УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ЛОКОМОТИВА Российский патент 1995 года по МПК B61L25/02 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для передачи с локомотива информации о его номере.

Известно устройство автоматической локомотивной сигнализации, состоящее из напольных и локомотивных устройств. Напольные устройства (передающие устройства АЛСН взяты в качестве аналога), содержащие путевой трансформатор, путевой передатчик (Т), генератор кодовых импульсов (КПТ), схему выбора кодовых сигналов (контакты реле Ж и З) и источник сигнального тока (полоса Пх, Ох), осуществляют передачу в рельсовую линию соответствующих кодовых посылок.

Недостатком этого устройства является то, что может быть передан небольшой объем информации и только на локомотив.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является выбранное в качестве прототипа устройство передачи информации на локомотив, содержащее генератор сигнальной частоты, выходом соединенный с усилителем, выход которого соединен с первичной обмоткой трансформатора, вторичная обмотка последнего через резистор соединена с шлейфом. Значение сигнала, передаваемого на локомотив, зависит от длины шлейфа. Эта длина определяется количеством оборотов колесной пары локомотива при его следовании над шлейфом.

Недостатком этого устройства является то, что нельзя передать достоверно большой объем информации с локомотива на путь. Передача информации (с локомотива на путь) возможна при размещении генератора и шлейфа на локомотиве, а приемной антенны САУТ - на пути.

Целью изобретения является передача информации с локомотива на путь достаточного для практических целей объема и достоверности.

Указанная цель достигается тем, что устройство передачи информации, содержащее генератор сигнальной частоты, усилитель, выход которого через трансформатор и резистор соединен со шлейфом, снабжено делителем частоты, тактовым входом соединенным с генератором и логическим элементом И, а выходом - с входом позиционного счетчика и входом логического элемента ИЛИ, остальные входы которого посредством настроечных перемычек соединены с выходами указанного счетчика, один из выходов последнего соединен с выходами обнуления счетчика и делителя, выход логического элемента ИЛИ связан с вторым входом логического элемента И, выход которого соединен с выходом усилителя, выход которого подключен к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого через резистор соединена со шлейфом, который расположен по периметру крыши локомотива.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием новых блоков: делителя частоты, позиционного счетчика, логических элементов И, ИЛИ, настроечной платы и их связями с остальными элементами схемы. Таким образом, устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что счетчики и делители частоты широко известны. Однако с помощью их введения в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемое устройство передается достаточно большой объем информации с требуемой достоверностью с локомотива на напольное устройство. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлен закодированный сигнал; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - принципиальная схема устройства.

Устройство для передачи информации с локомотива (фиг. 2) содержит генератор 1 сигнальной частоты, выходом соединенный с входом делителя 3 частоты и одним из входов логического элемента И 6, выход делителя частоты соединен с входом позиционного счетчика 3 (может быть использован счетчик Джонсона), выходы которого посредством настроечных перемычек (НП) на настроечной плате 4 соединены с частью входов логического элемента ИЛИ 5, остальные входы которого соединены с минусовым полюсом источника питания 11, а выход - с вторым входом логического элемента И 6. Выход последнего соединен с входом усилителя 7, выход которого - с выводом первичной обмотки трансформатора 8, второй вывод который подсоединен к минусовому полюсу источника питания 11. Вторичная обмотка трансформатора через резистор 9 соединена со шлейфом 10, который закреплен на изоляторах над крышей локомотива по ее периметру.

Блок-схема (фиг. 2) поэлементно раскрыта на принципиальной схема (фиг. 3). Генератор 1 содержит кварцевый резонатор 1.1, резисторы 1.2 и 1.3, логические элементы ИЛИ - НЕ 1.4, 1.5 и 1.6. Выход g генератора соединен с входом делителя, который состоит из счетчика 2 и первого триггера счетчика 3.1. Остальные элементы счетчика 3.1 совместно со счетчиком 3.2 (используются только два выхода) и дешифраторами 3.3 и 3.4 образуют позиционный счетчик 3 (фиг. 2). Следует учесть, что в работе такого счетчика участвуют и элементы 5.10, 5.13, 5.12 и 5.15, которые посредством входов a, b, c и d выбирают одну из четырех настроечных групп (2.1-2.8, 2.9-2.16, 2.17-2.24, 2.25-2.32). Элементы 5.1-5.8, 5.10, 5.13 и 5.15 объединяют линии настроечных групп в единый выход (по принципу работы элемента ИЛИ). Каждая группа (выхода элементов 5.10, 5.12, 5.13 и 5.15) через логический элемент 5.17 соединяется с одним из входов элемента ИЛИ - НЕ 5.18, другой вход которого соединен с выходом 01 счетчика 3.1. Выход элемента ИЛИ - НЕ 5.18 соединен с одним входом элемента ИЛИ - НЕ 6, второй вход которого соединен с выходом g генератора. Элементу ИЛИ - НЕ 6 на фиг. 3 соответствует элемент И 6 на фиг. 2. Остальные элементы на фиг. 2 и 3 совпадают.

Устройство работает следующим образом.

Кодовый сигнал (фиг. 1), представленный в виде импульсов постоянного тока (так выглядит сигнал на выходе элемента ИЛИ - НЕ 5.18), циклически повторяется. Качество каждой посылки (суммарное время паузы и импульса) определяется по интервалу времени между срезами двух импульсов. Информационные и контрольные посылки (1-15) могут принимать значения логического "0" или "1": "0" соответствует временной интервал одного такта (посылке 5 на фиг. 1 соответствует такт 9), а "1" - временной интервал двух тактов (посылке 2 соответствуют такты 5 и 6). Каждый такт содержит паузу длительностью 16Тс, где Т_с - период сигнальной частоты f = 31 кГц (частота взята по аналогии с той, что используется в системе САУТ), и импульс, длительность которого соответствует 16 Т_с или 48 Т_с. Длительность паузы и импульса взяты так, чтобы перекрыть переходные процессы в колебательных контурах схемы приемных устройств.

Исключение составляет заключительная посылка 3 (16), которая имеет большую длительность импульса (80 Т_с) с тем, чтобы определить границу между кодовыми сигналами. Начальная посылка (О) имеет всегда одно значение, значение единицы. Это позволяет существенно упростить схему дешифрации сигнала. Посылки 1-15 несут полезную информацию. Эта часть кода может быть построена с защитой от приема ложной информации. На фиг. 1 представлен кодовый сигнал, состоящий из 11 информационных (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 13) и 4 контрольных (12, 16, 14, 15) посылок (код Хемминга).

Генератор 1 (фиг. 2) генерирует частоту сигнала f_c = 31 кГц. Делитель 2 содержит пять счетных триггеров, осуществляя деление входного сигнала 1 : 32. При этом на выходе делителя при поступлении первых 16 тактов с генератора 1 потенциал понижен, затем повышается и удерживается таким же в течение 16 тактов. Таким образом, вторая половина каждого такта (фиг. 1) имеет токовую посылку (все такты от 1 до 23 включительно). На фиг. 2 это учтено посредством связи между выходом делителя 2 и входом (верхний по схема) элемента ИЛИ 5, а также связи между выходом последнего с входом элемента И 6, который оказывается прозрачным для сигнала с генератора 1 во второй половине каждого такта. Для придания различных качеств (ноль или единица) кодовым посылкам предусмотрены настроечные перемычки между выходами позиционного счетчика 3 и входами логического элемента ИЛИ 5. Наличие перемычки делает весь такт токовым (2, 4, 6, 20, 22, 23), придавая значение единицы посылкам 0, 1, 2, 15, а разделительной посылке 16 - значение два. К свободным входам элемента ИЛИ 5 подсоединен минусовой полюс источника питания 11. С выхода логического элемента И 6 усиленный усилителем 7 сигнал подается на вход согласующего трансформатора 8, выход которого через резистор 9 подключен к шлейфу 10, где создается ток около 0,5 А (по аналогии с САУТ).

Схема генератора 1 (фиг. 2) содержит (фиг. 3) кварцевый резонатор 1.1 частоты, резисторы 1.2 и 1.3, логические элементы ИЛИ - НЕ 1.4, 1.5 и 1.6. Последний взят с четырьмя входами, так как он является частью корпуса интегральной микросхемы.

Сигнал с генератора (выход g) поступает на вход делителя частоты, который состоит из счетчика 2 и первого счетного триггера счетчика 3.1 (выход Q1). Остальные триггеры счетчика 3.1 (выходы Q2, Q4, Q8) и счетчик 3.2 представляют пятиразрядный двоичный счетчик, который совместно с дешифратором 3.3 образует восьмиразрядный позиционный счетчик (СТ 3.1 и DC 3.3 можно было бы заменить счетчиком Дженсона, если бы не необходимость иметь делитель 1 : 2 на триггере СТ 3.1 с выходом Q1).

Дешифратор 3.3 при передаче одного кодового сигнала работает в четыре прохода благодаря дешифратору 3.4, который посредством логических элементов 5.10, 5.12, 5.13 и 5.15 определяет момент использования клемм 1.1 - 1.8, 1.9 - 1.16, 1.17 - 1.24, 1.25 - 1.32 настроечной платы 4. Элементы ИЛИ - НЕ 5.17 и 5.18 объединяют все сигналы шифратора в один и управляют работой элемента ИЛИ - НЕ 6, который оказывается прозрачным для сигналов с генератора 1 при пониженном потенциале на втором входе.

Все интегральные схемы устройства предусмотрены в серии 564 как наиболее защищенные от помех и вибрации, а также некритичны к величине питающего напряжения. Эти качества делают устройство наиболее безотказным в условиях вибрации и при значительных колебаниях питающего напряжения, что немаловажно для передачи информации номера локомотива на напольные устройства. Рассмотренный на фиг. 1 кодовый сигнал позволяет передать 2048 комбинаций, что является достаточным для передачи системного номера локомотива на любой из дорог. При использовании восьми выходов дешифратора 3.4 объем передаваемой информации может быть увеличен в 16 раз.

В качестве элементов схем (фиг. 3) предусмотрены следующие: 1.1, 7 - КВ, V3, V4, V5 8, 9 взяты такими же как и в САУТ, 1.2 и 1.3 - резисторы с номиналом 30 кОм, интегральные микросхемы 1.4, 1.5, 5.17, 6 - 564 ЛЕ5, 1.6, 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6, 5.7, 5.8, 5.17 - 564 ЛЕ6, 2, 3.1, 3.2 - 564 ИЕ10, 3.3, 3.4 - 564 ИД1, 3.5, 3.6, 5.9, 5.10, 5.11, 5.12, 5.13, 5.14, 5.15, 5.16 - 564 ЛА7.

Анализ устройства для передачи информации показал, что по сравнению с прототипом устройство обеспечивает встречное направление передачи информации (с локомотива на путь), объем которой достаточен для трансляции номера локомотива и вспомогательной информации (повреждение тяговых двигателей и т.д.).

Использование: для передачи информации с локомотива. Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсов 1, делитель 2 частоты следования импульсов, позиционный счетчик 3, настроечные перемычки 4, элемент ИЛИ 5, элемент И 6, усилитель 7, трансформатор 8, резистор 9 и передающую антенну 10. 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10, 1-6, 2-5, 4-3, 4-2. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ЛОКОМОТИВА, содержащее генератор импульсов, выход которого через усилитель подключен к передающей антенне, отличающееся тем, что оно снабжено делителем частоты следования импульсов, позиционным счетчиком, элементами ИЛИ и И, усилителем, трансформатором, резистором и настроечными перемычками, а передающая антенна выполнена в виде отрезка провода и подключена через резистор к одной из обмоток трансформатора, другая обмотка которого подключена к выходу усилителя, вход которого соединен с выходом элемента И, один вход которого подключен к выходу делителя частоты следования импульсов, соединенному с тактовым входом позиционного счетчика, а другие входы настроечными перемычками связаны с выходами позиционного счетчика, один из которых подключен к входам сброса делителя частоты следования импульсов позиционного счетчика.