ПРИЕМНИК ТОНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ Российский патент 2005 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано для контроля состояния рельсовых цепей в устройствах систем автоматической блокировки и электрической сигнализации, имеющих электронный интерфейс.

Известен приемник путевых сигналов рельсовой цепи, содержащий установленный на каждом индивидуальном канале входной фильтр, усилитель сигнала с детектором, выходной фильтр для модулированной частоты и исполнительное реле - (см., например, Сороко В.И., Розенберг Е.Н. Аппаратура железнодорожной автоматики и телемеханики, НПФ "Планета", 3-е издание, Москва, с.143-147).

К недостаткам данного устройства можно отнести возможность приема сигнала на строго фиксированной частоте на одном канале, а также существенное влияние на безопасность движения изменение рабочих параметров и характеристик элементов приемника.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа приемник тональных сигналов рельсовых цепей, содержащий два идентичных сопряженных модуля преобразования в цифровую форму и обработки сигналов, входы которых через блок внешних интерфейсов подключены к рельсовой цепи для обеспечения параллельной обработки сигналов от рельсовой цепи, а выходы подключены последовательно к системе автоблокировки или электрической централизации, при этом модули преобразования и обработки сигналов включают элементы согласования и преобразования в цифровую форму входного сигнала, подключенные к вычислительному ядру модуля преобразования и обработки сигналов, выходы которого через схему внешних сопряжении соединены с модулем обеспечения безопасности и блоками внешних интерфейсов (см., например. Блок контроля рельсовых цепей БКРЦ, Руководство по эксплуатации 41571-300-00 РЭ, Руководящие материалы МПС РФ, Москва, 2003).

Однако такое устройство не отвечает требуемым условиям безопасности движения вследствие возможной его самогенерации, при этом возможно ложное срабатывание.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который выражается в повышении условий безопасности движения и эффективности устройства за счет расширения его функциональных возможностей.

Указанный технический результат достигается тем, что в приемнике тональных сигналов рельсовых цепей, содержащем два идентичных сопряженных модуля преобразования в цифровую форму и обработки сигналов, входы которых через блок внешних интерфейсов подключены к рельсовой цепи для обеспечения параллельной обработки сигналов от рельсовой цепи, а выходы подключены последовательно к системе автоблокировки или электрической централизации, при этом модули преобразования и обработки сигналов включают элементы согласования и преобразования в цифровую форму входного сигнала, подключенные к вычислительному ядру модуля преобразования и обработки сигналов, выходы которого через схему внешних сопряжений соединены с модулем обеспечения безопасности и блоками внешних интерфейсов, вычислительное ядро каждого модуля преобразования и обработки сигналов содержит устройство цифрового синтеза контрольного сигнала для подачи контрольного сигнала через схему внешних сопряжении в сопряженный модуль преобразования и обработки сигналов, при этом каждый модуль преобразования и обработки сигналов содержит формирователь тока контрольного сигнала для обеспечения гальванического разделения и создания сигнала, аналогичного сигналам от рельсовой цепи, и его подачи совместно с сигналом от рельсовой цепи на вход элемента согласования.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", так как оно не известно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т.к. оно явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.

На чертеже представлена функциональная блок-схема предложенного устройства. Приемник тональных сигналов рельсовых цепей содержит два идентичных сопряженных модуля 1 преобразования в цифровую форму и обработки сигналов, входы которых через блок 2 внешних интерфейсов подключены к рельсовой цепи для обеспечения параллельной обработки сигналов от рельсовой цепи, а выходы подключены последовательно к системе автоблокировки или электрической централизации, при этом модули 1 преобразования и обработки сигналов включают элементы согласования 3 и преобразования в цифровую форму входного сигнала, подключенные к вычислительному ядру 4 модуля преобразования и обработки сигналов, выходы которого через схему внешних сопряжении соединены с модулем обеспечения безопасности 5 и блоками внешних интерфейсов 6 или 7.

Вычислительное ядро 4 каждого модуля преобразования и обработки сигналов содержит устройство цифрового синтеза контрольного сигнала для подачи контрольного сигнала через схему внешних сопряжении 8 в сопряженный модуль преобразования и обработки сигналов, при этом каждый модуль преобразования и обработки сигналов содержит формирователь тока контрольного сигнала 9 для обеспечения гальванического разделения и создания сигнала, аналогичного сигналам от рельсовой цепи и его подачи совместно с сигналом от рельсовой цепи на вход элемента согласования 3.

Приемник предназначен для определения состояния одной рельсовой цепи или двух смежных рельсовых цепей и формирования управляющих воздействий для внешних путевых реле в зависимости от определенного состояния рельсовой цепи. Принятие решения о состоянии рельсовой цепи осуществляется на основе двух- или трехканальной обработки входного сигнала и взаимного сопоставления результатов измерений. Реализация принятого решения осуществляется путем формирования согласованного управляющего воздействия на цепи, формирующие напряжение для обмоток внешних реле или интерфейсный выход для систем электрической централизации или автоблокировки.

Для обеспечения функциональной безопасности приемника в его конструкции предусмотрена организация контрольного сигнала за счет возможности функционирования вычислительного ядра каждого канала в нескольких независимых друг от друга режимах, а также возможность построения многоканальной архитектуры структурной схемы приемника до обеспечения требуемых условий безопасности.

Работа предложенного приемника осуществляется следующим образом.

Входной сигнал от рельсовой цепи подается на разъем “ВХОД”, проходит через схемы защиты от мешающих воздействий и поступает на первичные обмотки входных трансформаторов тока каждого модуля обработки. Первичные обмотки трансформаторов включаются последовательно, поэтому токи, протекающие по обмоткам, равны.

Ток, протекающий по первичной обмотке каждого из трансформаторов, преобразуется в напряжение по симметричной схеме, уменьшающей воздействие синфазных помех, и подвергается предварительной аналоговой обработке в каждом из каналов, в которых входные сигналы смешиваются с контрольными сигналами с известными параметрами для обеспечения требований безопасности. Целью аналоговой обработки является масштабирование сигнала, подавление сигнала в “зеркальном” канале для дальнейшей цифровой обработки и подавление низкочастотных помеховых сигналов, связанных с работой систем локомотивной сигнализации и воздействиями от тяговых токов электроподвижного состава. После аналоговой обработки сигнал оцифровывается и проходит основную обработку в цифровой области, реализуемую на цифровых процессорах обработки сигнала (ЦПОС). Цифровая обработка включает в себя:

- предварительную и основную полосовую фильтрацию сигнала на несущей частоте, сигналов РЦ и контрольного;

- выпрямление;

- предварительную фильтрацию выпрямленного сигнала, сигналов РЦ и контрольного,

- полосовую фильтрацию сигнала на модулирующей частоте;

- детектирование и функцию двухуровневого компаратора отдетектированного сигнала, сигналов РЦ и контрольного.

В связи с тем что обработка производится в 2-х или 3-х независимых измерительных каналах, необходимо осуществлять проверку идентичности измерений и параметров сравнения. С этой целью организован канал межмодульного (межпроцессорного) обмена, непрерывно функционирующий во время штатной работы ПТРЦ. На основании результатов измерений и сравнений, а также согласования этих данных с данными других каналов принимается решение о включении или выключении того или иного реле, подсоединенного к выходам управления реле. Физически выходы управления реле представляют собой 4-контактные разъемы У1 и У2 для первой и второй цепи соответственно. На входных контактах любого из указанных разъемов формируется напряжение для управления путевым реле, а на выходных контактах - напряжение для управления реле занятости, возбуждение которого происходит при занятии РЦ. Для исключения возможности неверной коммутации выходов ПТРЦ выходные разъемы имеют различную конструкцию. Для визуального контроля состояния рельсовых цепей предназначены светодиоды индикации свободности С2 и С1 и занятости З2 и З1.

Для реализации безопасной работы ПТРЦ питание каскадов управления реле осуществляется от особого источника напряжения. Формирование данного напряжения, называемого в дальнейшем напряжением безопасности, производится на основе 3-х схем, известных как инверторы полярности, включенные каскадно и управляемые от своего канала обработки. Каждый из инверторов полярности формирует выходное напряжение с полярностью, противоположной входному напряжению, кроме того, правильность работы каждого инвертора полярности проверяется двумя каналами обработки, а именно теми, которые НЕ управляют данным инвертором полярности. Таким образом, потенциально каждый канал обработки может прекратить формирование напряжения безопасности, тем самым обесточив подключенные реле, при обнаружении ошибок в своей работе или работе сопряженных каналов обработки. Индикация наличия напряжения безопасности, и следовательно, определяемой исправности функционирования, осуществляется с помощью светодиода “ИСПР”. Для информационных целей в схемах ЭЦ может использоваться сигнал исправности, поступающий на разъем “ИСПР”. Этот сигнал представляет собой гальванически изолированный контакт релейного типа, низкое выходное сопротивление (“контакт” замкнут) которого соответствует наличию напряжения безопасности, а высокое выходное сопротивление (“контакт” разомкнут) - отсутствию напряжения безопасности.

При обнаружении ошибок в функционировании, ПТРЦ переходит в режим защитного отказа с минимальным набором исполняемых функций. В этом режиме НЕ формируется напряжение безопасности, НЕ проводится никаких измерений входного сигнала ни одним из каналов обработки. Выход из режима защитного отказа возможен только при подаче сигнала сброса на каналы обработки. Чтобы обеспечить автоматический выход из защитного отказа, ПТРЦ содержит специальный изолированный процессор синхронизации, который формирует сигнал сброса при условии отсутствия напряжения безопасности в течение времени, превышающего 15 с. Также указанный процессор формирует ряд других сигналов синхронизации.

В связи с тем что ПТРЦ имеет одно исполнение и является универсальным в части обслуживания различных частотных диапазонов ТРЦЗ, устанавливается специальный режим, называемый режимом конфигурации. В указанном режиме могут быть изменены параметры настройки ПТРЦ под конкретные данные - несущие частоты, частоты модуляции, тип модулирующего сигнала и пороги срабатывания. Для этого ПТРЦ через разъем “КОНФИГ” подключается к внешнему управляющему устройству, которое может поддерживать установленный протокол обмена данными. В настоящем РЭ под внешним управляющим устройством понимается ПЭВМ с установленной на нее программой, записанной на CD ROM. Режим конфигурации также является режимом ограниченной функциональности, в этом режиме НЕ формируется напряжение безопасности и не проводится анализ и обработка входного сигнала. В режиме конфигурации НЕ предусмотрено автоматического выхода в отличие от режима защитного отказа, в связи с этим категорически запрещается использовать режим конфигурации в ПТРЦ, подключенном к внешним управляемым реле.

Для упрощения обслуживания рельсовых цепей ПТРЦ каждый модуль преобразования в цифровую форму и обработки сигналов содержит органы индикации, представляющие собой светодиодные цифробуквенные дисплеи, на которые в штатном режиме выводится информация об уровнях токов в рельсовых цепях и параметрах частотных настроек рельсовых цепей. В режиме защитного отказа индицируется номер ошибки, обнаруженной в каждом конкретном канале, и дополнительные сведения, позволяющие локализовать причину ошибки. В режиме внешнего управления индицируется само наличие режима внешнего управления, а также количество переданных и принятых информационных кадров.

Применение предложенного устройства обеспечивает фиксацию наличия поезда на рельсовой цепи, измерение параметров входного сигнала для устройств диагностики, а также обеспечение передачи состояния рельсовой цепи в устройствах электрической централизации и автоблокировки с требуемым уровнем безопасности.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано для контроля состояния рельсовых цепей в устройствах систем автоматической блокировки и электрической сигнализации, имеющих электронный интерфейс. Сущность изобретения заключается в том, что вычислительное ядро каждого модуля преобразования и обработки сигналов содержит устройство цифрового синтеза контрольного сигнала для подачи контрольного сигнала через схему внешних сопряжений в сопряженный модуль преобразования и обработки сигналов. При этом каждый модуль преобразования и обработки сигналов содержит формирователь тока контрольного сигнала для обеспечения гальванического разделения, создания сигнала, аналогичного сигналам от рельсовой цепи, и его подачи совместно с сигналом от рельсовой цепи на вход элемента согласования. Приемник характеризуется расширенными функциональными возможностями, его применение повышает безопасность движения. 1 ил.

Приемник тональных сигналов рельсовых цепей, содержащий два идентичных сопряженных модуля преобразования и обработки сигналов, входы которых через один из блоков внешних интерфейсов подключены к рельсовой цепи для параллельной обработки сигналов от рельсовой цепи, а выходы подключены последовательно к системе автоблокировки или электрической централизации, при этом каждый модуль преобразования и обработки сигналов включает элемент согласования и преобразования входного сигнала в цифровую форму, подключенный к вычислительному ядру, выходы которого через схему внешних сопряжений соединены с модулем обеспечения безопасности и блоками внешних интерфейсов, отличающийся тем, что вычислительное ядро каждого модуля преобразования и обработки сигналов содержит устройство цифрового синтеза контрольного сигнала для подачи контрольного сигнала через схему внешних сопряжений в сопряженный модуль преобразования и обработки сигналов, при этом каждый модуль преобразования и обработки сигналов содержит формирователь тока контрольного сигнала для обеспечения гальванического разделения, создания сигнала, аналогичного сигналам от рельсовой цепи, и его подачи совместно с сигналом от рельсовой цепи на вход элемента согласования.