УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПАСНОГО СБЛИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ, СЛЕДУЮЩИХ В ОДНОМ НАПРАВЛЕНИИ

Полезная модель относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использована на железнодорожных единицах с целью повышения безопасности интервального регулирования движения поездов, а также для контроля появления отцепа на перегоне.
Из уровня техники известно устройство автоблокировки с тональными рельсовыми цепями и централизованным размещением оборудования (см. патент России №2287447 С2 кл. В61L 23/16). Устройство контролирует наличие подвижного состава, отцепа или повреждение железнодорожного полотна.
Недостатками этого устройства являются:
1) Определение наличия железнодорожной единицы на перегоне осуществляется с погрешностью равной длине блок-участка.
2) Невозможность определения скорости железнодорожной единицы на блок-участке.
3) Применение устройства только на участках с установленной длиной блок-участка.
Эти недостатки снижают надежность и безопасность управления движением, не позволяют повысить интенсивность движения поездов. Предлагаемое устройство обнаружения опасного сближения поездов устраняет недостатки устройства автоблокировки с тональными рельсовыми цепями. Достигается это за счет использования спутниковых радионавигационных систем, принципов беспроводной передачи информации на расстояние и эффекта Доплера.
Сущность заявленной модели состоит в определении опасного сближения поездов, следующих в одном направлении, путем анализа скорости их сближения, вычисленной двумя независимыми способами, а именно по доплеровской разности частот двух радиосигналов: сигнала
излучаемого передатчиком идущего впереди поезда, и сигнала принимаемого приемником идущего сзади поезда, а также по изменению расстояния между поездами за единицу времени, вычисляемому по координатам переднего вагона сзади идущего поезда и последнего вагона впереди идущего поезда, определенным спутниковой радионавигационной системой, и комплексирования скоростей, полученных двумя различными способами, с целью повышения вероятности правильного обнаружения опасного сближения поездов.
Полезная модель решает задачу повышения безопасности и интенсивности движения путем непрерывного контроля местоположения впереди идущего поезда.
При использовании устройства обнаружения опасного сближения поездов, идущих в одном направлении, достигается непрерывный контроль дальности между ними, а также повышение безопасности движения путем непрерывного контроля наличия отцепа на перегоне.
На рис.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства обнаружения опасного сближения поездов на перегоне. Поезд №1 является впереди идущим поездом. Положение его последнего вагона относительно идущего за ним поездом №2 контролируется совместной работой аппаратуры, установленной на поезде №1 и на идущем за ним поездом №2. Аппаратура контроля обнаружения опасного сближения поездов состоит из приемника спутниковой радионавигационной системы-1 и передатчика-2, установленных на поезде №1, а также приемника спутниковой навигационной системы-3 и приемника-4 установленных на поезде №2.
Приемник спутниковой радионавигационной системы-1 состоит из антенны-5 и блока приема и обработки информации-6. Приемник спутниковой радионавигационной системы-3, аналогичный по построению, и состоит из антенны-7 и блока приема и обработки сигналов-8.
Передатчик-2 состоит из опорного генератора с фазовой автоматической подстройкой частоты-9, предварительного усилителя-10, фазового манипулятора-11, усилителя мощности-12, направленной передающей антенны-13, посредством которой излучается радиосигнал-14 и обеспечивается развязка по направлениям движения поездов. Конструкция выполнена в виде одного функционального блока и располагается в одном корпусе.
Приемник-4 предназначен для приема сигнала-14 и состоит из приемной антенны-15, опорного генератора с фазовой автоматической подстройкой частоты-16, преселлектора-17, усилителя промежуточной частоты-18, ограничителя амплитуды-19, синхронных детекторов-20, 21, решающего устройства-22. Конструкция выполнена в виде одного функционального блока и располагается в одном корпусе.
На рис.2. изображена структурная схема решающего устройства-22, которое состоит из блока вычисления географических координат-23, дешифратора-24, блока вычисления координат-25, блока вычисления скорости сближения по координатам-26, блока вычисления скорости сближения по частоте доплеровского сдвига-27, устройства комплексирования-28. Конструкция выполнена в виде одного функционального блока и располагается в одном корпусе.
Информация о координатах поезда №1 передается на поезд №2 путем излучения через антенну-13 фазоманипулированных высокочастотных колебаний-14, предварительно сформированных из высокостабильных колебаний опорного генератора-9, синхронизируемого колебаниями с синтезатора частот блока приема и обработки информации-6, усиленных в предварительном усилителе-10, подвергшихся фазовой манипуляции в фазовом манипуляторе-11, на второй вход которого поступают видеосигналы с выхода блока приема и обработки информации-6, представляющих собой псевдослучайную последовательность, соответствующую коду передаваемых координат, и усиленных до заданной мощности в усилителе мощности-12.
Сигнал-14 принимается приемной антенной-15, установленной на поезде №2. В преселекторе-17 происходит предварительное усиление сигнала, предварительная частотная селекция и преобразование частоты сигнала с использованием опорного генератора с фазовой автоматической подстройкой частоты-16, который синхронизируется высокостабильными колебаниями с синтезатора частоты блока приема и обработки информации-8. В усилителе промежуточной частоты-18 происходит выделение спектра принятого сигнала фильтром с амплитудочастотной характеристикой квазипрямоугольного вида и усиление его до уровня, при котором возможна работа синхронных детекторов-20, 21.
∂
Колебания с ограничителя амплитуды-19 поступают на синхронный детектор-21. Одновременно на синхронный детектор-21 поступают высокостабильные опорные колебания с синтезатора частот блока приема и обработки информации-8. Выходным сигналом синхронного детектора-21 является напряжение U:
,
где k - крутизна статической характеристики синхронного детектора-20,
∂
F- доплеровский сдвиг частоты сигнала-14, принимаемого приемником-4, возникающий вследствие взаимного радиального перемещения передатчика-2 и приемника-4
;
где λ - длина волны сигнала-14, излучаемого передатчиком-2 через направленную антенну-13.
1
1
На синхронный детектор-20 одновременно поступают фазоманипулированные сигналы с ограничителя амплитуды-19 и опорные колебания с синтезатора частот блока приема и обработки информации-8. На выходе синхронного детектора-20 в результате демодуляции фазоманипулированного сигнала образуется псевдослучайная последовательность видеоимпульсов П(φ,λ), которые сохраняют
информацию о координатах поезда №1. Данные с синхронных детекторов-20, 21 подаются на решающее устройство-22. В решающем устройстве-22 происходит:
1
1
1
1
а) декодирование псевдослучайной последовательности П(φ,λ) и определение географических координат φ, λ поезда №1;
11
12
11
12
1
2
б) фиксирование географических координат широты φ и φ, долготы λ и λ поезда №1 соответственно в моменты времени t и t;
21
22
21
22
1
2
в) фиксирование по данным из блока приема и обработки информации-8, географических координат широты φ и φ, долготы λ и λ поезда №2 соответственно в моменты времени t и t;
11
12
21
22
11
12
21
22
11
12
21
22
1
2
г) Пересчет географических координат φ, φ, φ, φ, λ, λ, λ, λ в проекции x, х, x, xпо направлению участка пути движения соответственно поездов №1 и №2 и соответственно для моментов времени t и t;
д) расчет скорости сближения поезда №1 и поезда №2 по формуле
1
11
12
где Δх=x-x перемещение поезда №1 за промежуток времени Δt,
2
21
22
Δх=x-x перемещение поезда №2 за промежуток времени Δt;
2
1
i
x
x
i
Δt=t-t промежуток времени между двумя последующими вычислениями скорости сближения и выбирается из условия, что х≫σ, где σ - среднеквадратическая погрешность определения координат х, i=1; 2;
е) расчет скорости сближения двух железнодорожных единиц согласно формулам (1) и (2)
;
*
сбл
ж) комплексирование скорости сближения, вычисленной по формулам (3) и (4), методом оптимальной фильтрации и определение оценки скорости сближения V  поезда №1 и поезда №2;
з) определение расстояния S между последним вагоном поезда №1 и первым вагоном поезда №2 по формуле
,
1
2
m
где х и х координаты вдоль направления участка пути движения соответственно поездов №1 и №2 в момент времени t, где m>0 - целое число.
*
сбл
По значению оценки скорости сближения V  поездов №1 и №2, а также по расстоянию S между ними в соответствии с требованиями безопасности принимается решение о дальнейшем режиме движения поезда №2.