УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ЛОКОМОТИВА Российский патент 1996 года по МПК B61L23/16 B61L25/04 

Изобретение относится к автоматике и телемеханике на железнодорожном транспорте и может быть использовано для регулирования маневровых передвижений.

Известно устройство для контроля местонахождения локомотива, содержащее установленные на локомотиве передатчик с антенной и установленные в пункте контроля приемник с антенной, соединенный выходом со входом аналого-цифрового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выходом соединенный со входом синхронизации счетчика, к первому выходу которого через усилитель подключен шаговый двигатель поворота антенны, регистры памяти местоположения локомотива, вход синхронизации одного из которых подключен ко второму выходу счетчика, а к выходам второго регистра памяти местоположения локомотива подключен вход данных первого регистра памяти местоположения локомотива и первые входы блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходом первого регистра памяти местоположения локомотива, а выход с входом синхронизации третьего регистра памяти местоположения локомотива, входы данных которого соединены с выходами блока контроля угла поворота антенны.

Недостатками данного устройства является то, что передатчик на локомотиве включен постоянно, несущая частота в этом случае может бить только одна, поэтому устройство может определять местоположение только одного локомотива. Поскольку количество локомотивов на станции обычно больше одного, то применение данного устройства в этом случае исключено.

Кроме того, наличие трех разнесенных антенн, работающих синхронно, усложняет практическую реализацию устройства.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является определение местоположения и идентификации /определение номера/ нескольких локомотивов на станции.

Технический результат достигается тем, что устройство для контроля местоположения локомотива, содержащее установленный на локомотиве передатчик с антенной и установленные в пункте контроля приемник с антенной, соединенной выходом со входом аналого-цифрового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выходом соединенный со входом синхронизации счетчика, к первому выходу которого через усилитель подключен шаговый двигатель поворота антенны, регистры памяти местоположения локомотива, вход синхронизации одного из которых подключен ко второму выходу счетчика, а к выходам первого регистра памяти местоположения локомотива подключен вход данных второго регистра памяти местоположения локомотива и первые входы блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходом второго регистра памяти местоположения локомотива, а выход с входом синхронизации третьего регистра памяти местоположения локомотива, входы данных которого соединены с выходами блока контроля угла поворота антенны, установленными на локомотиве таймером, блоком ввода номера локомотива инвертором и приемником, входом подключенным к антенне, а выходом к одному из входов передатчика и входу инвертора, выходом подключенного к одному входу таймера, другой вход которого соединен с блоком ввода номера локомотива, а выход подключен к другому входу передатчика и установленными в пункте контроля передатчиком с антенной, инвертором, таймером, дешифратором, коммутаторами, блоком определения расстояния и блоком памяти путевых участков, при этом выход передатчика связан через инвертор с выходом таймера, третий выход счетчика подключен к входу управления первого коммутатора, сигнальные входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходы к входам данных первого регистра памяти местоположения локомотива, вход синхронизации которого соединен с выходом дешифратора и входом управления второго коммутатора, сигнальные входы которого подключены к выходам таймера и первым входам дешифратора, вторым входам соединенного с выходом приемника, причем выходы второго коммутатора подключены к входам данных блока определения расстояния, вход синхронизации которого соединен с выходами блока сравнения и входом синхронизации третьего регистра памяти местоположения локомотива, а выходы к одному из входов блока памяти путевых участков, другие входы которого подключены к выходам третьего регистра памяти местоположения локомотива.

На фиг. 1 приведена функциональная схема оборудования пункта контроля; на фиг. 2 функциональная схема локомотивного оборудования.

Стационарное оборудование содержит передатчик 1 и приемник 2 с антеннами 3 и 4 и заземлителями 5 и 6, генератор тактовых импульсов 7, счетчик 8 /счетчик Джонсона/, усилитель 9, шаговый двигатель 10, блок 11 контроля угла поворота антенны, аналого-цифровой преобразователь 12, инвертор 13, таймер 14, дешифратор 15 и узлы 16 фиксации координаты локомотива /в данном случае их 8/.

Каждый узел 16 фиксации координаты локомотива состоит из первого 17, второго 18 и третьего 19 регистров памяти местоположения локомотива, первого и второго коммутаторов 20 и 21 соответственно, блока 22 сравнения, блока 23 определения расстояния и блока 24 памяти путевых участков.

Приемник 2 соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 12. Генератор 7 подключен к входу синхронизации счетчика 8, к первому выходу которого через усилитель 9 подключен шаговый двигатель 10, ко второму выходу - вход синхронизации второго 18 регистра памяти местоположения локомотива, передатчик 1 и инвертор 13, к третьему выходу первый вход первого коммутатора 20, вторые входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя 12, а выходы к входам данных первого 17 регистра памяти местоположения локомотива. Вход синхронизации первого 17 регистра памяти местоположения локомотива соединен с выходом дешифратора 15 и первым входом второго коммутатора 21, вторые входы которого подключены к выходам таймера 14 и первыми входам дешифратора 15, вторым входом соединенного с приемником 2. Выходы второго коммутатора 21 подключены к входам данных блока 23 определения расстояния. К выходу первого 17 регистра памяти местоположения локомотива подключен вход данных второго 18 регистра памяти местоположения локомотива и первые входы блока 22 сравнения, вторые входы которого соединены с выходом второго 18 регистра памяти местоположения локомотива, а выход с входами синхронизации третьего 19 регистра памяти местоположения локомотива и блока 23 определения координаты локомотива. Входы данных третьего 19 регистра памяти местоположения соединены с выходами блока 11 контроля угла поворота антенны, а выход к первому входу блока 24 памяти путевых участков, выход которого является выходом устройства, а вторые входы подключены к выходам блока 23 определения координаты локомотива. Выход инвертора 13 подключен ко входу таймера 14.

Локомотивный комплект оборудования состоит из приемника 25 и передатчика 26, подключенных к антенне 27. Приемник 25 через инвертор 28 подключен к таймеру 29, другой вход которого подключен к блоку 30 ввода номера локомотива, а выход подключен к передатчику 26.

Устройство работает следующим образом
Последовательность работы комплекта аппаратуры пункта контроля задает генератор 7, к выходу которого подключен счетчик 8 /счетчик Джонсона/, на выходе которого поочередно устанавливается высокий потенциал. К первому выходу счетчика 8 подключен усилитель 9, к выходу которого подключен шаговый двигатель 10. Шаговый двигатель 10 работает таким образом, что при очередном импульсе на входе осуществляется поворот его ротора на определенный угол, в результате производится поворот на определенный угол остронаправленных антенн передатчика 1 и приемника 2. Скорость поворота антенн устанавливается такой, чтобы их полный поворот происходил за время хода маневрового локомотива при максимальной скорости по участку протяженностью 3-5 км. С увеличением скорости вращения возрастает точность определения координаты локомотива. После установки высокого потенциала на первом выходе счетчика 8 и поворот антенн на одни шаг устанавливается высокий потенциал на втором выходе, в результате которого включается передатчик 1 и по сигналу; поступающему на синхровход регистра 18; производится перепись содержимого регистра 17 в регистр 18. Сигнал, формируемый передатчиком 1, излучается антенной 3, принимается с помощью антенны 27 приемником 25 и через инвертор 28 поступает на таймер 29.

В следующем такте на втором выходе счетчика 8 устанавливается низкий потенциал, выключается передатчик 1, устанавливается низкий потенциал на выходе локомотивного приемника 25, следовательно, высокий потенциал на выходе инвертора 28, вследствие этого включается таймер 29, который формирует время задержки на включение передатчика 26. Время задержки задается порядковым номером локомотива, значение которого поступает от блока ввода номера локомотива 30 и определяется по формуле:
t_n=Δt•n (1)
где n порядковый номер локомотива, Δt заданная дискретность временного интервала /рекомендуется от 0,1 до 5 мс/. По завершении временного интервала на выходе таймера 29 формируется сигнал на включение передатчика 26, который через ненаправленную антенну 27 посылает сигнал ответа. Сигнал локомотивного передатчика 26 принимается стационарной приемной антенной 4, далее поступает на приемник 2 и аналого-цифровой преобразователь /АЦП/ 12, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий уровню принятого от локомотивного передатчика сигнала.

При установке низкого потенциала на втором выходе счетчика 8 через инвертор 13 производится запуск таймера 14, на выходе которого формируется сигнал о времени, прошедшем с момента включения передатчика.

Поскольку на третьем выходе счетчика 8 устанавливается высокий потенциал, то первый коммутатор 20 в этом случае пропускает данные на вход данных регистра 17. При получении ответов от нескольких локомотивов, из-за временной задержки, формируемой локомотивными устройствами, они принимаются поочередно в соответствии с порядковым номером локомотива. При приеме очередного ответа дешифратор 15 по сигналу от приемника 2 дешифрирует значение временной задержки с выхода таймера 14 и в соответствии с этим формирует на одном из своих выходов на соответствующий узел фиксации координаты локомотива. Если остальные элементы устройства являются общими, то количество узлов 16 фиксации локомотива соответствует количеству локомотивов на станции.

При появлении сигнала на определенном выходе дешифратора 15 он поступает на соответствующий вход коммутатора И 21 и синхронизирующий вход первого регистра 17. По переднему фронту этого сигнала в регистр 17 записываются данные об уровне сигнала на входе приемника. Отсюда в регистре 18 находятся данные об уровне сигнала, которые зафиксированы при нахождении антенны в предыдущем положении /шаге/, а в регистре 17 данные об уровне сигнала в настоящий момент. Блок сравнения 22 постоянно сравнивает состояние выходов регистров 17 и 18. В момент, когда антенна направлена на локомотив, уровень сигнала на приемной антенне максимальный. При следующем шаге, когда направление антенны изменилось и уровень сигнала несколько снизился, значение максимального уровня переписывается в регистр 18 из регистра 17, а значение нового уровня в регистр 17. Так как значение уровня принимаемого сигнала, записанное в регистре 17 становится меньше, чем в регистре 18, на выходе блока сравнения 22 повышается потенциал. По фронту этого изменения уровня происходит запись данных о положений антенны от блока контроля угла поворота 11 в регистр 19 и значение временного интервала через второй коммутатор 21 в блок 23.

Значение временного интервала между окончанием работы передатчика 1 и приемом сигнала ответа от локомотива приемником 2 определяется по формуле:
t t_n+t',
где t_n задержка, определяемая порядковым номером локомотива /1/.

t' задержка, зависит от расстояния l стационарной антенны до локомотива:

где 2l двойное расстояние между локомотивом и стационарной антенной, которое проходит сигнал запроса и ответа,
С скорость распространения электромагнитной волны /З•10⁸ м/с/.

Поскольку t_n > t', то разделение этих значений на выходе таймера 14 производится легко, старшие разряды направляются на дешифратор 15, а младшие через коммутатор 21 в блок 23. За входы блока 24 поступает информация о направлении на локомотив от регистра 19 и временном интервале от блока 23, что полностью определяет координату локомотива. Блок 24 запрограммирован таким образом, что каждому адресу на входе соответствует путевой участок, на котором расположен локомотив.

Комплект узлов определения координаты локомотива фиксирует только один локомотив, поэтому количество комплектов должно соответствовать количеству локомотивов.

Использование: для контроля положения локомотива. Сущность изобретения: устройство содержит два передатчика, два приемника, генератор тактовых импульсов, счетчик, усилитель, шаговый двигатель, блок контроля угла поворота антенны, аналого-цифровой преобразователь, два таймера, дешифратор, три регистра, блок сравнения, блок определения расстояния, блок памяти путевых участков и блок ввода номера локомотива Передатчик и приемник установлены в пункте контроля, а передатчик и приемник установлены на локомотиве. 2 ил.

Устройство для контроля местоположения локомотива, содержащее установленный на локомотиве передатчик с антенной и установленные в пункте контроля приемник с антенной, соединенный выходом с входом аналого-цифрового преобразователя, генератор тактовых импульсов, выходом соединенный с входом синхронизации счетчика, к первому выходу которого через усилитель подключен шаговый двигатель поворота антенны, и регистры памяти местоположения локомотива, вход синхронизации одного из которых подключен к второму выходу счетчика, а к выходам первого регистра памяти местоположения локомотива подключен вход данных второго регистра памяти местоположения локомотива и первые входы блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходом второго регистра памяти местоположения локомотива, а выход с входом синхронизации третьего регистра памяти местоположения локомотива, входы данных которого соединены с выходами блока контроля угла поворота антенны, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на локомотиве таймером, блоком ввода номера локомотива, инвертором и приемником, входом подключенным к антенне, а выходом к одному из входов передатчика и входу инвертора, выходом подключенного к одному входу таймера, другой вход которого соединен с блоком ввода номера локомотива, а выход подключен к другому входу передатчика, и установленными в пункте контроля передатчиком с антенной, инвертором, таймером, дешифратором, коммутаторами, блоком определения расстояния и блоком памяти путевых участков, при этом выход передатчика связан через инвертор с входом таймера, третий выход счетчика подключен к входу управления первого коммутатора, сигнальные входы которого подключены к выходам аналого-цифрового преобразователя, а выходы к входам данных первого регистра памяти местоположения локомотива, вход синхронизации которого соединен с выходом дешифратора и входом управления второго коммутатора, сигнальные входы которого подключены к выходам таймера и первым входам дешифратора, вторым входом соединенного с выходом приемника, причем выходы второго коммутатора подключены к входам данных блока определения расстояния, вход синхронизации которого соединен с выходом блока сравнения и входом синхронизации третьего регистра памяти местоположения локомотива, а выходы одному из входов блока памяти путевых участков, другие входы которого подключены к выходам третьего регистра памяти местоположения локомотива.