Устройство для передачи сигнала в рельсовую цепь


 


Владельцы патента RU 2453461:

Кравцов Алексей Юрьевич (RU)
Балуев Николай Николаевич (RU)
Каменев Александр Иванович (RU)
Ободовский Юрий Васильевич (RU)
Минаков Виктор Семёнович (RU)
Клюзко Владимир Анатольевич (RU)
Насонов Геннадий Фёдорович (RU)
Шевцов Сергей Александрович (RU)
Згура Константин Владимирович (RU)

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности, в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях. Устройство содержит 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 усилителя соединен со вторым входом блока стабилизации уровня сигнала, а выход блока стабилизации уровня сигнала подключен к управляющему входу блока коррекции уровня сигнала. 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. 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. Достигается повышение безопасности работы устройства, за счет его блокировки при возникновении неисправностей, обуславливающих несоответствие параметров устройства заданным значениям, и расширение функциональных возможностей, за счет передачи информации о параметрах устройства в систему удаленного мониторинга. 1 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности, в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Известно устройство для передачи амплитудно-модулированного сигнала в рельсовую цепь, содержащее тракт формирования модулированного сигнала с кварцевой стабилизацией частоты, предварительный усилитель, блок ручной регулировки выходного напряжения и выходной усилитель, подключенный к началу рельсовой цепи (Технические условия на Генератор тональных рельсовых цепей ГП31Ц ТУ 32 ЦШ 3975-2001). Недостатком этого устройства является зависимость уровня сигнала на выходе устройства, установленного при ручной регулировке, от величины напряжения источника питания, изменения температуры окружающей среды и других дестабилизирующих факторов. Причем уровень выходного сигнала устройства передачи сигналов в рельсовую цепь изменяется в большей степени, чем напряжение источника питания. Такая нестабильность серьезно ухудшает условия обеспечения шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи.

Известно устройство для передачи сигнала в рельсовую цепь, принятое в качестве прототипа, содержащее последовательно соединенные источник амплитудно-модулированного сигнала, блок коррекции уровня сигнала, предварительный усилитель, блок ручной регулировки выходного напряжения и блок стабилизации уровня сигнала, а также выходной усилитель с источником питания, выход усилителя является выходом устройства для подключения к рельсовой цепи, причем управляющий вход блока коррекции уровня сигнала подключен к второму выходу блока стабилизации уровня сигнала, при этом выходной усилитель подключен выходом к второму входу блока стабилизации уровня сигнала, а входом - к второму выходу блока ручной регулировки выходного напряжения, управляющий вход блока стабилизации уровня сигнала является входом для подачи сигнала управления от приемника рельсовой цепи (RU 2310572 C1, B61L 23/16, 20.11.07).

В прототипе за счет применения блока стабилизации уровня сигнала автоматически обеспечивается на выходе устройства уровень сигнала, необходимый по условиям выполнения нормального, шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи.

Однако в прототипе при неисправностях хотя бы одного из элементов: источника амплитудно-модулированного сигнала и блока стабилизации уровня сигнала на выходе устройства возможно появление сигнала, у которого хотя бы один из параметров: уровень сигнала, частота модуляции и несущая частота, отличаются от номинальных значений, что противоречит требованиям по обеспечению безопасности движения поездов. Недостатком прототипа является и отсутствие в нем средства для передачи необходимого объема информации о текущем состоянии устройства для своевременного принятия решения о его замене в случае возникновения неисправностей, что ухудшает условия технического обслуживания.

Технический результат изобретения заключается в повышении безопасности работы устройства, за счет его блокировки при возникновении неисправностей, обуславливающих несоответствие параметров устройства заданным значениям, и в расширении функциональных возможностей, за счет передачи информации о параметрах устройства в систему удаленного мониторинга.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для передачи сигнала в рельсовую цепь, содержащем 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, а выход блока стабилизации уровня сигнала подключен к управляющему входу блока коррекции уровня сигнала, при этом управляющий вход блока стабилизации уровня сигнала является входом для приема сигнала управления от приемника рельсовой цепи, согласно изобретению в него 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 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.

В результате анализа патентной и научно-технической информации не выявлено аналогичных устройств для передачи сигнала в рельсовую цепь с вышеперечисленной совокупностью признаков, позволяющих обеспечить безопасную работу устройства для передачи сигнала в рельсовую цепь при появлении неисправностей в схеме или программном обеспечении и расширение функциональных возможностей, за счет передачи информации о параметрах устройства в систему удаленного мониторинга.

Таким образом, заявляемое изобретение является новым и может быть использовано в современных системах автоблокировки и электрической централизации.

Сущность изобретения поясняется фигурой 1, на которой изображена функциональная схема устройства для передачи сигнала в рельсовую цепь.

Устройство для передачи сигнала в рельсовую цепь содержит последовательно соединенные источник 1 амплитудно-модулированного сигнала, блок 2 коррекции уровня сигнала, предварительный усилитель 3, блок 4 ручной регулировки выходного напряжения и блок 5 стабилизации уровня сигнала, выходной усилитель 6 с источником 7 питания, выход выходного усилителя 6, являющийся первым выходом устройства для подключения к рельсовой цепи, соединен со вторым входом блока 5 стабилизации уровня сигнала, а выход блока 5 стабилизации уровня сигнала подключен к управляющему входу блока 2 коррекции уровня сигнала, при этом управляющий вход блока 5 стабилизации уровня сигнала является входом для приема сигнала управления от приемника рельсовой цепи (на чертеже не показано), блок 8 памяти, анализатор 9 параметров сигнала, измерители несущей частоты (10), частоты модуляции (11) и уровня выходного сигнала (12), первый ключевой элемент 13, формирователь 14 сигнала блокировки, второй ключевой элемент 15 и блок 16 связи, выход которого является вторым выходом устройства для передачи информации в систему удаленного мониторинга, выходы измерителей (10, 11 и 12) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала и блок 8 памяти соединены с соответствующими входами анализатора 9 параметров сигнала, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены, соответственно, к управляющему входу первого ключевого элемента 13, через который источник питания 7 соединен с выходным усилителем 6, к входу формирователя 14 сигнала блокировки, подключенного выходом к входу блокировки выходного усилителя 6, к управляющему входу второго ключевого элемента 15, включенного между вторым выходом блока 4 ручной регулировки выходного напряжения и сигнальным входом выходного усилителя 6, и входу блока 16 связи, входы блока памяти, измерителей (10, 11 и 12) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала соединены с выходом выходного усилителя 6, а управляющий вход блока памяти подключен к первому выходу блока ручной регулировки выходного напряжения.

В нормальном состоянии при свободности рельсовой линии возможны два режима работы устройства для передачи сигнала в рельсовую цепь.

1. На выходе выходного усилителя 6 установлен уровень сигнала, соответствующий расчетному диапазону значений сигнала на входе путевого приемника (на схеме не показан) рельсовой цепи. В этом случае на управляющем входе блока 5 стабилизации уровня сигнала отсутствуют команды управления от приемника рельсовой цепи.

2. На выходе выходного усилителя 6 установлен уровень сигнала, не соответствующий расчетному диапазону значений сигнала на входе путевого приемника рельсовой цепи. В этом случае на управляющем входе блока 5 стабилизации уровня сигнала присутствуют команды управления от приемника рельсовой цепи.

При первом режиме устройство работает следующим образом.

Амплитудно-модулированный сигнал, генерируемый источником 1, передается через последовательно соединенные блок 2 коррекции уровня сигнала, предварительный усилитель 3 и второй выход блока 4 ручной регулировки выходного напряжения на сигнальный вход выходного усилителя 6. (При исправном устройстве передачи сигнала в рельсовую цепь ключевые элементы 13 и 15 открыты, формирователь 14 сигнала блокировки выключен).

С помощью блока 4 ручной регулировки выходного напряжения устанавливается максимальный допустимый в соответствии с технической документацией уровень сигнала Uвыxо на выходе выходного усилителя 6. Это напряжение не должно изменяться под действием дестабилизирующих факторов: напряжения источника питания, температуры окружающей среды и др.

В момент окончания ручной регулировки на первом выходе блока 4 ручной регулировки выходного напряжения формируется короткий сигнал, обеспечивающий запись значения напряжения, снимаемого с выхода выходного усилителя 6, в блоке 5 стабилизации уровня сигнала и в блоке 8 памяти, в котором также хранятся номинальные значения несущей частоты Fно и частоты модуляции Fмо, установленные при настройке. Это напряжение соответствует точному значению Uвыxо уровня выходного сигнала и используется в качестве опорного напряжения при регулировании и контроле безопасной работы устройства передачи сигнала в рельсовую цепь.

После окончания команды записи выключается сигнал на первом выходе блока 4 ручной регулировки выходного напряжения, и схема регулирования блока 5 стабилизации уровня сигнала начинает стабилизировать выходное напряжение сигнала выходного усилителя 6, подаваемое в рельсовую цепь на том уровне, который был установлен в процессе ручной регулировки (блок 5 стабилизации может быть реализован, например, по схеме, приведенной в патенте RU 2310572).

В блоке 5 стабилизации уровня сигнала напряжение Uвыxо через второй вход записывается в два устройства памяти: долговременное запоминающее устройство уровня ручной регулировки ЗУРР и в запоминающее устройство текущей управляемой памяти ЗУТУП, кроме того, в блоке 5 стабилизации уровня сигнала содержатся умножитель и цифровой компаратор (на схеме не показано).

Стабилизация уровня сигнала для устранения влияния температуры и напряжения питания устройства передачи сигнала в рельсовую цепь на параметры выходного сигнала осуществляется по типовой схеме автоматического регулирования с цепью обратной связи, включенной между выходом выходного усилителя 6 и управляющим входом блока 2 коррекции уровня сигнала. Цепь обратной связи (на схеме не показано) содержит пиковый детектор и схему сравнения. На выходе пикового детектора формируется постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде выходного сигнала на выходе выходного усилителя 6. Это напряжение сравнивается в блоке 5 стабилизации уровня сигнала с опорным напряжением, зафиксированным в долговременном запоминающем устройстве ЗУРР. Управляющий сигнал, формируемый в результате сравнения, подается на управляющий вход блока 2 коррекции уровня сигнала, устраняющего возникшее отклонение уровня выходного сигнала на выходе выходного усилителя 6 от запомненного значения. Благодаря этому исключается влияние температуры окружающей среды и других дестабилизирующих факторов на величину напряжения, установленного на выходе выходного усилителя 6.

При втором режиме устройство передачи сигнала в рельсовую цепь работает следующим образом.

Если уровень сигнала на входе путевого приемника рельсовой цепи не соответствует расчетному диапазону значений сигнала, на управляющий вход блока 5 стабилизации уровня сигнала подаются команды о необходимости коррекции уровня сигнала на выходе выходного усилителя 6.

Получив команду на коррекцию уровня сигнала, установленного в запоминающем устройстве текущей управляемой памяти ЗУТУП, блок 5 стабилизации уровня сигнала вырабатывает команду на умножение этого значения на коэффициент коррекции, и результат умножения записывает обратно в ЗУТУП. Коэффициент коррекции (КК) может принимать два значения: одно из них больше единицы, например, КК=1,05, если от приемника рельсовой цепи получена команда на увеличение сигнала на выходе выходного усилителя 6, или - меньше единицы, например, КК=0,95, если от приемника рельсовой цепи получена команда на уменьшение сигнала на выходе выходного усилителя 6. В результате этой операции текущее значение уровня опорного сигнала в запоминающем устройстве текущей управляемой памяти ЗУТУП увеличится или уменьшится на 5%.

Управляющий сигнал, формируемый в результате сравнения, подается на управляющий вход блока 2 коррекции уровня сигнала, обеспечивающего увеличение или уменьшение уровня сигнала на выходе выходного усилителя 6. Процедура корректировки уровня сигнала на выходе выходного усилителя 6 продолжается до тех пор, пока не исчезнет сигнал на управляющем входе блока 5 стабилизации о необходимости корректировки напряжения на выходе выходного усилителя 6, вследствие того, что уровень сигнала на входе приемника рельсовой цепи оказался в расчетном диапазоне значений, либо до того момента, когда уровень напряжения на выходе выходного усилителя 6 достигнет значения Uвыxо.

В процессе регулировки уровень сигнала, записываемый в запоминающее устройство текущей управляемой памяти ЗУТУП UЗУТУП, сравнивается с максимально допустимым значением сигнала Uвыxо, хранящимся в долговременном запоминающем устройстве уровня ручной регулировки ЗУРР. Коррекция уровня сигнала возможна только при соблюдении условия:

UЗУТУП≤Uвыxо

За соблюдением этого условия следит цифровой компаратор. Он запрещает отработку команд на увеличение уровня сигнала на выходе выходного усилителя 6 при нарушении приведенного выше условия, благодаря чему исключается возможность появления сигнала с уровнем, превышающим максимально допустимое значение, установленное в соответствии с технической документацией.

В соответствии с требованиями безопасности, максимальный уровень сигнала Uвыx на выходе усилителя 6 не должен превышать значения Uвыxо, установленного при ручной регулировке. Однако при выходе из строя блока 5 стабилизации уровня сигнала, условие Uвыx≤Uвыxо может быть нарушено, вследствие чего не будут выполняться условия, необходимые для обеспечения шунтового и контрольного режимов работы рельсовой цепи, что является опасным отказом, так как может привести к получению ложной информации о свободности фактически занятого участка пути. К аналогичному результату может привести неисправность блока 1, в результате которой частота генерируемого им сигнала может попасть на частоту соседнего канала рельсовой цепи. При отсутствии информации о появившихся неисправностях, они могут обнаруживаться эксплуатационным персоналом с большим опозданием.

Для устранения указанных недостатков устройство для передачи сигнала в рельсовую цепь содержит блоки, обеспечивающие защиту от опасных отказов и модуль связи для своевременного доведения информации о состоянии устройства в систему удаленного мониторинга.

Сигнал с выхода усилителя 6 поступает на входы измерителей (10, 11 и 12) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала, предназначенных для контроля текущих параметров выходного сигнала (Fн, Fм и Uвыx, соответственно) с точностью, достаточной для нормального и безопасного функционирования рельсовой цепи. Номинальные значения параметров выходного сигнала Fно, Fмо и Uвыxо из блока 8 памяти и текущие параметры выходного сигнала Fн, Fм и Uвыx из измерителей (10, 11 и 12) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала передаются в анализатор 9 параметров сигнала, выполняющий оценку отклонения текущих параметров сигнала (Fн, Fм и Uвыx) от установленных при настройке (Fно, Fмо и Uвыxо, соответственно).

Анализатор 9 параметров сигнала может быть реализован в виде трех модулей сравнения, одни входы которых подключены к блоку 8 памяти, в котором записаны номинальные значения параметров выходного сигнала Fн, Fм и Uвыx, а другие к выходам соответствующих измерителей (11, 12 и 13) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала.

Сигналы на выходах соответствующих измерителей (10, 11 и 12) несущей частоты, частоты модуляции и уровня выходного сигнала могут быть преобразованы, например, с помощью микросхемы ADM 485 в код последовательного интерфейса RS 485 и переданы в систему удаленного мониторинга.

Если отклонение всех текущих параметров сигнала находится в пределах нормы, то с первого, второго и третьего выходов анализатора 9 параметров сигнала подаются отпирающие сигналы соответственно на управляющие входы первого ключевого элемента 13, формирователя 14 сигнала блокировки и третьего ключевого элемента 15. При этом обеспечивается рабочий режим устройства.

Если же отклонение хотя бы одного из контролируемых текущих параметров сигнала превышает допустимую норму, то анализатор 9 параметров сигнала выдает запирающий сигнал на управляющие входы первого ключевого элемента 13, формирователя 14 сигнала блокировки и второго ключевого элемента 15, благодаря чему осуществляется отключение устройства. Трехкратно продублированная схема блокировки обеспечивает надежное выключение выходного сигнала устройства при отклонении любого из контролируемых параметров сигнала от допустимого значения. Устройство с высокой надежностью переходит в режим защитного (безопасного) отказа, при котором сигнал на выходе устройства выключается, обеспечивая выполнение требований безопасности.

С четвертого выхода анализатора 9 параметров сигнала данные передаются в блок 16 связи, обеспечивающий постоянную передачу состояния устройства (исправно или отказ), а также текущие и номинальные параметры сигнала в систему удаленного мониторинга.

Внедрение предлагаемого устройства в системах автоблокировки и электрической централизации позволит повысить безопасность движения поездов.

Устройство для передачи сигнала 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, а выход блока стабилизации уровня сигнала подключен к управляющему входу блока коррекции уровня сигнала, при этом управляющий вход блока стабилизации уровня сигнала является входом для приема сигнала управления от приемника рельсовой цепи, отличающееся тем, что в него 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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и может быть использовано в устройствах сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности в устройствах интервального регулирования движения поездов на перегонах и станциях.

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике для регулирования движения поездов. .

Изобретение относится к организации и управлению движением на железных дорогах, а именно к средствам техники безопасности, путем контроля механического состояния пути, устанавливаемым вдоль маршрута следования поездов.

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике для регулирования движения поездов. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования на участках, оборудованных системами автоматической блокировки с электрическими рельсовыми цепями.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для контроля состояния рельсовой линии. .

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. .

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике, а именно к устройствам, обеспечивающим контроль целостности рельсовой линии в системах железнодорожной автоматики.

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов.

Изобретение относится к устройствам сигнализации, централизации и блокировки на железнодорожном транспорте, в частности к устройствам интервального регулирования движения поездов на перегонах

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и предназначено для контроля состояния рельсовой линии

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование средств железнодорожной автоматики, в частности системы интервального регулирования движения поездов метро

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и может быть использовано для регулирования движения поездов

Изобретение относится к средствам техники безопасности железнодорожного транспорта и может быть использовано для контроля короткого замыкания изолирующих стыков

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике, и предназначено для контроля состояния рельсовой линии

Изобретение относится к железнодорожной технике, а именно к железнодорожной автоматике и телемеханике для регулирования движения поездов

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике для регулирования движения поездов

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано при создании аппаратуры систем автоматического оповещения работающих на путях

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики, в частности к тональным рельсовым цепям
Наверх