполненным в виде четырех ячеек запуска импульсов кода, первая из которых соединена первым входом с пятым выходом микро-ЭВМ, вторым входом подключена к четвертому выходу первой платы защиты, третий вход первой ячейки запуска импульсов кода является входом частотного сигнала 100 Гц, вторая ячейка запуска импульсов кода подключена первым входом к шестому выходу микро-ЭВМ, второй вход второй ячейки запуска импульсов кода объединен с вторым входом третьей ячейки запуска импульсов кода и подключен к второму входу входного устройства, третьи входы второй и третьей ячеек запуска импульсов кода являются входами частотного сигнала 100 Гц, первый вход третьей ячейки запуска импульсов кода подключен к седьмому выходу микро-ЭВМ, а восьмой выход микро-ЭВМ подключен к первому входу четвертой ячейки запуска импульсов кода, второй вход которой подключен к третьему входу входного устройства, третий вход четвертой ячейки запуска импульсов кода является входом частотного сигнала 100 Гц, выходы четырех ячеек запуска импульсов кода объединены и подключены к второму входу элемента контроля кодовых импульсов, при этом выходы второй платы защиты являются выходами 1, 2, "Ж", "КЖ", "КП", а также подключены к входам блока питания, выходы которого обеспечивают соответствующие напряжения и частотный сигнал для заряда конденсаторов ячеек запуска.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема генератора кодов.
Предлагаемый генератор кодов кодовой электронной блокировки (фиг. 1)
содержит входное устройство 1, микро-ЭВМ 2, выполняющую функции генератора кода и импульсов запуска 2.1, Первый, второй и третий входы микро-ЭВМ 2, являющиеся входами генератора кода и импульсов запуска 2.1 соединены с первым, вторым и третьим выходами входного устройства 1, первый, второй и третий входы которого соединены с первым, вторым и третьим выходами первой платы защиты 14.1, входы которой являются входами "КЖ", "Ж", "З" и "К". Первый выход микро-ЭВМ 2, являющийся первым выходом генератора кода и импульсов запуска 2.1 соединен с элементом контроля кодовых импульсов 7, выход которого подключен к входам первого 8 и второго 9 тиристорных коммутаторов. Первый и второй выходы тиристорных коммутаторов 8, 9 соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами второй платы защиты 14.2, пятый, шестой и седьмой входы которой подключены соответственно к выходам первого коммутатора 10, второго коммутатора 11 и третьего коммутатора 12, входы которых подключены к второму, третьему и четвертому выходам микро-ЭВМ 2, выполняющей функции генератора дополнительных сигналов и СБРОС 2.2, и являющимися первым, вторым и третьим выходами генератора дополнительных сигналов 2.2, четвертый выход которого является входом сброса микро-ЭВМ. Вход генератора дополнительных сигналов 2.2 подключен к выходу генератора кода и импульса запуска 2.1. Пятый, шестой, седьмой и восьмой выходы микро-ЭВМ 2, являющиеся выходами генератора кода и импульсов запуска 2.1, соединены соответственно с элементом запуска импульсов, выполненным в виде четырех ячеек запуска импульсов кода, первая из которых 3 соединена первым входом с пятым выходом микро-ЭВМ 2, вторым входом подключена к четвертому выходу первой платы защиты 14.1, а третий вход первой ячейки запуска импульсов кода 3 является входом частотного сигнала 100 Гц. Вторая ячейка запуска импульсов кода 4 подключена первым входом к шестому выходу микро-ЭВМ 2, второй вход второй ячейки запуска импульсов кода 4 объединен с вторым входом третьей ячейки запуска импульсов кода 5 и подключен к второму входу выходного устройства 1, третьи входы второй 4 и третьей 5 ячеек запуска импульсов кода являются входами частотного сигнала 100 Гц. Первый вход третьей ячейки 5 запуска импульсов кода подключен к седьмому выходу микро-ЭВМ 2, а восьмой выход микро-ЭВМ 2 подключен к первому входу четвертой ячейки 6 запуска импульсов кода, второй вход которой подключен к третьему входу входного устройства 1. Третий вход четвертой ячейки запуска импульсов кода 6 является входом частотного сигнала 100 Гц. Выходы четырех ячеек 3, 4, 5 и 6 запуска импульсов кода объединены и подключены к второму входу элемента контроля кодовых импульсов 7.Выходы второй платы защиты 14.2 являются выходами 1, 2, "Ж", "КЖ", "КП", а также подключены к входам блока питания 13, выходы которого обеспечивают соответствующие напряжения и частотный сигнал для заряда конденсаторов ячеек запуска.
Входное устройство 1 обеспечивает гальваническую развязку и преобразование уровней управляющих сигналов генератора кодов к уровню сигналов микро-ЭВМ 2.
Микро-ЭВМ 2 по сигналам управления формирует кодовые импульсы, импульсы запуска 2.1, импульсы дополнительных выходов Ж, КЖ, КП и сигнал СБРОС 2.2. Сброс формируется в начале каждого кодового цикла.
Ячейки запуска 3-6 обеспечивают периодический заряд динамической ячейки памяти элемента контроля кода, разрешая прохождение импульсов кодов от микро-ЭВМ 2 на тиристорные коммутаторы 8, 9, что обеспечивает исключение перерождения кода в более разрешающий (выдача дополнительных импульсов).
Элемент контроля кодовых импульсов 7 предназначен для исключения устойчивого перерождения кода в более значащий по сравнению с разрешенным.
Тиристорные коммутаторы 8, 9 обеспечивают формирование в рельсовой цепи кодовых сигналов путем коммутации цепей питания рельсовой цепи частотой 50 Гц или 25 Гц.
Коммутаторы 10-12 обеспечивают гальваническую развязку цепей микро-ЭВМ и формирование в нагрузке сигналов "КЖ", "Ж" и "КП". Выход "КЖ" используется на ограждающий переезд в сигнальных установках, выход "КП" используется для включения реле для кодирования рельсовой цепи при движении в неправильном направлении, выход "Ж" используется на предвходной установке для организации мигающего показания на светофоре.
Блок питания 13 выдает необходимые для работы генератора кодов напряжения +5 В. +10 В, -24 В и сигнал частотой 100 Гц для заряда конденсаторов ячеек запуска.
Платы защиты 14.1 и 14.2 повышают стойкость генератора кодов к грозовым и коммутационным перенапряжениям, защита установлена по всем входам/выходам устройства.
Генератор кодов работает следующим образом.
Микро-ЭВМ 2, после поступления сигнала СБРОС, на основе управляющих сигналов, поступающих с выхода входного устройства 1, формирует кодовый сигнал, заполненный импульсами 10 кГц; короткий импульс запуска в начале кодовых импульсов" КЖ", "К"; короткий импульс запуска в начале первого импульса кода "Ж"; короткий импульс запуска в начале второго импульса кода "Ж"; короткий импульс запуска в начале всех импульсов кода "З"; непрерывный код "Ж", используемый на предвходной установке для организации мигающего показания на светофоре; импульсы "КЖ", используемые на ограждающий переезд сигнальной установке для импульсного включения реле на сигнальных установках, ограждающих переезд; импульсов "КП" для импульсного включения реле при кодировании навстречу поезду при движении в неправильном направлении. В микро-ЭВМ 2 предусмотрена защита от сбоя и зависания путем подачи внутреннего сигнала СБРОС. Элемент контроля кодовых импульсов 7 представляет собой динамическую ячейку памяти, которая включается импульсом запуска и работает до тех пор, пока на ее вход поступает частота 10 кГц, то есть на время кодового импульса. Если по каким-либо причинам произойдет перерыв в поступлении импульсов 10 кГц более 300-400 мкс, ячейка сбрасывается в исходное состояние до поступления очередного импульса запуска. Таким образом, исключаются дробления кодового импульса. Выходной сигнал с элемента контроля кодовых импульсов 7 подается затем на тиристорные коммутаторы 8, 9. Четыре ячейки запуска 3-6 выполнены одинаково и представляют собой конденсаторный преобразователь. Конденсатор ячейки с частотой 100 Гц с фиксированной постоянной времени заряжается через тиристорный коммутатор до достаточного для запуска ячейки памяти уровня (время заряда около 0, 75 с для ячеек "К" и "КЖ"), затем через выходной тиристор, включаемый импульсом запуска от микро-ЭВМ 2, разряжается конденсатор динамической ячейки памяти элемента контроля кодовых импульсов 7. Очередной запуск может произойти только после следующего заряда конденсатора, то есть не ранее 0, 75 с, что соответствует периодичности следования импульсов кодов "КЖ", "К". Вторая 4 и третья 5 ячейки запуска импульсов кода запускаются с периодичностью около 1.5 с. Условием для прохождения импульсов 100 Гц на ячейку запуска является подача входных напряжений на соответствующий управляющий вход. Для кода "КЖ" напряжение должно быть подано на вход" К" и "КЖ" одновременно. Силовые элементы тиристорных коммутаторов 8, 9 представляют собой включенные встречно-параллельно силовые тиристоры со схемой гальванической развязки по цепям управления. Коммутаторы дополнительных выходов 10-12 содержат оптрон и силовой транзистор. Блок питания 13 запитан пульсирующим постоянным напряжением 14±2 В. Это напряжение 100 Гц используется для зарядки конденсаторов ячеек запуска. Все необходимые питающие напряжения получаются с помощью маломощных DC/DC преобразователей. Платы защиты 14.1 и 14.2 выполнены с использованием супрессоров и разрядников и имеют отдельную клемму заземления, исключающую проникновение помех на корпус изделия.
Заявляемое в качестве изобретения техническое решение в отличие от ближайшего аналога обладает более высокой устойчивостью в работе при воздействии импульсных перенапряжений, возникающих в условиях сложной электромагнитной обстановки, так как применена схема питания через внешний понижающий трансформатор (220 В и 14 В), снижающий воздействие помех по цепи питания. В устройстве предусмотрена схема сброса в начале каждого кодового цикла, которая гарантирует устойчивую работу микро-ЭВМ. Все входы и выходы устройства подключены к плате защиты, ограничивающей уровень внешних перенапряжений на допустимом уровне.