СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ПОКАЗАНИЙ ПУТЕВОГО СВЕТОФОРА НА ЛОКОМОТИВНОМ СВЕТОФОРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК B61L3/24 

Изобретение относится к путевым устройствам для управления подвижным составом или поездом в целом, путем приведения в действие предупредительных сигналов с помощью кодированных импульсов.

Известен способ передачи по рельсовой цепи кодового сигнала, соответствующего определенному показанию путевого светофора, в виде комбинации двух или трех импульсов постоянного или переменного тока, следующих друг за другом (Казаков А.А., Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы. - М.: Транспорт, 1975, стр.256-262).

Недостатком этого способа является низкая помехоустойчивость передаваемых по рельсовой цепи сигналов, что приводит к несоответствию показаний путевого и локомотивного светофоров.

Целью предлагаемого способа и устройства для его осуществления является повышение помехоустойчивости передаваемых по рельсовой цепи сигналов о показаниях путевого светофора.

Указанная цель достигается тем, что кодирование каждого сигнала, обеспечивающего горение сигнальной лампы на путевом светофоре, ограждающем блок-участок, осуществляют периодической последовательностью двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, а при приеме полученную периодическую последовательность сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, подают на согласованный фильтр, который фиксирует в рельсовой цепи наличие согласованного с ним сигнала, повышая тем самым вероятность его безошибочного приема, а применение периодической последовательности двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, повышает помехоустойчивость передаваемого сигнала.

Сущность изобретения по п.1 заключается в том, что каждый сигнал, обеспечивающий горение лампы путевого светофора, кодируют периодической последовательностью двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, а каждый двоичный сигнал подвергают фазовой манипуляции, затем периодическую последовательность модулированных таким образом импульсов усиливают по мощности и передают в рельсовую цепь, а сигнал, извлеченный из рельсовой цепи локомотивными катушками через полосовой фильтр с полосой пропускания, равной спектру модулированного сигнала, подают на вход приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, где каждый модулированный сигнал детектируют и подают на вход согласованного фильтра, из выходного сигнала которого выделяют периодическую последовательность только коротких импульсов, преобразуют их в постоянное напряжение, которое обеспечивает горение сигнальной лампы локомотивного светофора, соответствующей лампе путевого светофора, а сущность изобретения по п.2 заключается в том, что каждая лампа путевого светофора подключена к соответствующему выходу дешифратора сигналов автоблокировки и одновременно подключена к соответствующему входу блока, формирующего периодическую последовательность сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, соответствующих этой лампе путевого светофора, выход блока, формирующего периодическую последовательность сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, подключен к входу фазового манипулятора, к другому входу которого подключен генератор несущей частоты, выход фазового манипулятора подключен к входу полосового фильтра, выход последнего подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен к рельсовой цепи перед путевым светофором, а на локомотиве локомотивные катушки подключены к входу полосового фильтра приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, выход которого соединен с входом входного усилителя мощности с автоматической регулировкой усиления, а его выход соединен с входом фазового демодулятора, другой вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, выход фазового демодулятора через полосовой фильтр соединен с входом усилителя двоичных сигналов, выход которого присоединен к входам согласованных фильтров, выход каждого согласованного фильтра соединен с преобразователем выходного сигнала в напряжение, а выход последнего подключен к сигнальной лампе локомотивного светофора.

На чертеже приведена схема устройства для осуществления способа п.1, включающая рельсовую цепь 9, разделенную на блок-участки изолирующими стыками 8, путевой светофор 1, ограждающий блок-участок перед локомотивом 11, движущимся в направлении 10, дешифратор сигналов автоблокировки 2, блок 3 формирования двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, для каждой лампы путевого светофора (24, 25, 26), фазовый манипулятор 4, генераторы несущей частоты 5 и 16, полосовой фильтр 6, усилитель мощности 7, локомотивные приемные катушки 12, полосовой фильтр приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации 13, входной усилитель с автоматической регулировкой мощности 14, фазовый демодулятор 15, полосовой фильтр 17, усилитель двоичного сигнала 18, согласованные фильтры (19, 20, 21), преобразователь импульсного напряжения в постоянное напряжение 22, локомотивный светофор 23 с сигнальными лампами (27, 28, 29).

Предлагаемый способ и устройство работают следующим образом.

Каждый сигнал, обеспечивающий горение лампы (24, 25, 26) путевого светофора 1 с дешифратора автоблокировки 2, одновременно подается на соответствующий вход блока формирования двоичного сигнала с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала 3. Блок формирования двоичного сигнала 3 на выходе генерирует импульсный сигнал с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, который поступает в фазовый манипулятор 4, модулирующий несущую частоту с генератора 5.

Модулированный сигнал с выхода фазового манипулятора 4 поступает в полосовой фильтр 6, усиливается усилителем мощности 7 и передается в рельсовую цепь 9. При движении локомотива 11 в направлении 10 модулированный сигнал считывается из рельсовой цепи 9 локомотивными приемными катушками 12, поступает на полосовой фильтр приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации 13, усиливается входным усилителем с автоматической регулировкой мощности 14, необходимым для поддержания постоянного уровня считываемого из рельсовой цепи 9 сигнала при приближении локомотива 11 к путевому светофору 1, и далее поступает на вход фазового демодулятора 15. На второй вход фазового демодулятора 15 поступает несущая частота с генератора несущей частоты 16. С выхода фазового демодулятора 15 демодулированный сигнал через полосовой фильтр 17 поступает на вход усилителя двоичных сигналов 18 и далее на входы согласованных фильтров (19, 20, 21), каждый из которых согласован с сигналом, обеспечивающим горение соответственно ламп (24, 25, 26) путевого светофора 1. С выхода согласованных фильтров (19, 20, 21) сигнал поступает на преобразователь импульсного сигнала в постоянное напряжение 22 и далее на соответствующую лампу (27, 28, 29) локомотивного светофора 23, зажигая ее.

Известно (Ж.Макс «Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: в 2-х томах. Пер. с французского. - М.: Мир, 1983. - Т.2, 256 с., ил., стр.40-49), что имеется возможность приема оптимального, то есть предельно достижимого по достоверности обнаружения, двоичного сигнала с известной структурой и автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, в смеси сигнала с помехами, если для обнаружения применить корреляционный приемник в виде согласованного фильтра.

К сигналам с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, относятся такие, у которых сигнал автокорреляционной функции на выходе согласованного фильтра содержит один импульс большой амплитуды, максимальное значение которой приходится на момент окончания действия на входе согласованного фильтра двоичного сигнала с известной структурой, а вокруг импульса с наибольшей амплитудой симметрично расположены несколько импульсов с меньшей амплитудой. Максимум амплитуды большого импульса, число и величины амплитуд малых импульсов зависят от структуры двоичного сигнала, согласованного с согласованным фильтром.

Особенностью согласованного фильтра является то, что при поступлении на вход согласованного фильтра согласованного с ним сигнала, на его выходе появляется сигнал в виде автокорреляционной функции согласованного сигнала, при подаче любого другого сигнала - сигнал в виде взаимнокорреляционной функции согласованного и другого сигнала.

Значит, если на вход согласованного фильтра поступит аддитивная смесь согласованного сигнала и помехи, на выходе согласованного фильтра появится сумма сигналов:

U1

где U₁(t) - сигнал на выходе согласованного фильтра,

U₂(t) - сигнал автокорреляционной функции согласованного фильтра,

U₃(t) - сигнал взаимнокорреляционной функции согласованного фильтра.

Таким образом, при поступлении на вход согласованного фильтра смеси любого согласованного с ним сигнала с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, и помехи в момент окончания согласованного сигнала на выходе согласованного фильтра появится большой всплеск сигнала - реакция фильтра, импульс большой амплитуды, возвышающийся среди других значений выходного сигнала согласованного фильтра. Этот импульс, тождественно отображающий показания путевого светофора, ограждающего блок-участок, нетрудно выделить из выходного сигнала согласованного фильтра.

Отсюда следует, что при поступлении на вход согласованного фильтра периодической последовательности сигналов, каждый из которых, кроме помехи, будет содержать определенный согласованный с фильтром кодовый сигнал, обеспечивающий горение на путевом светофоре сигнальной лампы, индицирующей текущее состояние занятости блок-участка за путевым светофором и целостности его рельсовой цепи, из выходного сигнала согласованного фильтра можно выделить периодическую последовательность коротких импульсов, тождественно отображающих показания путевого светофора, которую легко преобразовать в постоянное напряжение и подвести к лампе локомотивного светофора автоматической локомотивной сигнализации, тождественной по назначению лампе путевого светофора.

Для кодирования показаний путевого светофора целесообразно использовать периодическую последовательность двоичных сигналов с известной структурой, а именно импульсы, составляющие структуру сигнала, должны иметь постоянную амплитуду и превышение максимального пика над боковыми лепестками на выходе согласованного фильтра в несколько раз. Наиболее соответствующим этим требованиям является сигнал Баркера с числом импульсов 13. Согласованные фильтры при таком сигнале обеспечивают значительное превышение отношения мощности полезного сигнала к мощности сигнала помехи на выходе согласованного фильтра с подобным отношением на входе согласованного фильтра:

,

где N - число импульсов сигнала Баркера, С - мощность полезного сигнала, П - мощность сигнала помехи.

В децибелах, например, это превышение отношения мощности полезного сигнала к мощности сигнала помехи на выходе согласованного фильтра при отношении мощности полезного сигнала к мощности сигнала помехи на входе согласованного фильтра, равном единице, может составлять 10lg169=22,8 дБ при числе импульсов в сигнале, равном 13, что соответствует практически безошибочному приему полезного сигнала.

Таким образом, предлагаемый способ отображения показаний путевого светофора на локомотивном светофоре и устройство для его осуществления исключают необходимость точной калибровки приемника локомотивной сигнализации и передатчика сигналов о показаниях путевых светофоров, поскольку приемник выполнен на базе согласованного фильтра и безошибочно принимает входной согласованный сигнал по его заранее известной структуре и тождественно отображает его на локомотивном светофоре.

Кодирование каждого сигнала с путевого светофора периодической последовательностью двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, и прием полученной периодической последовательности сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, на согласованный фильтр, который фиксирует в рельсовой цепи наличие согласованного с ним сигнала, повышает вероятность его безошибочного приема, а применение периодической последовательности двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, повышает помехоустойчивость передаваемого по рельсовой цепи сигнала.

Группа изобретений относится к технике управления подвижным составом или поездом в целом путем приведения в действия предупредительных сигналов с помощью кодированных импульсов. В предложенном способе каждый сигнал, обеспечивающий горение лампы путевого светофора, кодируют периодической последовательностью двоичных сигналов с автокорреляционной функцией (АКФ), позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, а затем подвергают фазовой манипуляции, усиливают по мощности и передают в рельсовую цепь. Сигнал, извлеченный из рельсовой цепи локомотивными катушками, через полосовой фильтр подают на вход приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, где его детектируют, усиливают и подают на вход согласованного фильтра. Из выходного сигнала последнего выделяют периодическую последовательность только коротких импульсов, преобразуют их в постоянное напряжение, обеспечивающее горение сигнальной лампы локомотивного светофора, соответствующей лампе путевого светофора. Предложенное устройство включает дешифратор сигналов автоблокировки, блок, формирующий периодическую последовательность сигналов с АКФ, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, два генератора несущей частоты, фазовый манипулятор и демодулятор, три полосовых фильтра, усилитель мощности, локомотивные катушки, усилитель с автоматической регулировкой усиления, усилитель двоичных сигналов, согласованные фильтры в количестве, равном количеству ламп путевого светофора, преобразователь импульсного сигнала в напряжение. Группа изобретений позволят повысить вероятность безошибочного приема сигнала с показанием путевого светофора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ отображения показаний путевого светофора на локомотивном светофоре, включающий кодирование определенным кодовым сигналом сигнала, обеспечивающего горение на путевом светофоре сигнальной лампы, индицирующей текущее состояние занятости блок-участка за путевым светофором и целостности его рельсовой цепи, приведение кодового сигнала в вид, удобный для передачи его по рельсовой цепи до катушек локомотива, передачу преобразованного кодового сигнала на вход приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, преобразование в нем последнего в сигнал, обеспечивающий горение на локомотивном светофоре автоматической локомотивной сигнализации лампы, соответствующей горящей лампе путевого светофора, отличающийся тем, что каждый сигнал, обеспечивающий горение лампы путевого светофора, кодируют периодической последовательностью двоичных сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, а каждый двоичный сигнал подвергают фазовой манипуляции, затем периодическую последовательность модулированных таким образом импульсов усиливают по мощности и передают в рельсовую цепь, а сигнал, извлеченный из рельсовой цепи локомотивными катушками, через полосовой фильтр с полосой пропускания, равной спектру модулированного сигнала, подают на вход приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, где каждый модулированный сигнал детектируют и подают на вход согласованного фильтра, из выходного сигнала которого выделяют периодическую последовательность только коротких импульсов, преобразуют их в постоянное напряжение, которое обеспечивает горение сигнальной лампы локомотивного светофора, соответствующей лампе путевого светофора.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее генератор несущей частоты, дешифратор сигналов автоблокировки, соединенный с лампами путевого светофора, усилитель мощности, фазовый манипулятор, полосовой фильтр, локомотивные катушки, соединенные с полосовым фильтром приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, входной усилитель мощности, фазовый демодулятор, согласованные фильтры, преобразователь выходного сигнала в напряжение, соединенный с лампами локомотивного светофора, отличающееся тем, что каждая лампа путевого светофора подключена к соответствующему выходу дешифратора сигналов автоблокировки и одновременно подключена к соответствующему входу блока, формирующего периодическую последовательность сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, соответствующих этой лампе путевого светофора, выход блока, формирующего периодическую последовательность сигналов с автокорреляционной функцией, позволяющей повысить помехозащищенность передаваемого сигнала, подключен к входу фазового манипулятора, к другому входу которого подключен генератор несущей частоты, выход фазового манипулятора подключен к входу полосового фильтра, выход последнего подключен к входу усилителя мощности, выход которого подключен к рельсовой цепи перед путевым светофором, а на локомотиве локомотивные катушки подключены к входу полосового фильтра приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации, выход которого соединен с входом входного усилителя мощности с автоматической регулировкой усиления, а его выход соединен с входом фазового демодулятора, другой вход которого соединен с выходом генератора несущей частоты, выход фазового демодулятора через полосовой фильтр соединен с входом усилителя двоичных сигналов, выход которого присоединен к входам согласованных фильтров, выход каждого согласованного фильтра соединен с преобразователем выходного сигнала в напряжение, а выход последнего подключен к сигнальной лампе локомотивного светофора.