ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛОВ НЕПРЕРЫВНОГО КАНАЛА МНОГОЗНАЧНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ (ФС-ЕН) Российский патент 2008 года по МПК B61L23/00 B61L23/22 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для формирования и усиления сигналов автоматической локомотивной сигнализации единой непрерывной (АЛС-ЕН) в соответствии с информацией, поступающей от устройств автоблокировки или электрической централизации (ЭЦ), и входит в состав путевых устройств АЛС-ЕН.

Из уровня техники известен железнодорожный локомотивный сигнальный передатчик для передачи локомотивного сигнала для приема железнодорожным транспортным средством. Локомотивный сигнал закодирован в предотобранной частоте так, чтобы резонансный кругооборот действовал в соединении с кодовым формированием сигнала, чтобы действовать как постоянный текущий источник сигнала. Сокращение максимального потока рельса сигнала локомотива достигнуто, таким образом смягчая потоки сигнала локомотива, которые могли бы быть доступны для приема следующими поездами (US 5330134, 19.07.1994).

Недостатком данной системы и метода является низкая надежность.

Известно устройство для формирования и передачи сигналов кодовой рельсовой цепи, содержащее генератор частоты, соединенный последовательно с формирователями несущей и тактовых импульсов, блоком кодирования адреса и блоком памяти, фазоразностный модулятор, блок контроля правильности формирования сигнала, инвертор, первый и второй блоки выбора кода. Каждый из блоков выбора кода состоит из шифратора, мультиплексора и D-триггера, первые группы информационных входов мультиплексоров блоков выбора кода соединены с выходами шифраторов. Выход формирователя тактовых импульсов соединен с входом инвертора, выход формирователя несущей - с первым входом фазоразностного модулятора, выходом которого образован выход устройства, подключенный к первому входу блока контроля правильности формирования сигнала, второй, третий, четвертый и пятый входы которого подключены к информационным и синхронизирующим входам D-триггеров. Устройство снабжено формирователем управляющих импульсов, каждый из блоков выбора кода снабжен регистром и элементом ИЛИ-НЕ. При этом управляющие входы мультиплексоров блоков выбора кода подключены к первому выходу формирователя управляющих импульсов, вторые группы информационных входов - к соответствующим группам выходов регистров, а выходы - к первым группам информационных входов регистров, другие входы которых подключены к второму выходу формирователя управляющих импульсов, входом соединенного с выходом блока кодирования адреса. Старшие разряды выходов регистров соединены с первыми входами элементов ИЛИ-НЕ, вторые входы которых подключены к выходу инвертора, а выходы - к синхронизирующим входам D-триггеров, информационные входы D-триггеров соединены с выходами блока памяти, а выходы - с шестым и седьмым входами блока контроля правильности формирования сигнала и вторым и третьим входами фазоразностного модулятора (RU 2005639, 15.01.1994).

Недостатками данного устройства является недостаточная надежность и безопасность путевой аппаратуры, поскольку нет возможности автоматического исключения из системы при отказе.

Задачей изобретения является создание формирователя сигналов непрерывного канала многозначной системы автоматической локомотивной сигнализации, обеспечивающего получение технического результата, состоящего в повышении надежности и безопасности путевой аппаратуры АЛС-ЕН за счет применения современной элементной базы, современной технологии изготовления, высокой степени помехоустойчивости, наличия резервирования и автоматического исключения из системы отказавшего комплекта, что позволяет исключить задержки поездов по причине отказа ФС-ЕН за счет использования диагностики предотказного состояния.

Указанный технический результат достигается в формирователе сигналов непрерывного канала многозначной системы автоматической локомотивной сигнализации, состоящем из двух двухканальных - основного и резервного - синтезаторов, функционирующих параллельно, каждый из которых контролируется собственной схемой контроля, арбитра, который осуществляет посредством ключа переключение синтезаторов с основного на резервный, при этом каждый синтезатор содержит модуль генератора и запуска, который приводит в динамику формирователи фазоманипулированных сигналов, информационное содержание которых определяется сигналами модуля входных ключей, и вырабатывает сигнал запуска модуля контроля, на вход которого поступают парафазные сигналы контрольной частоты и фазоманипулированный сигнал, поступающий на входы модуля индикации и диагностики и усилителя мощности, который выдает его на выход синтезатора.

На чертеже представлена структурная схема ФС-ЕН.

ФС-ЕН входит в состав путевых устройств АЛС-ЕН и устанавливается на полках релейных стативов ЭЦ или шкафов автоблокировки, предназначенных для установки реле НШ или ДСШ.

Основными принципами построения ФС-ЕН являются: двухканальная структура построения модуля формирования кодовых сигналов с контролем эквивалентности функционирования каналов; независимость каналов формирования сигналов АЛС-ЕН, в том числе независимость каналов источника питания; применение схемы сравнения для каналов формирования с самоконтролем исправности всех составных компонентов; обнаружение одиночного отказа устройства за заданное время; исключение из системы отказавшего устройства через заданное время; наличие резервного комплекта.

Одним из принципов обеспечения безопасного функционирования является двухканальная структура построения синтезатора, который работает по принципу 2 из 2-х, то есть отказ одного из каналов приводит к защитному отказу синтезатора, выражающемуся в прекращении выдачи информационного сигнала на выход.

ФС-ЕН состоит из двух двухканальных синтезаторов сигналов АЛС-ЕН, функционирующих параллельно, основного 1 и резервного 2, каждый из которых контролируется собственной схемой контроля. Выходным информационным сигналом изделия является фазоманипулированный сигнал (ФМС) переменного тока частотой 174,58 Гц с двукратной фазоразностной модуляцией, позволяющей передавать информацию по двум подканалам, вырабатываемый основным синтезатором. Фазоманипулированный сигнал (ФМС) поступает с выхода одного из синтезаторов (далее активного). В случае неисправности основного синтезатора выходным сигналом изделия автоматически становится сигнал, вырабатываемый резервным синтезатором. Отказ любого синтезатора обнаруживается состоянием собственного диагностического выхода, что может быть использовано для контроля работоспособности ФС-ЕН, в том числе для информирования о предотказном состоянии. Переключение синтезаторов с основного 1 на резервный 2 и обратно (после восстановления основного) осуществляется арбитром 10 посредством ключа 11.

В состав синтезатора 1 и 2 входят:

- сетевой источник питания 9, который преобразует сетевое напряжение переменного тока 220 В в напряжение постоянного тока 48 В, обеспечивающее энергоснабжение всех модулей синтезатора;

- модуль входных ключей 3, обеспечивающий контроль собственной исправности и согласование устройства с внешними цепями выбора требуемой кодовой комбинации (обеспечивает гальваническую развязку внешних цепей выбора кодовой комбинации от внутренних цепей устройства), а также защиту ФС-ЕН от внешних электромагнитных воздействий. Модуль входных ключей 3 имеет два собственных источника питания, преобразующих напряжение постоянного тока 48 В в напряжение постоянного тока 24 В (питание внешних цепей) и 5 В (питание внутренних цепей);

- формирователи фазоманипулированных сигналов 4 и 5, которые синхронно вырабатывают ФМС. Информация, содержащаяся в ФМС, определяется данными, полученными от внешних устройств посредством модуля входных ключей 3. Кроме ФМС формирователи 4 и 5 вырабатывают сигналы INTEST (управляющий цепями контроля исправности модуля входных ключей 3, то есть закрытием всех ключей в момент времени, когда они не опрашиваются формирователями), КТ1 и КТ2 (получаемые смешиванием динамических контролируемых сигналов, в том числе ФМС). Каждый формирователь имеет собственный встроенный источник питания постоянного тока, вырабатывающий напряжение VCC1 (2);

- модуль контроля 7, определяющий достоверность сформированного ФМС методом сравнения контрольных сигналов КТ1 и КТ2 (их парафазности) и проверки исправности модуля входных ключей 3 (контроль наличия сигнала OUTTEST, который при исправности модуля входных ключей 3 выдается на модуль контроля 7), и обеспечивающий блокировку ФМС при отрицательном результате. Кроме того, модуль контроля 7 формирует сигналы диагностики своего состояния. При условии парафазности сигналов КТ1 и КТ2 и при наличии сигнала OUTTEST модуль контроля 7 обеспечивает прохождение на выход фазоманипулированного сигнала ФМС1, поступающего с формирователя 4. Модуль контроля 7 имеет две ступени: первая получает питание от формирователя 4 (VCC1), вторая - от формирователя 5 (VCC2);

- модуль генератора и запуска 6, предназначенный для обеспечения динамической работы и синхронизации узлов синтезатора, а также формирующий сигналы управления запуском модуля контроля;

- модуль индикации и диагностики 12, обеспечивающий декодирование ФМС, диагностику работы модуля контроля 7, отображение номера формируемой кодовой комбинации и световую индикацию функционирования синтезатора;

- усилитель мощности 8, предназначенный для усиления ФМС, поступающий с модуля контроля 7. Усилитель мощности 8 получает электропитание непосредственно с сетевого источника питания 9.

Арбитр 10 предназначен для оценки исправности синтезаторов, на основании которой он, посредством ключа 11, назначает активным исправный синтезатор, а также вырабатывает сигналы управления диагностикой и индикацией работоспособности ФС-ЕН. Оценка исправности синтезатора производится по наличию сигнала на выходе усилителя мощности 8.

ФС-ЕН обеспечивает формирование по каждому из двух подканалов шестнадцати кодов в виде модифицированного кода Бауэра и их буквенно-цифровую индикацию на левом (по первому подканалу) и правом (по второму подканалу). Логические значения информационных посылок в обоих подканалах ФС-ЕН соответствуют изменению фазы несущей частоты.

Работа ФС-ЕН.

Включение питания обусловливает запуск модуля генератора и запуска 6, который приводит в динамику формирователи 4 и 5. Формирователи 4 и 5 вырабатывают ФМС, информационное содержание которых определяется сигналами модуля входных ключей 3, зависящими в свою очередь от состояния внешних цепей выбора номера кодовой комбинации. Через заданное время модуль генератора и запуска 6 вырабатывает сигнал запуска модуля контроля 7. При условии эквивалентности сигналов КТ1 и КТ2, поступающих в модуль контроля 7 от формирователей 4 и 5, и при положительном анализе сигнала OUTTEST, поступающего в модуль контроля 7 от модуля входных ключей 3, модуль контроля 7 запускается (переводится в рабочее состояние). Это означает, что сигнал ФМС1, вырабатываемый формирователем 4, пропускается модулем контроля 7 на вход усилителя мощности 8. ФМС, вырабатываемый формирователем 5, не используется, поскольку формирователь 5 служит только для сравнения параметров его работы с параметрами работы формирователя 4. Отказ любого из формирователей, а также пробой элемента модуля входных ключей 3 определяют срыв работы или невозможность запуска модуля контроля 7. В случае возникновения рассогласования сигналов КТ1 и КТ2 определенной длительности, происходит автоматический срыв работы модуля контроля 7 (переводится в устойчивое нерабочее состояние), что блокирует прохождение ФМС. При этом модуль генератора и запуска 6 с определенной периодичностью вырабатывает сигналы перезапуска в течение заданного времени. Если за это время не произошло запуска модуля контроля 7, синтезатор исключается из системы, его перезапуск будет возможен только при выполнении оператором определенных действий. При рабочем состоянии модуля контроля 7, ФМС с его выхода подается на вход усилителя мощности 8 и вход модуля индикации и диагностики 12. Усилитель мощности 8 усиливает ФМС и выдает его на выход синтезатора. Модуль индикации и диагностики 12 декодирует ФМС и индицирует номер кодовой комбинации.

При наличии на выходе основного синтезатора динамического сигнала заданного уровня арбитр 10 посредством ключа 11 обеспечивает его прохождение на выход ФС-ЕН. В случае отсутствия сигнала на выходе основного синтезатора 1 и наличия сигнала на выходе резервного синтезатора 2 арбитр 10 подключает выход ФС-ЕН к выходу резервного синтезатора 2. Кроме сказанного, арбитр 10 управляет диагностическими выходами Д1 и Д2, состояние которых отражает исправность синтезаторов 1 и 2, соответственно.

ФС-ЕН начинает выполнять свои функции через время, не превышающее 30 с с момента включения питания. В случае прерывания питания на время не более 1,3 с ФС-ЕН выключается и возобновляет функционирование за время, не превышающее 3 с с момента восстановления питания.

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и предназначено для формирования и усиления сигналов автоматической локомотивной сигнализации единой непрерывной (АЛС-ЕН). Формирователь сигналов непрерывного канала многозначной системы автоматической локомотивной сигнализации состоит из двух двухканальных - основного и резервного - синтезаторов, функционирующих параллельно, каждый из которых контролируется собственной схемой контроля, арбитра, который осуществляет посредством ключа переключение синтезаторов с основного на резервный. Каждый синтезатор содержит модуль генератора и запуска, который приводит в динамику формирователи фазоманипулированных сигналов, информационное содержание которых определяется сигналами модуля входных ключей, и вырабатывает сигнал запуска модуля контроля, на вход которого поступают парафазные сигналы контрольной частоты и фазоманипулированный сигнал, поступающий на входы модуля индикации и диагностики и усилителя мощности, который выдает его на выход синтезатора. Технический результат состоит в повышении надежности и безопасности путевой аппаратуры АЛС-ЕН за счет применения современной элементной базы, современной технологии изготовления, высокой степени помехоустойчивости, наличия резервирования и автоматического исключения из системы отказавшего комплекта. 1 ил.

Формирователь сигналов непрерывного канала многозначной системы автоматической локомотивной сигнализации состоит из двух двухканальных основного и резервного синтезаторов, функционирующих параллельно, каждый из которых контролируется собственной схемой контроля, арбитра, который осуществляет посредством ключа переключение синтезаторов с основного на резервный, при этом каждый синтезатор содержит модуль генератора и запуска, который приводит в динамику формирователи фазоманипулированных сигналов, информационное содержание которых определяется сигналами модуля входных ключей, и вырабатывает сигнал запуска модуля контроля, на вход которого поступают парафазные сигналы контрольной частоты и фазоманипулированный сигнал, поступающий на входы модуля индикации и диагностики и усилителя мощности, который выдает его на выход синтезатора.