Система железнодорожной радиосвязи



Система железнодорожной радиосвязи
Система железнодорожной радиосвязи

 


Владельцы патента RU 2464193:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) (RU)

Изобретение относится к области железнодорожной радиосвязи. Система состоит на передающей стороне из последовательно включенных микрофона, передатчика ЧМ сигналов, антенно-фидерного тракта, а на приемной стороне - из последовательно включенных антенно-фидерного тракта, приемника ЧМ сигналов, громкоговорителя. В систему дополнительно введены на передающей стороне генератор колебания вспомогательной несущей частоты и последовательно подключенные к выходу микрофона микрофонный усилитель, перемножитель сигналов, двухсторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигналов, полосовой фильтр, когерентный детектор. Выход детектора подключен к микрофонному входу передатчика ЧМ сигналов, а выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты подключен к высокочастотному входу перемножителя сигналов и к опорному входу когерентного детектора. На приемной стороне введены генератор импульсов и последовательно подключенные к выходу приемника дискретизатор сигнала по времени, двухсторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигналов, интегратор по времени, фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель звуковой частоты (УЗЧ), выход которого подключен ко входу громкоговорителя. Выход генератора импульсов подключен к высокочастотному входу дискретизатора сигнала по времени. Достигается увеличение помехоустойчивости приема сигналов без ухудшения качества речи. 2 ил.

 

Изобретение относится к области железнодорожной радиосвязи, являющейся единственным средством связи с движущимся поездом.

Известны системы ж.д. радиосвязи, описанные в различных источниках, например:

1. Горелов Г.В., Волков А.А., Шелухин В.И. Каналообразующие устройства железнодорожной телемеханики и связи. - М.: ГОИ, 2007.

2. Ваванов Ю.В. и др. Радиотехнические системы железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1991.

3. Рамлау П.Н. и др. Радиосвязь на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 1983.

По технической сущности наиболее близкой к изобретению является система, описанная в первом источнике, которая по этой причине и принимается за ее прототип. В остальных источниках - аналоги изобретения.

Прототип: система состоит на передающей стороне из последовательно включенных микрофона, передатчика аналоговых ЧМ сигналов, антенно-фидерного тракта, а на приемной стороне - из последовательно соединенных атенно-фидерного тракта, приемника аналоговых ЧМ сигналов, громкоговорителя.

Основным недостатком прототипа является невысокая помехоустойчивость приема сигналов в условиях высокого уровня помех, что имеет место на ж.д. транспорте и что связано с безопасностью движения поездов.

Техническим результатом изобретения является увеличение помехоустойчивости приема речевых сигналов в 3,3 раза без ухудшения качества речи.

Сущность изобретения состоит в том, что в систему ж.д. радиосвязи, состоящей на передающей стороне из последовательно включенных микрофона, передатчика аналоговых ЧМ сигналов, антенно-фидерного тракта, а на приемной стороне - из последовательно включенных антенно-фидерного тракта, приемника аналоговых ЧМ сигналов, громкоговорителя, дополнительно введены на передающей стороне генератор вспомогательной несущей частоты и последовательно подключенные к выходу микрофона усилитель, перемножитель сигналов, двусторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, полосовой фильтр, когерентный детектор, выход которого подключен к низкочастотному (н.ч.) входу передатчика ЧМ сигналов; выход генератора вспомогательной несущей частоты подключен к высокочастотному (в.ч.) входу перемножителя и к опорному входу когерентного детектора, а на приемной стороне дополнительно введены генератор импульсов и последовательно подключенные к выходу приемника ЧМ сигналов дискретизатор по времени, интегратор по времени, фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель звуковой частоты, выход которого подключен к входу громкоговорителя; выход генератора импульсов подключен к в.ч. входу дискретизатора сигнала по времени.

Существенным отличием изобретения являются введенные элементы и их связи.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 представлена структурная схема радиопередающего устройства, а на фиг.2 - радиоприемного устройства радиосистемы.

На фиг.1 обозначено: 1 - микрофон, 2 - микрофонный усилитель, 3 - перемножитель сигналов, 4 - генератор колебания вспомогательной несущей частоты, 5 - усилитель-ограничитель амплитуды сигналов, 6 - полосовой фильтр, 7 - когерентный детектор, 8 - передатчик ЧМ сигналов.

На фиг.2 обозначено: 9 - приемник ЧМ сигналов, 10 - дискретизатор по времени, 11 - генератор импульсов, 12 - двусторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигнала, 13 - интегратор по времени, 14 - ФНЧ, 15 - усилитель звуковой частоты (УЗЧ), 16 - громкоговоритель. Введенные элементы обведены пунктирной линией.

Работа схемы происходит следующим образом.

Введенные элементы на передающей стороне (фиг.1), обведенные пунктирной линией, представляют собой глубокий двусторонний ограничитель амплитуды (клиппирующее устройство) речевого сигнала без гармоник его частотных составляющих, что и определяет существенный выигрыш в помехоустойчивости без ухудшения качестве речи. В эксплуатируемых ж.д. радиостанциях при нормальной громкости разговора ограничение амплитуды сигнала отсутствует. Если же громкость будет значительно выше нормы (крики), то соответствующий сигнал большого уровня ограничивается по амплитуде во избежание увеличения девиации частоты выше нормы, создающей помехи соседним частотным каналам. Введенные элементы на передающей стороне глубоко ограничивают по амплитуде сигнал не только большой, но и средней, и малой громкости. Конечно, глубоко ограниченный по амплитуде (клиппированный) сигнал имеет более низкую натуральность, но на приемной стороне введенные элементы устраняют этот недостаток.

Речевой сигнал (PC) является широкополосным, так как его полоса частот ΔΩ больше средней частоты его спектра. Поэтому непосредственное ограничение по низкой частоте (н.ч.) сопровождается попаданием в его полосу частот гармоник его частотных составляющих, начиная со второй и до одиннадцатой для 300 Гц. Это сильно и необратимо ухудшает разборчивость речи на выходе приемника. Для исключения этого недостатка широкополосный н.ч. PC с микрофонного усилителя 2 (фиг.1) преобразуется в узкополосный в.ч. сигнал в перемножителе 3, для чего он поступает на его н.ч. вход. На в.ч. вход блока 3 поступает колебание вспомогательной несущей частоты u4=U4cosωt с генератора 4. Речевой сигнал с выхода блока 2 можно представить в общем виде проекцией аналитического сигнала на вещественную ось комплексной плоскости:

u(t)=U(t)cosφ(t), где U(t) - огибающая, φ(t) - его фаза. На выходе перемножителя 3 имеет место колебание

которое является узкополосным в.ч. колебанием, так как его полоса частот 2ΔΩ<<ω.

Колебание u3(t) поступает на вход двустороннего амплитудного усилителя-ограничителя 5, на выходе которого будет не только первая, но и более высокие гармоники, находящиеся вне ее спектра. ФНЧ 6 пропускает на свой выход только первую гармонику, которая представляет собой колебание u3(t), но только постоянной амплитуды U5. Сигнал с выхода ФНЧ 6 когерентно детектируется в блоке 7 для получения н.ч. неискаженного гармониками PC постоянной амплитуды. Для этого на опорный вход блока 7 подается колебание вспомогательной несущей частоты с генератора 4. Когерентный детектор 7 состоит из перемножителя сигналов с подключенным к его выходу ФНЧ. На выходе перемножителя блока 7 колебание

ФНЧ блока 7 пропускает на свой выход только первое слагаемое u7(t)=U7cosφ(t), где U7=0,5U6U4 которое и представляет собой н.ч. широкополосный клиппированный PC без гармоник его частотных составляющих. Этот сигнал поступает на микрофонный вход передатчика 8, с выхода которого ЧМ колебание излучается антенной А.

На приемной стороне (фиг.2) ЧМ сигнал с выхода приемной антенны А поступает на вход приемника 9, где он опять преобразуется в н.ч. речевой сигнал (PC) постоянной амплитуды. Введенные элементы 10-15, обведенные пунктирной линией на фиг.2, восстанавливают амплитуду U(t) речевого сигнала и тем самым восстанавливают натуральность речи. Данное восстановление амплитуды осуществляется по принципу дельта-модуляции (ДМ) с поправкой. Поправка заключается в следующем. В известной ДМ передается знак приращения Δf функции PC. Но при очень малом приращении аргумента Δt приращение функции практически равно дифференциалу df этой функции по времени: Δf=df=(df/dt)Δt. Это значит, что знак приращения функции f(t) определяется знаком ее производной df/dt. Дискретизируя по времени эту производную, а затем предельно ограничивая по амплитуде дискретный сигнал, получим в чистом виде сигнал ДМ. Детектором этого сигнала является интегратор по времени с ФНЧ на его выходе. Сигнал на выходе ФНЧ представляет собой PC с огибающей. Если операцию дифференцирования исключить, то на выходе детектора-интегратора с ФНЧ будет такой PC с такой же огибающей, как и при дифференцировании, но сдвинутый по фазе на 90°. Это подтвердил компьютерный эксперимент по программе «Elektroniks Workbench». Ухо человека не реагирует на начальную фазу речи и поэтому можно использовать такую ДМ без дифференцирования (фиг.2).

С блока 9 речевой сигнал постоянной амплитуды u9(t)=U cosφ(t) поступает на н.ч. вход дискретизатора по времени 10, на в.ч. вход которого подаются импульсы с генератора 11. Дискретизированный сигнал с блока 10 предельно и двусторонне ограничивается по амплитуде (клиппируется) в блоке 12, после чего интегрируется по времени в блоке 13, где восстанавливается PC с огибающей U(t). Далее этот PC поступает через ФНЧ 14 и УЗЧ 15 на громкоговоритель 16, где он преобразуется в звук.

Помехоустойчивость приема PC определяется обобщенным выигрышем [1]

, где m - индекс ЧМ, а Кn - пик-фактор PC. Если PC не ограничен по амплитуде, то . При глубоком ограничении амплитуды PC значение . Это значит, что данное изобретение обеспечивает выигрыш в помехоустойчивости приема PC в раза без ухудшения качества речи.

Технико-экономическим эффектом изобретения является повышение в 3,3 раза помехоустойчивости приема сигнала без ухудшения качества речи. Введенные элементы на фиг.1,2 являются внешними по отношению к радиостанции и поэтому их можно использовать и в эксплуатируемых радиостанциях.

Система железнодорожной радиосвязи, состоящая на передающей стороне из последовательно включенных микрофона, передатчика ЧМ-сигналов, антенно-фидерного тракта, а на приемной стороне - из последовательно включенных антенно-фидерного тракта, приемника ЧМ-сигналов, громкоговорителя, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены на передающей стороне генератор колебания вспомогательной несущей частоты и последовательно подключенные к выходу микрофона микрофонный усилитель, перемножитель сигналов, двухсторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигналов, полосовой фильтр, когерентный детектор, выход которого подключен к микрофонному входу передатчика ЧМ-сигналов, а выход генератора колебания вспомогательной несущей частоты подключен к высокочастотному входу перемножителя сигналов и к опорному входу когерентного детектора; на приемной стороне дополнительно введены генератор импульсов и последовательно подключенные к выходу приемника дискретизатор сигнала по времени, двухсторонний усилитель-ограничитель амплитуды сигналов, интегратор по времени, фильтр нижних частот (ФНЧ), усилитель звуковой частоты (УЗЧ), выход которого подключен ко входу громкоговорителя; выход генератора импульсов подключен к высокочастотному входу дискретизатора сигнала по времени.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может найти применение на железнодорожном транспорте для выявления несанкционированного перекрытия или неисправности светофоров.
Изобретение относится к области обеспечения безопасности железнодорожного движения и, в частности, может быть использовано для предупреждения столкновений поездов с препятствиями на железнодорожном полотне.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для освобождения железнодорожного переезда от остановившегося транспорта или упавшего груза.

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения человека в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах.
Изобретение относится к области средств радиосвязи между абонентами, по крайней мере, один из которых расположен в средстве передвижения, и может быть использовано для обеспечения пассажирского поезда беспроводной адресной аварийной сигнализацией и внутренней связью, а также связью с удаленными абонентами.

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах. .

Изобретение относится к средствам железнодорожной автоматики, предназначенным для повышения безопасности поездной и маневровой работы в районе железнодорожных переездов, обслуживаемых дежурным по переезду.

Изобретение относится к средствам сигнализации на железнодорожном транспорте и может быть использовано на железнодорожных переездах. .

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности на железнодорожном транспорте. .

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах

Изобретение относится к области безопасности движения в местах пересечения железнодорожного и автомобильного транспорта

Изобретение относится к средствам безопасности движения транспортных средств на железнодорожном переезде

Изобретение относится к сигнальным устройствам безопасности движения железнодорожного транспорта

Изобретение относится к средствам безопасности движения в местах пересечения железнодорожного и автомобильного транспорта. Способ ограждения железнодорожного переезда включает установку искусственного участка дорожного полотна, из которого при приближении поезда формируют препятствие, мешающее проезду транспортных средств через переезд. Препятствие формируют путем опускания участка дорожного полотна транспортным средством, причем формирование производят при несанкционированном проезде транспортного средства. Решение направлено на повышение безопасности, снижение энергопотребления и повышение быстродействия. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности на железнодорожных переездах. Система идентификации автотранспорта и оповещения водителя для предотвращения аварий на железнодорожном переезде содержит размещенную в районе переезда аппаратуру обнаружения и контроля за движением автотранспортного средства, включающую в себя стационарный модуль с передатчиком, излучающим радиосигнал на приемники мобильных модулей автотранспортных средств. Каждый мобильный модуль содержит выключатель зажигания, реле, ключ, блок сравнения кодов, блок сигнализации и блок временной задержки. Достигается расширение функциональных возможностей. 4 ил.

Изобретение относится к области обеспечения безопасности и управления железнодорожным переездом на скоростных участках железных дорог. Устройство управления железнодорожным переездом с использованием радиоканала содержит блок управления, соединенный с CAN-интерфейсом, к которому подключен интерфейс объектов железнодорожного переезда, к которому подключены блок заградительного светофора, блок автомобильных светофоров, приводы шлагбаумов и приводы устройств заграждения пути, и радиомодем, соединенный через интерфейс с CAN-интерфейсом. Дополнительно в устройство введен блок вычисления длины участка извещения, включающий последовательно соединенные модуль ввода данных, модуль проверки данных, модуль формирования команд и преобразователь форматов. Модуль ввода данных и преобразователь форматов соединены через CAN-интерфейс с блоком управления. Решение направлено на повышение безопасности движения поездов. 2 ил.

Изобретение относится к сигнальным устройствам, предупреждающим дорожный транспорт о приближении поезда. Устройство управления переездной сигнализацией содержит схему управления переездными светофорами, соединенную с переездными светофорами, и рельсовую цепь участка приближения к переезду, имеющую рельсовые линии, ограниченные изоляционными стыками. В состав аппаратуры питающего конца рельсовой цепи входит источник переменного тока и детектор скачков амплитуды входного тока рельсовой цепи, а в состав аппаратуры релейного конца входит источник электропитания, накопитель напряжения, стабилизатор напряжения, генератор импульсов и ключ коммутации релейного конца. Аппаратура релейного конца подключается к рельсам от изоляционного стыка, который ограничивает участок приближения к переезду, на расстоянии, не превышающем зону дополнительного шунтирования. Достигается увеличение длины участка приближения к переезду. 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике. Система дистанционного автоматизированного управления шлагбаумом на железнодорожных переездах содержит индуктивную рамку, укрепленную за боковой стенкой кабины машиниста локомотива, подключенную к радиопередающему устройству импульсов, установленному в кабине машиниста локомотива. Также система содержит шкаф, установленный около шлагбаума, в котором установлено радиоприемное устройство импульсов с переключателем в положение «включено» и «выключено» и которое соединено с соленоидом. Якорь соленоида механически связан с брусом шлагбаума. За переездом железной дороги, также как и до переезда, установлена на опоре металлическая магнитопроводящая пластина на уровне индукционной рамки, на заданном расстоянии от переезда железной дороги с автотранспортом. Достигается повышение надежности системы управления шлагбаумом. 3 ил.

Устройство запрещения проезда противотаранного типа может быть применено в области железнодорожного и автодорожного транспорта, а также для предотвращения несанкционированного проезда на огражденную территорию. Устройство запрещения проезда противотаранного типа содержит подъемную плиту, подъемный пневматический привод. Подъемная плита закрывает заглубленный в грунт корпус. Подъемный пневматический привод содержит не менее одного силового оболочкового элемента. К подъемной плите с помощью не менее одного шарнира прикреплен наклонный щит перпендикулярно направлению перекрываемого движения. Техническим результатом является повышение способности воспрепятствования проезду большегрузного автомобиля при попытке преодолеть данное устройство запрещения проезда противотаранного типа. 9 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх