УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Российский патент 2006 года по МПК B61L25/06 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к устройствам для измерения параметров автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и многозначной автоматической локомотивной сигнализации АЛС-ЕН.

Известны устройства для измерения параметров сигналов АЛСН (1, 2). Их общими недостатками являются недостаточная точность измерения временных интервалов, связанная с использованием механизма дифференцирования переднего и заднего фронтов сигналов для определения их длительности, и ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием декодирования сигналов кода огня системы АЛСН и невозможностью декодирования и индикации типа кодовых сигналов и индикации показателей движения многозначной автоматической локомотивной сигнализации непрерывного АЛС-ЕН. Кроме того, устройство (2) характеризуется сложностью обработки входного сигнала.

Известно устройство для измерения временных параметров числового кода АЛСН (3). Оно имеет следующие недостатки:

- не обеспечивается измерение временных параметров сигналов АЛСН в виде импульсов напряжения переменного тока;

- не обеспечивается декодирование сигналов кода огня АЛСН.

В качестве прототипа заявляемого технического решения выбрано устройство для измерения временных параметров импульсных кодовых сигналов, содержащее блок выделения огибающей импульсов переменного тока, формирователь импульсов фронтов и спадов исследуемого сигнала, первый и второй элементы задержки, распределитель импульсов, содержащий счетчик и дешифратор, переключатель (мультиплексор), селектор наиболее длительного интервала времени между импульсами исследуемого сигнала, триггер синхронизации и блок совпадений, образующие функционально устройство сброса счетчика распределителя импульсов, триггер цикла, формирователь временных интервалов, блок формирования импульсов с эталонной частотой, блок индикации, содержащий счетчик, устройство преобразования кодов и индикатор, и блок управления, выполняющий функции управления счетчиком блока индикации (4).

Известное устройство позволяет измерять временные параметры кодовых сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа АЛСН.

Недостатками устройства - прототипа являются недостаточная точность измерения временных параметров кодовых сигналов системы АЛСН, связанная с отсутствием коррекции длительности временных интервалов, и ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием декодирования сигналов кода огня АЛСН и невозможностью декодирования и индикации кодовых сигналов и индикации показателей движения многозначной автоматической локомотивной сигнализации АЛС-ЕН.

Задача, решаемая изобретением, - повышение точности измерения временных параметров кодовых сигналов АЛСН и расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения декодирования сигналов кода огня АЛСН и декодирования и индикации кодовых сигналов и индикации показателей движения АЛС-ЕН.

Указанная задача решается тем, что устройство для измерения параметров автоматической локомотивной сигнализации, содержащее канал выделения огибающей импульсов переменного тока, выход которого подсоединен к входам селектора длительности временных интервалов и формирователя импульсов, причем выход селектора длительности временных интервалов подключен к первому входу устройства сброса, выход которого соединен с входом установки в «0» первого счетчика, а выход формирователя импульсов подсоединен к счетному входу первого счетчика, соединенного выходом с входом дешифратора, выход которого подключен к первому входу первого мультиплексора, соединенного выходом с первым входом устройства управления вторым счетчиком, второй вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый выход соединен со счетным входом второго счетчика, а второй выход подключен к входу установки в «0» второго счетчика, блок преобразования кодов и индикаторное устройство, снабжено каналом предварительной обработки сигналов; канал выделения огибающей импульсов переменного тока выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом устройства, а выход соединен с первым входом цифрового полосового фильтра, выход которого подключен к входу блока вычисления модуля, цифрового фильтра нижних частот, входом подсоединенного к выходу блока вычисления модуля, а выходом - к первому входу второго мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход подключен к входу блока вычисления порога и первому входу цифрового порогового устройства, второй вход которого подсоединен к выходу блока вычисления порога, а выход является выходом упомянутого канала; кроме того, устройство снабжено блоком управления, вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый выход подсоединен ко второму входу цифрового полосового фильтра, второй выход соединен с третьим входом второго мультиплексора, а третий выход подключен ко второму входу первого мультиплексора и входу первого постоянного запоминающего устройства, выход которого подсоединен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика; коммутатором, первый вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, а второй вход - к выходу сумматора; регистром, вход данных которого подключен к выходу первого счетчика, вход записи соединен с выходом селектора длительности временных интервалов, а выход подключен к третьему входу коммутатора; коррелятором, первый вход которого связан с выходом цифрового полосового фильтра, второй вход подключен к выходу второго постоянного запоминающего устройства, а выход соединен с входом третьего постоянного запоминающего устройства и четвертым входом коммутатора, пятый вход которого подсоединен к выходу третьего постоянного запоминающего устройства, при этом выход коммутатора связан с входом блока преобразователя кодов, выход которого подсоединен к индикаторному устройству, а второй вход устройства сброса подсоединен к выходу цифрового порогового устройства. Канал предварительной обработки сигналов включает входное устройство, выход которого соединен с первым входом аттенюатора; фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу аттенюатора; третий мультиплексор, первый вход которого подсоединен к выходу фильтра нижних частот, второй вход соединен с выходом аттенюатора, третий вход подключен ко второму выходу блока управления, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя канала выделения огибающей импульсов переменного тока, и блок автоматической регулировки усиления, соединенный входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом - со вторым входом аттенюатора.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена структурная электрическая схема заявляемого устройства.

Устройство для измерения параметров локомотивной сигнализации непрерывного типа включает входное устройство 1, аттенюатор 2, фильтр низких частот (ФНЧ) 3, третий мультиплексор 4, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, блок автоматической регулировки усиления (АРУ) 6, цифровой полосовой фильтр (ЦПФ) 7, блок вычисления модуля 8, цифровой фильтр низких частот (ЦФНЧ) 9, второй мультиплексор 10, цифровое пороговое устройство 11, блок вычисления порога 12, селектор длительности временных интервалов 13, устройство сброса 14, формирователь импульсов 15, первый счетчик 16, дешифратор 17, первый мультиплексор 18, элемент «И» 19, формирователь импульсов сброса 20, второй счетчик 21, сумматор 22, регистр 23, генератор эталонной частоты 24, блок управления 25, первое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 26, второе ПЗУ 27, коррелятор 28, третье ПЗУ 29, коммутатор 30, блок преобразования кодов 31, дисплей 32.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

1. Режим измерения временных параметров кодовых сигналов АЛСН. Входной кодовый сигнал АЛСН в виде импульсов постоянного тока или в виде импульсов переменного тока частотой 25 Гц, 50 Гц или 75 Гц, формируемый устройствами железнодорожной автоматики, поступает на вход входного устройства 1, в функции которого входит защита устройства от перенапряжения и первичная аналоговая фильтрация сигнала. Блок управления 25 переключает мультиплексоры 4, 10 и 18, создавая соответствующие цепи прохождения импульсов постоянного и переменного тока, осуществляет регулирование центральной частоты ЦПФ 7 и переключает коммутатор 30 в режим измерения временных параметров кодовых сигналов АЛСН. С выхода входного устройства 1 сигнал поступает в аттенюатор 2, который служит для регулирования затухания входного сигнала и согласования диапазона входных сигналов с диапазоном преобразования АЦП 5. В ФНЧ 3 осуществляется предварительная фильтрация сигнала и с выхода ФНЧ 3 сигнал подается на первый вход мультиплексора 4. Если входной сигнал представляет собой импульсы постоянного тока, сигнал с выхода аттенюатора 2 подается непосредственно на второй вход мультиплексора 4, минуя ФНЧ 3. С выхода мультиплексора 4 сигнал поступает на вход АЦП 5, являющийся входом канала выделения огибающей импульсов переменного тока, в состав которого, кроме АЦП 5, входят ЦПФ 7, блок вычисления модуля 8, ЦФНЧ 9, блок вычисления порога 12 и цифровое пороговое устройство 11. Кроме того, аттенюатор 2, мультиплексор 4, АЦП 5 и блок АРУ 6 с цифровым управлением образуют систему автоматической регулировки усиления входного сигнала. АЦП 5 преобразует сигнал из аналоговой формы в цифровую. Блок вычисления модуля 8 вычисляет модуль двуполярного синусоидального сигнала и преобразует его в однополярный. В ЦФНЧ 9 осуществляется фильтрация цифрового сигнала. С выхода ЦФНЧ 9 сигнал поступает на первый вход мультиплексора 10. В том случае, когда входной сигнал представляет собой импульсы постоянного тока, он поступает на второй вход мультиплексора 10 с выхода АЦП 5. Блок вычисления порога 12 автоматически устанавливает величину порога, равную половине амплитуды видеосигнала, а в цифровом пороговом устройстве 11 осуществляется селекция видеосигнала в соответствии с величиной установленного порога. С выхода порогового устройства 11 прямоугольный видеосигнал подается на входы селектора длительности временных интервалов 13 и формирователя импульсов 15. В селекторе 13 осуществляется сравнение длительности временных интервалов между импульсами сигнала АЛСН с заданным пороговым значением длительности и формирование сигнала в момент равенства указанных длительностей. Выходной сигнал селектора 13 подается на вход устройства сброса 14, который формирует сигнал, поступающий на вход установки в «0» счетчика 16. Формирователь импульсов 15 формирует импульсы фронтов и спадов поступающего на его вход видеосигнала и подает их на счетный вход счетчика 16. Счетчик 16 формирует код, соответствующий сумме чисел импульсов и интервалов кодового сигнала. На выходе дешифратора 17 формируются импульсы, длительности которых равны длительности импульсов и интервалов кодового сигнала. С помощью мультиплексора 18 выход дешифратора 17 подключается ко второму входу элемента «И» 19, на первый вход которого подаются импульсы эталонной частоты с выхода генератора эталонной частоты 24. Элемент «И» 19 вместе с формирователем импульсов сброса 20 образуют устройство управления вторым счетчиком 21. Формирователь импульса сброса 20 устанавливает счетчик 21 в «0», и на первый вход счетчика 21 с выхода элемента «И» 19 в течение длительности измеряемого элемента кодового сигнала поступают импульсы эталонной частоты.

Так как фильтры - ЦПФ 7 и ЦФНЧ 9 - имеют конечную полосу пропускания, в результате фильтрации исследуемых сигналов происходит искажение их формы, что ведет, в конечном итоге, к снижению точности измерений временных параметров кодовых сигналов. Чтобы избежать этого, в устройство введены ПЗУ 26 и сумматор 22. В ПЗУ 26 на этапе калибровки устройства вводятся поправочные данные, учитывающие погрешности, вносимые в измерение временных параметров кодовых сигналов АЛСН в процессе их фильтрации. В сумматоре 22 происходит сложение результатов измерения счетчика 21 и поправочных данных, поступающих с ПЗУ 26 на второй вход сумматора 22. Результатом является повышение точности измерения временных параметров кодовых сигналов АЛСН.

С выхода сумматора 22 сигнал через коммутатор 30 поступает на блок преобразования кодов 31, и после дешифрации результаты измерения индицируются на экране дисплея 32.

Для декодирования сигналов кода огня в устройство введен регистр 23, вход данных которого соединен с выходом счетчика 16, вход записи подключен к выходу селектора длительности временных интервалов 13, а выход связан с пятым входом коммутатора 30. Например, код огня (код «КЖ») состоит из двух коротких импульсов, чередующихся с более протяженными (длинными) интервалами между ними. Процесс декодирования заключается в следующем. Селектор длительности временных интервалов 13 фиксирует появление длинной паузы и выдает соответствующий сигнал об этом на вход записи регистра 23. Так как длинному интервалу предшествует один импульс, формирователь 15 формирует два импульса, соответствующие фронту и спаду первого короткого импульса кода «КЖ», и подает их на счетный вход счетчика 16, на выходе которого появляется код «2», переносимый на вход данных регистра 23. Появление на входах регистра 23 информации о длинном интервале и коде «2» свидетельствует о коде огня «КЖ». С выхода регистра 23 сигнал поступает на третий вход коммутатора 30 и далее - на блок преобразования кодов 31. Декодированный сигнал отображается на экране дисплея 32.

Аналогичным образом определяется код огня «Ж», которому соответствует код «4» на выходе счетчика 16, и код огня «3», которому соответствует код «6» на выходе счетчика 16.

2. Режим декодирования сигналов АЛС-ЕН. Входной сигнал АЛС-ЕН, представляющий собой кодированный синусоидальный сигнал с двукратной фазоразностной модуляцией, поступает на вход входного устройства 1. Блок управления 25 переключает мультиплексор 4, осуществляет регулирование центральной частоты ЦПФ 7 и переключает коммутатор 30 в режим измерения параметров сигналов АЛС-ЕН. С выхода ЦПФ 7 сигнал АЛС-ЕН поступает на первый вход коррелятора 28, на второй вход которого с выхода ПЗУ 27 поступают возможные копии сигналов АЛС-ЕН. Коррелятор 28 осуществляет сравнение текущего сигнала с хранящимися в ПЗУ 27 копиями и при совпадении сигнала АЛС-ЕН с одной из копий выдает код сигнала АЛС-ЕН на четвертый вход коммутатора 30 и вход ПЗУ 29, в котором хранится информация о показателях движения, соответствующих кодам сигналов АЛС-ЕН. С выхода ПЗУ 29 информация о показателях движения, соответствующая декодированному сигналу АЛС-ЕН, поступает на пятый вход коммутатора 30. Блок 31 осуществляет дешифрацию кодов и на экране дисплея 31 отображается декодированный сигнал АЛС-ЕН и соответствующие показатели движения.

Достоинства заявляемого устройства по сравнению с устройством-прототипом являются:

- повышение точности измерения временных параметров кодовых сигналов АЛСН за счет введения поправочных данных;

- расширение функциональных возможностей за счет декодирования кодовых сигналов АЛСН и декодирования и индикации кодовых сигналов АЛС-ЕН и индикации показателей движения АЛС-ЕН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство СССР №1028547, кл. B 61 L 3/20, 1983 г.

2. Авторское свидетельство СССР №1411202, кл. B 61 L 25/06, 1988 г.

3. Патент РФ №2092356, кл. B 61 L 25/06, 1997 г.

4. Авторское свидетельство СССР №785797, кл. G 01 R 29/02, 1980 г. (прототип).

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, а именно к устройствам для измерения параметров сигналов автоматической локомотивной сигнализации АЛСН и АЛС-ЕН. Устройство содержит канал выделения огибающей импульсов переменного тока, селектор длительности временных интервалов, формирователь импульсов, устройство сброса, два счетчика, дешифратор, три мультиплексора, устройство управления вторым счетчиком, генератор эталонной частоты, блок преобразования кодов, индикаторное устройство, канал предварительной обработки сигналов, блок управления, три постоянных запоминающих устройства, сумматор, коммутатор, регистр и коррелятор. Канал выделения огибающей импульсов переменного тока состоит из аналого-цифрового преобразователя, цифрового полосового фильтра, блока вычисления модуля, цифрового фильтра нижних частот, второго мультиплексора, блока вычисления порога, цифрового порогового устройства. Канал предварительной обработки сигналов включает входное устройство, аттенюатор, фильтр нижних частот, третий мультиплексор, блок управления, аналого-цифровой преобразователь и блок автоматической регулировки усиления. Использование изобретения позволяет повысить точность измерения и расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения декодирования кодовых сигналов АЛСН и декодирования и индикации кодовых сигналов АЛС-ЕН и индикации показателей движения АЛС-ЕН. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для измерения параметров сигналов автоматической локомотивной сигнализации, содержащее канал выделения огибающей импульсов переменного тока, выход которого подсоединен к входам селектора длительности временных интервалов и формирователя импульсов, причем выход селектора длительности временных интервалов подключен к первому входу устройства сброса, выход которого соединен с входом установки в «0» первого счетчика, а выход формирователя импульсов подсоединен к счетному входу первого счетчика, соединенного выходом с входом дешифратора, выход которого подключен к первому входу первого мультиплексора, соединенного выходом с первым входом устройства управления вторым счетчиком, второй вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый выход соединен со счетным входом второго счетчика, а второй выход подключен к входу установки в «0» второго счетчика, блок преобразования кодов и индикаторное устройство, отличающееся тем, что оно снабжено каналом предварительной обработки сигналов; канал выделения огибающей импульсов переменного тока выполнен в виде аналого-цифрового преобразователя, соединенного выходом с первым входом цифрового полосового фильтра, выход которого подключен к входу блока вычисления модуля; цифрового фильтра нижних частот, входом подсоединенного к выходу блока вычисления модуля, а выходом - к первому входу второго мультиплексора, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход подключен к входу блока вычисления порога и первому входу цифрового порогового устройства, второй вход которого подсоединен к выходу блока вычисления порога, а выход является выходом упомянутого канала; кроме того, устройство снабжено блоком управления, вход которого подключен к выходу генератора эталонной частоты, первый выход подсоединен ко второму входу цифрового полосового фильтра, второй выход соединен с третьим входом второго мультиплексора, а третий выход подключен к первому входу первого мультиплексора и входу первого постоянного запоминающего устройства, выход которого подсоединен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика; коммутатором, первый вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, а второй вход - к выходу сумматора; регистром, вход данных которого подключен к выходу первого счетчика, вход записи соединен с выходом селектора длительности временных интервалов, а выход подключен к третьему входу коммутатора; коррелятором, первый вход которого связан с выходом цифрового полосового фильтра, второй вход подключен к выходу второго постоянного запоминающего устройства, а выход соединен с входом третьего постоянного запоминающего устройства и четвертым входом коммутатора, пятый вход которого подсоединен к выходу третьего постоянного запоминающего устройства, при этом выход коммутатора связан с входом блока преобразователя кодов, выход которого подсоединен к индикаторному устройству, а второй вход устройства сброса подсоединен к выходу цифрового порогового устройства.2. Устройство для измерения параметров сигналов автоматической локомотивной сигнализации по п.1, отличающееся тем, что канал предварительной обработки сигналов включает входное устройство, выход которого соединен с первым входом аттенюатора; фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу аттенюатора; третий мультиплексор, первый вход которого подсоединен к выходу фильтра нижних частот, второй вход соединен с выходом аттенюатора, третий вход подключен ко второму выходу блока управления, а выход соединен с входом аналого-цифрового преобразователя канала выделения огибающей импульсов переменного тока, и блок автоматической регулировки усиления, соединенный входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом - со вторым входом аттенюатора.