СИСТЕМА ДЛЯ РАДИОТЕЛЕФОННЫХ СООБЩЕНИЙ НА АВТОМАГИСТРАЛЯХ Российский патент 2014 года по МПК G08B25/10 

Предлагаемая система относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения человека в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах.

В последнее время на крупных автомагистралях иностранных государств (США, Германия, Южная Корея и др.) в целях оперативного сообщения о дорожно-транспортных происшествиях по обеим сторонам магистрали через каждый километр устанавливаются системы SOS-телефоны прямой радиосвязи с ближайшими пунктами оказания медицинской и технической помощи. Эти системы имеют автономные источники питания и постоянно настроены на волну соответствующего пункта. Чаще всего имеются автономные системы с солнечными источниками энергии с устройствами их ориентации на Солнце.

Известны системы для радиотелефонных сообщений на автомагистралях и на железнодорожных переездах (авт.свид. СССР №№1.342.796, 1.592.206, 1.796.521, 1.801.849; патенты РФ №№2.090.777, 2.137.644 2.170.187, 2.183.351, 2.282.897, 2.319.212, 2.397.893; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. Санкт-Петербург, 2007, с.78-104 и др.).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях» (патент РФ №2.397.548, G08В 25/12, 2008), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система обеспечивает между дежурным по переезду и машинистами приближающихся к железнодорожному переезду поездов дуплексную радиосвязь с использованием двух частот ω₁, ω₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Следует отметить, что большое количество железнодорожно-транспортных происшествий с тяжелыми последствиями происходит именно на железнодорожных переездах. Одна из основных причин - это недостаточно предупредить о том, что приближается поезд. Необходимо своевременно сообщить также машинисту приближающегося поезда о чрезвычайной ситуации на железнодорожном переезде, чтобы избежать происшествия.

Однако известная система в ряде случаев не в полной мере обеспечивает безопасность дорожного движения на железнодорожных переездах. К этим случаям относятся и случаи выключения внимания машиниста в различных экстремальных ситуациях (усталость, обморок, сон и т.п.). В таких экстремальных ситуациях необходимы автоматическое определение расстояния от приближающегося поезда до железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированное экстренное торможение поезда. Критическое расстояние между приближающимся поездом и аварийным железнодорожным переездом определяется длиной тормозного пути поезда, которая в среднем равна 1000 м и более.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности дорожного движения на железнодорожных переездах путем автоматического определения расстояния от приближающегося поезда до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированного экстренного торможения поезда.

Поставленная задача решается тем, что система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях, использующая солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая, в соответствии с ближайшим аналогом, из многоячеистой панели солнечных параболоидных концентраторов, в фокусах которых расположены арсенид-галлиевые фотоприемники, имеющие возможность преобразовывать концентрированную солнечную энергию с КПД до 20% и с удельной мощностью 200 Вт/м², по бокам солнечной батареи установлены фотодиоды в цилиндрических отражателях, имеющие возможность ориентировать батарею на солнце с помощью сельсинов с точностью ±2°, а сама батарея размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлены штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, радиопередатчик, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8… 1 км друг от друга, в коробке, которая крепится к разделительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, размещена аппаратура, состоящая из первого радиопередатчика и первого радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных второго генератора высокой частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника цифровых сообщений, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и усилителя третьей промежуточной частоты, последовательно включенных четвертого усилителя мощности, первого дуплексира, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, третий усилитель мощности, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к первому и второму исполнительным блокам, звуковому и световому сигнализаторам, на локомотиве установлена аппаратура, состоящая из второго радиопередатчика и второго радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных микропроцессора, первого генератора высокой частоты и многоотводной линии задержки, кодовые отводы которой через фазоинверторы, обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом, подключены к сумматору, первый вход которого соединен с выходом первого генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан с второй приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и блок регистрации и анализа, при этом частота ω₁ и ω_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ω_г2 - ω_г1 = ω_пр2, второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, изучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω_г1 - ω_г2, а второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, изучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω_г1 = ω_г2, а второй радиоприемник, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂ = ω_г1, первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ω₂, а первый радиоприемник, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁, отличается от ближайшего аналога тем, что первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, снабжен логическим элементом ИЛИ, причем к выходу усилителя третьей промежуточной частоты подключен логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, а выход подключен к входу четвертого усилителя мощности, второй радиоприемник, установленный на локомотиве, снабжен ключом, третьим перемножителем, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором дальности, блоком формирования критической дальности, блоком сравнения и третьим исполнительным блоком, причем к выходу второго усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора, третий перемножитель, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом сумматора, фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключены индикатор дальности, и последовательно соединенные блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования критической дальности, и третий исполнительный блок, вход микропроцессора соединен с выходом блока сравнения.

Общий вид предлагаемой SOS-системы изображен на фиг.1. Структурная схема второго радиопередатчика 40 и второго радиоприемника 49, устанавливаемых на локомотиве, представлена на фиг.2. Структурная схема первого радиопередатчика 21 и первого радиоприемника 35, устанавливаемых в коробке на железнодорожном переезде, изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов, представлена на фиг.4.

Второй радиопередатчик 40 содержит последовательно включенные микропроцессор 13, первый генератор 14 высокой частоты и многоотводную линию задержки 15.i (i=l, 2,…,n), кодовые отводы которой через фазоинверторы 16.j (j=l, 2,… m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом Mi(t), подключены к сумматору 17, первый вход которого соединен с выходом генератора 14 высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ 18, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора 13, второй смеситель 37, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 36, усилитель 38 первой промежуточной частоты и первый усилитель 19 мощности, выход которого подключен к входу второго дуплексера 39, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной 20.

Второй радиоприемник 49 содержит последовательно подключенные к выходу второго дуплексера 39 второй усилитель 41 мощности, третий смеситель 43, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 42, второй усилитель 44 второй промежуточной частоты, первый перемножитель 45, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 36, первый полосовой фильтр 46, второй фазовый детектор 47, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 42, и блок 48 регистрации и анализа.

К выходу второго усилителя 44 второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ 61, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора 13, третий перемножитель 63, второй вход которого через блок 66 регулируемой задержки соединен с выходом сумматора 17, фильтр 64 нижних частот и экстремальный регулятор 65, выход которого соединен со вторым входом блока 66 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключены индикатор 67 дальности, и последовательно соединенные блок 69 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 68 формирования критической дальности, и третий исполнительный блок 70, вход микропроцессора 13 соединен с выходом блока 69 сравнения, третий перемножитель 63, фильтр 64 нижних частот, экстремальный регулятор 65 и блок 66 регулируемой задержки образуют коррелятор 62.

Первый радиопередатчик 21 содержит последовательно включенные второй генератор 53 высокой частоты, фазовый манипулятор 55, второй вход которого соединен с выходом источника 54 цифровых сообщений, четвертый смеситель 57, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 56, усилитель 58 третьей промежуточной частоты, логический элемент ИЛИ 60, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра 52, и четвертый усилитель 59 мощности, выход которого подключен к входу первого дуплексера 22, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 11.

Первый радиоприемник 35 содержит последовательно подключенные к выходу первого дуплексера 22 третий усилитель 50 мощности, первый смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 23, первый усилитель 25 второй промежуточной частоты, второй перемножитель 51, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 56, второй полосовой фильтр 52, первый фазовый детектор 27, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 23, и блок 29 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока 28 памяти, а выход подключен к первому 30 и второму 31 исполнительным блокам, звуковому 33 и световому 34 сигнализаторам. Звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы размещаются на сигнальной панели 32, которая устанавливается на железнодорожном переезде так, чтобы приближающий участник движения мог в любое время заметить ее перед выездом на железнодорожные пути.

Частоты ω_г1 и ω_г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ω_пр2

ω_г2-ω_rl=ω_np

Второй радиопередатчик 40 излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω_l=ω_г2. Второй радиоприемник 49 принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂=ω_г1. Первый радиопередатчик 21 излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ω₂. Первый радиоприемник 35 принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁.

Солнечная батарея 1 представляет собой набор солнечных параболоидных оптических концентраторов 2, сфокусированных на арсенид-галлиевые преобразователи, размещенные на тыловой стороне планок 3. Для азимутально-зенитальной ориентации по бокам батареи установлены фотодиоды 4 с отражателями 5, управляющие сельсинами 6.

Батарея установлена в герметичном прозрачном полусферическом колпаке 7 на герметичной коробке 8, внутри которой расположены буферная щелочная батарея, радиопередатчик 21, дуплексер 22 и радиоприемник 35, а на противоположных стенах коробки размещены микрофоны 9 и кнопки вызова 10. Штыревая приемопередающая радиоантенна 11 установлена в верхней части полусферы, а вся система закреплена на разделительном барьере 12 автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда.

Система работает следующим образом.

При возникновении дорожно-транспортного происшествия его участники нажимают кнопку 10 и через микрофон 9 сообщают в дежурную часть о подробностях случившегося.

В течение дня солнечную батарею ориентируют на солнце (или на наиболее освещенную часть неба) при помощи фотодиодов 4 с отражателями 5, которые на основе достижения равносигнальной зоны управляют сельсинами 6. При этом подзаряжают буферную батарею для работы в ночное время.

При приближении локомотива к железнодорожному переезду на расстоянии R₁ микропроцессор 13 включает радиопередатчик и генератор 14 высокой частоты, который формирует радиоимпульс:

U_c(t) = υ_cCos(ω_ct+φ_с), 0<t<τ_N,

где υ_C, ω_с, φ_с, τ_N - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса.

Сформированный импульс с выхода генератора 14 высокой частоты поступает на первый вход сумматора 17 и на вход многоотводной линии задержки 15.i (I = 1, 2,…, n). В многоотводной линии задержки 15.i время задержки между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса (τ_i τ_N, I = 1, 2,…, n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 16.j (j = 1, 2,…, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M₁(t). На выходе сумматора 17 образуется сложный фазоманипулированный (ФМн) радиосигнал в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии задержки 15.i (i = 1, 2,…, n) и с выхода генератора 14 высокой частоты:

U₁(t)=υ_cCos[ω_ct+φ_k1 (t)+φ_c], 0<t<Т_Cl,

где φ_kl(t) ={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₁(t), причем φ_k1(t)= const при kτ_и<t<(k+l) τ_и и может изменяться скачком при t = k τ_и, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульса) (k= l, 2,…, n);

τ_и, n - длительность и количество элементарных радиоимпульсов, из которых составлен сигнал длительностью T_Cl (T_Cl= τ_и n).

Данный сигнал поступает на первый вход второго смесителя 37, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 36:

U_гl(t) = υ_гl ^·Cos(ω_гl+φ_гl).

На выходе смесителя 37 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 38 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты:

U_npl(t) = υ_прlτ^·Cos [ω_nplt+φ_kl(t)+φ_npl], 0<t<T_Cl;

где υ_npl= l/2υ_cl · υ_гl;

ω_npl = ω_c+ω_гl - первая промежуточная (суммарная) частота.

φ_{пр 1 =} φ_с+φ_гl

Это напряжение после усиления в усилителе 19 мощности через дуплексер 39 поступает в приемопередающую антенну 20, излучается ею в эфир на частоте ω_l = ω_прl, улавливается приемопередающей антенной 11 и через дуплексер 22 и усилитель 50 мощности поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение U_Гl(t) гетеродина 23. На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 25 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:

U_пр2(t)=υ_пр2 ^·Cos[ω_пр2t+φ_kl(t)+φ_пр2], 0≤t≤T_Cl;

где υ_пр2=¹/₂υ_пр1;^· υ_г1; φ_пр2 = φ_пр1 - φ_Г1

φ_пр2 = ω_прl - ω_гl - вторая промежуточная (разностная) частота;

которое поступает на первый вход перемножителя 51. На второй вход перемножителя 51 подается напряжение гетеродина 56:

U_r2(t) = υ_г2 ^·Cos(ω_г2t+φ_г2).

На выходе перемножителя 52 образуется напряжение:

U₂(t) = υ₂ ^· Cos[ω_гlt - φ_kl(t)+φ_гl], 0<t<Т_Cl,

где υ₂=¹/₂υ_пр2 · υ_г2;

которое выделяется Полосовым фильтром 52 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 27, на второй (опорный) вход подается напряжение U_rl(t) гетеродина 23. На выходе фазового детектора 27 выделяется низкочастотное напряжение:

U_Hl(t) = υ_нl ^· Cosφ_kl(t), 0<t<T_Cl,

где υ_нl = 1/2υ₂ ^· υ_гl;

пропорциональное модулирующему коду M_l(t). Это напряжение поступает на первый вход блока 29 сравнения кодов, на второй вход которого подается модулирующий код M_l(t), заранее записанный в блок 28 памяти. Так как на два входа блока 29 сравнения кодов поступают идентичные коды, то на его выходе формируется постоянное управляющее напряжение, которое поступает на управляющие входы двух исполнительных блоков 30 и 31, звукового 33 и светового 34 сигнализаторов.

Исполнительные блоки 30 и 31 срабатывают и обеспечивают опускание двух шлагбаумов, препятствующих с двух сторон движению транспорта через железнодорожный переезд.

Звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы срабатывают и извещают о приближении к железнодорожному переезду локомотива.

Для повышения достоверности приема ФМн-сигнала последний дублируется несколько раз с интервалом, например, в 5 секунд. Это обеспечивается микропроцессором 13, который замыкает цепь телеграфного ключа 18 через тот же интервал времени. При этом звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы работают в проблесковом режиме с периодом следования Т_СЛ=5 секунд.

При достижении локомотивом второго рубежа R.2 (критического) микропроцессор 13 замыкает цепь телеграфного ключа 18 накоротко. При замкнутой накоротко цепи телеграфного ключа 18 звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы досылают в пространство непрерывные звуковой и световой сигналы.

При проследовании локомотива через железнодорожный переезд шлагбаумы поднимаются, а звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы прекращают свою работу.

При приближении локомотива к очередному железнодорожному переезду работа системы происходит аналогичным образом. Если на железнодорожном переезде возникает чрезвычайная ситуация, например заглох двигатель транспортного средства, пересекающего железнодорожный переезд, то включается генератор 53 высокой частоты, который формирует гармоническое колебание:

U_C2(t) = υ_c2 ^· Cos(ω_сt+φ_c2), 0≤t≤Т_C2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 55, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) с выхода источника 54 цифровых сообщений. Данный код содержит сведения о чрезвычайной ситуации, возникшей на железнодорожном переезде. На выходе фазового манипулятора 55 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией:

U₃(t) = υ_с2 ^· Cos[ω_ct+φ_k2(t)+φ_c2], 0<t<Т_с2,

где φ_к2(t) = {0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M₂(t); который поступает на первый вход смесителя 57, на второй вход которого подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 56. На выходе смесителя 57 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 58 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты:

U_пр3(t) = υ_пр3 ^· Cos[ω_пр3t - φ_к2(t)+φ_пр3], 0≤t≤T_c2

где υ_пр3 = ¹/₂ ^· υ_c2 ^· υ_г2;

ω_пр3 = ω_г2 - ω_с - третья промежуточная (разностная) частота;

φ_пр3 = φ_г2 - φ_с2

Это напряжение после прохождения логического элемента ИЛИ 60 и усиления в усилителе 59 мощности через дуплексер 22 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир на частоте ω₂=ω_пр3, улавливается приемопередающей антенной 20 и через дуплексер 39 и усилитель 41 мощности поступает на первый вход смесителя 43. На второй вход смесителя 43 подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 42. На выходе смесителя 43 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 44 выделяется напряжение второй промежуточной частоты:

U_пp4(t) = υ_пр4 ^· Cos[ω_пр2t+φ_k2(t)+φ_пр4], 0≤t≤T_c2,

где υ_пp4 = ¹/₂ ^· υ_пр3 ^· υ_г2;

ω_пр2 = ω_г2 - ω_пр3 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φ_пр4 = φ_г2 - φ_пр3,

которое поступает на первый вход перемножителя 45, на второй вход которого подается напряжение U_Гl(t) гетеродина 36. На выходе перемножителя 45 образуется напряжение

U₄(t) = υ₄ ^· Cos[ω_г2t+φ_k2(t)+φ_г2], 0≤t≤T_c2, где υ₄=¹/₂ ^· υ_пр4 ^· υ_гl;

ω_г2 = ω_пр2 - ω_гl,

которое выделяется полосовым фильтром 46 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 47. На второй (опорный) вход фазового детектора 47 подается напряжение U_r2(t) гетеродина 42. На выходе фазового детектора 47 образуется низкочастотное напряжение:

U_H2(t) = υ_н2 ^· Cosφ_k2(t), 0<t<Т_с2,

где υ_н2=¹/₂  ^· υ₄ ^· υ_г2;

пропорциональное модулирующему коду M₂(t), которое поступает на вход блока 48 регистрации и анализа. Тем самым машинист локомотива оперативно получает информацию о чрезвычайной ситуации на железнодорожном переезде и принимает меры для предотвращения катастрофы.

Описанная выше работа системы для радиотелефонных сообщений на автомагистралях соответствует штатному режиму, когда окончательное решение о торможении локомотива, приближающегося к аварийному железнодорожному переезду, принадлежит машинисту.

При возникновении различных нештатных режимов, в том числе и чрезвычайных ситуаций, когда выключается внимание машиниста (усталость, обморок, сон и т.п.), определение дальности от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированное экстренное торможение локомотива возлагаются на автоматическую систему, входящую в состав второго радиоприемника 49, устанавливаемого на локомотиве. При достижении локомотивом второго рубежа R₂ (критического) усилителя 38 первой промежуточной (суммарной) частоты выделяется напряжение

U_пpl(t) = V_пpl · Cos[w_пplt+φ_kl(t)+φ_пpl], 0≤t≤T_Cl,

которое после усиления в усилителе 19 мощности через дуплексер 30 поступает в приемопередающую антенну 20, излучается ею в эфир на частоте ω_l = ω_прl, улавливается приемопередающей антенной 11 и через дуплексер 22 поступает на вход первого радиоприемника 35. Полосовым фильтром 52 выделяется напряжение

U₂ (t) = V₂ · Cos[w_гlt - φ_kl (t)+φ_гl], 0≤t≤T_Cl,

которое через логический элемент ИЛИ 60, усилитель 59 мощности и дуплексер 22 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир, улавливается приемопередающей антенной 20 и через дуплексер 39 и усилитель 41 мощности поступает на первый вход смесителя 43, на второй вход которого подается напряжение третьего гетеродина 42

U_Г2(t) = V_Г2 · Cos(w_Г2t+φ_Г2).

На выходе смесителя 43 образуются напряжения комбинационных частот. Усилитель 44 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

U_пp5(t) = V_пp5 · Cos[w_пp2t+φ_кl(t)+φ_пp5], 0≤t≤T_C,

где V_пp5 = $$\frac{1}{2}{V}_2\cdot V_{Гl}$$ ;

ω_пp2 = ω_г2 - ω_г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

φ_пp2 = φ_{г2 -} φ_гl ,

которое через открытый ключ 61 поступает на первый вход перемножителя 63. Ключ 61 открывается управляющим напряжением с третьего выхода микропроцессора 13. На второй вход перемножителя 63 через блок 66 регулируемой задержки подается ФМн-сигнал

U₁(t)=V_c · Cos[ω_ct+φ_кl(t)+φ_c],0<t<Т_с1

с выхода сумматора 17.

Полученное на выходе третьего перемножителя 63 напряжение пропускается через фильтр 64 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ), где τ текущая временная задержка. Экстремальный регулятор 65, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 64 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 66 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им временную задержки τ равной τ₃(τ=τ₃), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(r). Указатель 67 дальности, связанный со шкалой блока 66 регулируемой задержки (со вторым выходом блока 66 регулируемой задержки), позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности R от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда

$$R=\frac{c{\tau }_3}{2},$$

где с - скорость распространения радиоволн.

Следовательно, задача автоматического измерения дальности R от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда сводится к измерению временной задержки ФМн-сигнала, ретранслированного аппаратурой аварийного железнодорожного переезда, относительно зондирующего ФМн-сигнала.

Измеренное значение дальности R сравнивается в блоке 69 сравнения с критическим значением дальности R_кp, формируемым в блоке 68 (R_кp=1000 м). При значении дальности R меньше критического значения R<R_кp в блоке 69 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает в третий исполнительный блок 70. Последний включается и приводит в действие тормозную систему локомотива, которая осуществляет экстренное торможение и остановку локомотива, приближающегося к аварийному железнодорожному переезду. Одновременно постоянное управляющее напряжение с выхода блока 69 сравнения поступает в микропроцессор 13. Последний при достижении локомотивом второго рубежа R₂ (критического R_кp) замыкает цепь телеграфного ключа 18 накоротко. При замкнутой накоротко цепи телеграфного ключа 18 звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы посылают в пространство непрерывные звуковой и световой сигналы.

Предлагаемая система обеспечивает своевременное предупреждение о приближении поезда к железнодорожному переезду. Для предупреждения используется сигнальная панель 32 со звуковой и световой сигнализацией, которая монтируется на железнодорожном переезде так, чтобы приближающийся участник движения мог в любое время заметить ее перед въездом на железнодорожные пути.

Указанная система обеспечивает повышение безопасности на железнодорожных переездах. Это достигается установлением дуплексной радиосвязи между локомотивом и железнодорожным переездом с использованием двух частот ω₁ и ω₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. При этом частоты ω_г1 и ω_г2 разнесены на значение второй промежуточной частоты ω_г2-ω_г1=ω_пр2. Второй радиопередатчик 40, установленный на локомотиве, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁=ω_г2=ω_пр1, а второй радиоприемник 49, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂=ω_г1=ω_пр3. А первый радиопередатчик 21, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ω₂, а первый радиоприемник 35, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение безопасности дорожного движения на железнодорожных переездах в различных экстремальных ситуациях, когда выключается внимание машиниста (усталость, обморок, сон и т.п.). Это достигается автоматическим определением расстояния от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения автоматизированного экстренного торможения локомотива.

Автоматическое измерение расстояния от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда осуществляется корреляционным методом с использованием замечательного свойства корреляционной функции сложных сигналов с фазовой манипуляцией, которая имеет значительный главный лепесток и относительно низкий уровень боковых лепестков. Это обстоятельство позволяет повысить точность изменения указанной дальности.

Изобретение относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения человека в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах. Технический результат заключается в повышении безопасности дорожного движения на железнодорожных переездах путем автоматического определения расстояния от приближающегося поезда до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения автоматизированного экстренного торможения поезда. Система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях содержит солнечную батарею 1, оптические концентраторы, планки, фотодиоды, отражатели, сельсины, прозрачный полусферический колпак, герметичную коробку, микрофоны, кнопки вызова, штырьевые приемопередающие антенны, разделительный барьер, микропроцессор, генераторы высокой частоты, многоотводную линию задержки 15.i (I = 1, 2,…n), фазоинверторы 16.j (j = l, 2,…m), сумматор, телеграфный ключ, усилители мощности, радиопередатчики, дуплексеры, гетеродины, смесители, первый усилитель промежуточной частоты, фазовые детекторы, блок памяти, блок сравнения кодов, исполнительные блоки, звуковой сигнализатор, световой сигнализатор, сигнальную панель, радиоприемники, перемножители, полосовые фильтры, блок регистрации и анализа, источник цифровых сообщений, фазовый манипулятор, логический элемент ИЛИ, ключ, коррелятор, фильтр нижних частот, экстремальный регулятор, блок регулируемой задержки, индикатор дальности, блок формирования критической дальности, блок сравнения. 4 ил.

Система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях, использующая солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая из многоячеистой панели солнечных параболоидных концентраторов, в фокусах которых расположены арсенид-галлиевые фотоприемники, имеющие возможность преобразовывать концентрированную солнечную энергию с КПД до 20% и с удельной мощностью 200 Вт/м², по бокам солнечной батареи установлены фотодиоды в цилиндрических отражателях, имеющие возможность ориентировать батарею на солнце с помощью сельсинов с точностью ±2°, а сама батарея размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, радиопередатчик, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8…1 км друг от друга, в коробке, которая крепится к распределительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, размещена аппаратура, состоящая из первого радиопередатчика и первого радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных второго генератора высокой частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника цифровых сообщений, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и усилителя третьей промежуточной частоты, последовательно включенных четвертого усилителя мощности, первого дуплексера, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, третий усилитель мощности, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к первому и второму исполнительным блокам, звуковому и световому сигнализаторам, на локомотиве установлена аппаратура, состоящая из второго радиопередатчика и второго радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных микропроцессора, первого генератора высокой частоты и многоотводной линии задержки, кодовые отводы которой через фазоинверторы, обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом, подключены к сумматору, первый вход которого соединен с выходом первого генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и блок регистрации и анализа, при этом частоты ω_Г1 и ω_Г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты ω_Г2-ω_Г1=ω_пр2, второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁=ω_Г2, а второй радиоприемник, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₂=ω_Г1, первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ω₂, а первый радиоприемник, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ω₁, отличающаяся тем, что первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, снабжен логическим элементом ИЛИ, причем к выходу усилителя третьей промежуточной частоты подключен логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, а выход подключен к входу четвертого усилителя мощности, второй радиоприемник, установленный на локомотиве, снабжен ключом, третьим перемножителем, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором дальности, блоком формирования критической дальности, блоком сравнения и третьим исполнительным блоком, причем к выходу второго усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора, третий перемножитель, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом сумматора, фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, ко второму выходу которого подключены индикатор дальности и последовательно соединенные блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования критической дальности, и третий исполнительный блок, вход микропроцессора соединен с выходом блока сравнения.