СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ С КОНТРОЛЕМ БДИТЕЛЬНОСТИ МАШИНИСТА И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛОКОМОТИВА

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, и может быть использовано в системах автоматической локомотивной сигнализации.
Известно устройство, осуществляющее дешифрирование сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН) - дешифратор ДКСВ-1. Работа устройства основана на фиксации кодовых сигналов АЛСН, различения их путем последовательного счета числа импульсов и пауз в кодовом цикле, например, при помощи реле-счетчиков, и определению принятого из рельсов кодового сигнала по количеству возбужденных счетчиков к концу кодового цикла (см. М.И.Вахнин, В.И.Ильенков, Н.Ф.Котляренко, А.В.Шишляков, Путевая блокировка и авторегулировка, М., «Транспорт», 1974, с.333-344.).
Недостатком данного устройства является отсутствие встроенного скоростемера, устаревшая элементная база, отсутствие возможности добавления в устройство новых по функциональному назначению модулей. Устройство использует устаревший способ обработки сигналов, который не позволяет осуществлять дешифрирование кодового сигнала локомотивной сигнализации при нарушении цикловой синхронизации кодовых комбинаций.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков и функциональным возможностям является комплексное локомотивное устройство безопасности (патент RU №2248899 MПK B61L 25/04).
Недостатком данного устройства является:
- использование неоптимальных алгоритмов обработки сигналов автоматической локомотивной сигнализации, что не позволяет осуществлять дешифрирование сигналов с искаженными кодовыми комбинациями;
- невозможность осуществлять работу с двумя кабинами на локомотиве, используя одно локомотивное устройство;
- отсутствие возможности автоматического переключения на несущую частоту приема сигналов АЛСН;
Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности и безопасности работы системы автоматической локомотивной сигнализации с контролем бдительности машиниста и скорости движения локомотива (далее система).
Технический результат изобретения заключается:
- в дешифрировании сигналов АЛСН в случае нарушения цикловой синхронизации кодовых комбинаций, что повышает надежность работы системы;
- в возможности работы одной системы с двумя кабинами локомотива;
- в возможности осуществления автоматической настройки на несущую частоту 25 Гц, 50 Гц или 75 Гц.
- в возможности работы системы для определения местоположения как с системой GPS, так и с системой ГЛОНАСС для повышения надежности приема навигационной информации.
Поставленная задача достигается тем, что система автоматической локомотивной сигнализации с контролем бдительности машиниста и скорости движения локомотива, содержащая приемные локомотивные катушки и датчики давления, выходы которых соединены с входами модуля ввода аналоговых сигналов; датчики пути и скорости и рукоятки бдительности, выходы которых соединены с соответствующими входами модулей ввода дискретных сигналов; модуль цифровой обработки для осуществления дешифрирования сигналов АЛСН и АЛС-ЕН, выход которого соединен с входом модуля вывода, выполненным с возможностью вывода сигналов на устройство управления тормозами и на модуль индикации; модуль регистрации для приема сигналов спутниковой антенны и системную CAN-шину для обмена данными между модулями системы, согласно изобретению, содержит дополнительный модуль вывода, вход которого соединен с выходом модуля цифровой обработки, снабженным схемой выбора активной кабины локомотива, и дополнительный модуль индикации для передачи информации на вторую кабину локомотива, вход которого соединен с выходом дополнительного модуля вывода, и две дополнительные CAN-шины, подключенные раздельно к разным каналам модулей системы для обмена контрольными CRC-суммами, характеризующими работоспособность и исправность каналов системы, при этом системная CAN-шина подключена для обмена данными с внешними устройствами системы, а модуль цифровой обработки выполнен с возможностью осуществления корреляционного анализа и сравнения принятых сигналов АЛСН и АЛС-ЕН с образцовыми сигналами, принятия решения о значении сигналов рельсовой цепи и обеспечения автоматической настройки на несущую частоту.
Кроме того, модуль регистрации содержит приемник GPS/Глонасс для определения местоположения с использованием электронной карты, GSM модуль для удаленной телеметрии и WiFi модуль для связи с депо. На фиг.1 представлена структурная схема системы. На фиг.2 представлена структурная схема модуля цифровой обработки. Система имеет модульную структуру. Каждый модуль выполняет определенные функции, такие как: прием и дешифрирование сигналов АЛСН и АЛС-ЕН, их индикация машинисту, формирование фактической скорости движения поезда, индикация ее машинисту, индикация значений давлений в тормозном цилиндре, тормозной магистрали на основе показаний датчиков давления, управление при необходимости устройствами управления тормозами, а также проверка бдительности машиниста.
Система содержит вторичный источник питания (ВИП) 1 (фиг.1), модуль ввода аналоговых сигналов (МВАС) 2, модули ввода дискретных сигналов (МВДС) 3, 4, модуль цифровой обработки (МЦО) 5, основной 6 и дополнительный 7 модули ввода (MB), входы которых соединены с выходом МЦО 5, а их выходы соединены соответственно с входами основного модуля индикации 8 и дополнительного модуля индикации (МИ) 9. Выход приемных катушек 10 для приема сигналов АЛСН и АЛС-ЕН из рельсовой цепи и выход датчиков давления 11 соединены с входами МВАС 2, выход датчиков пути и скорости 12 соединен с входом МДВС 3 и выход рукоятки бдительности 13 соединен с входом МВДС 4. Вход каждого устройства управления тормозами (УУТ) 14, 15 соединен соответственно с выходом MB 6 и MB 7. Система также может быть снабжена модулем регистрации 16 (МР), содержащим флэш-накопитель, антенну GPS/Глонасс 17, модуль GSM 18, и модуль WiFi 19.
Модули системы взаимодействуют через набор CAN-интерфейсов.
Системная CAN- шина (CAN В) подключена для обмена данными с внешними устройствами системы. Две дополнительные CAN-шины (CAN A), подключены раздельно к разным каналам модулей системы для обмена контрольными CRC-суммами, характеризующими работоспособность и исправность каналов системы.
Модуль цифровой обработки является ключевым и наиболее важным функциональным блоком системы. Основными функциями МЦО 5 являются дешифрирование поступающего сигнала АЛСН и АЛС-ЕН, управление периферийными устройствами, такими как УУТ 14, 15, МИ 8, 9, локомотивным светофором, а также обработку данных поступающих от блоков МВДС 1, МВДС 2, МВАС, выдачу сигналов в системную CAN-шину, которая транслирует полученные данные в устройство сравнения, а также в дополнительные CAN-шины. МЦО 5 выполнен с возможностью осуществления корреляционного анализа и сравнения принятых сигналов АЛСН и АЛС-ЕН с образцовыми сигналами, принятия решения о значении сигналов рельсовой цепи и обеспечения автоматической настройки на несущую частоту. МЦО 5 также снабжен схемой выбора активной кабины локомотива.
Возможность безопасного функционирования модуля цифровой обработки сигналов целиком обеспечивается устройством сравнения, ключевым элементом безопасности всей системы. МЦО 5 имеет двухканальную структуру. Каждый канал (фиг.2) содержит последовательно соединенные блок цифро-аналогового преобразования 20, блок фильтрации сигнала 21, квадратурный приемник 22, блок построения числоимпульсного кода 23, блок дешифрирования сигнала 24, блок определения сигнала 25, блок передачи обработанного сигнала 26. Безопасность работы МЦО 5 достигается с помощью блока безопасного сравнения полученной информации 27.
Система работает следующим образом.
среза
cpeзa
Сигнал из рельсовой цепи через приемные катушки 10 АЛСН и АЛС-ЕН поступает на вход МВАС 2. С помощью операционных усилителей производится первичная фильтрация сигнала с целью исключения прохождения сигналов выше частоты среза f (f=2 кГц, частота среза может изменяться). После этого, нормализованный сигнал поступает на вход МЦО 5, в котором осуществляется дешифрирование кодового сигнала АЛСН и АЛС-ЕН, формирование показаний локомотивного светофора и предельно допустимой скорости, соответствующей данному показанию.
Сигнал от датчиков давления 11, которые расположены в тормозной магистрали, тормозном цилиндре и уравнительном резервуаре, поступают в МВАС 2. На основании показаний этих датчиков формируется значения давлений, характеризующие состояние тормозной системы. Значения давлений передаются в МЦО 5.
Сигналы от датчиков пути и скорости 12 поступают в МВДС 3. На основании этих сигналов формируется значение пройденного пути и фактической скорости поезда. С помощью МВДС 4 осуществляется контроль нажатия рукояток бдительности 13.
Все эти данные предаются в МЦО 5 для сравнения с допустимой скоростью, полученной на основании сигналов АЛСН и АЛС-ЕН и принятия решения для управления тормозной системой.
Модуль цифровой обработки сигналов работает следующим образом. Аналоговый сигнал от системы АЛСН поступает в блок цифро-аналогового преобразования 20 каждого из двух каналов, который осуществляет аналого-цифровое преобразование и передачу данных в блок фильтрации сигнала 21, где с помощью цифровых фильтров Баттерворта и Чебышева осуществляется выделение несущей на соответствующей частоте.
Далее отфильтрованный сигнал поступает на вход квадратурного приемника 22, который выделяет огибающую сигнала. Огибающая сигнала передается в блок построения числоимпульсного кода 23. Далее числоимпульсные коды поступают в блок дешифрирования сигнала 24, где осуществляется их распознавание. Полученные данные о сигнале светофора из дешифратора поступают в блок определения сигнала 25, который управляет светофором, и далее в блок передачи обработанного сигнала 26. Полученный результат передается в блок безопасного сравнения полученной информации 27, который производит сравнение результата по двум разным каналам, и в случае совпадения данных, передает их на интерфейсный модуль.
Также данные о скорости поступают в МИ 6 или в МИ 7 для отображения информации машинисту. Выбор модуля индикации зависит от того, какая кабина выбрана активной.
Отображение сигналов светофора в МИ 8 или в МИ 9, а также выдача управляющих воздействий на УУТ 14 или УУТ 15 осуществляется с помощью модулей вывода MB 6 и MB 7. Выбор активной кабины осуществляется при включении системы с помощью схемы выбора активной кабины локомотива, которой снабжен МЦО 5. Для этого выбирается канал
приема сигналов АЛСН и рабочий комплект МИ и MB.
Во внутреннюю встроенную флэш-память МР 16 осуществляется запись данных о текущем состоянии системы, флэш-память также содержит электронную карту пути. Текущее местоположение определяется с помощью GPS/Глонасс приемника. Обмен данными с депо осуществляется с помощью Wi-Fi модуля, удаленная телеметрия с помощью GSM модуля.
Использование заявляемого изобретения позволяет решить задачу повышения эффективности и безопасности работы системы автоматической локомотивной сигнализации с обеспечением контроля бдительности машиниста и скорости движения локомотива.