Устройство для опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава Советский патент 1992 года по МПК B61L25/02 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройствам распознавания транспортных единиц, и может быть использовано для считывания номеров вагонов, распознавания типов подвижных единиц, поосного счета вагонов и формирования сигналов запуска автоматических взвешивающих устройств.

Известны устройства, сопержащие один и более путевых датчиков, логические схемы обработки сигналов этих датчиков и специальные блоки, предназначенные для распознавания типов подвижных , поосного счета, а также считывания номеров транспортных единиц.

Решающее влияние на качество работы этих систем оказывает надежность путевых датчиков и достоверность их сигналов. Наиболее отвечающими требованиям надежности являются бесконтактные датчики, но отсутствие специальных средств помеходав- , ления приводит к их ложным срабатываниям и снижению доверия к системам автоматики в целом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для считывания номера железнодорожного транспортного сред- .ства, содержащее датчики, состоящие из оптических осветителей и фотоприемников, ключевые элементы, элементы совпадения, триггеры, элементы ИЛИ, регистры, счетчики, од- новибратор, причем выход одного из триггеров подключен к одному и другому входам элементов И, а выход одного из счетчиков подключен к

1

4ь

со со а

4ъ

одному из входов элемента сравнения, а выход другого триггера соединен с входом третьего триггера.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что уровень выходного сигнала датчика зависит как от степени перекрытия светового потока элементами носителя информации, так и от степени прозрачности защитных стекол или оптических систем осветителей и фотоприемников. Таким образом, в процессе эксплуатации требуется постоянная подстройка уровней срабатывания пороговых элементов и двухуровневого амплитудного детектора из-за меняющейся степени прозрачности (состояние атмосферы, загрязнение оптики и т.п.) оптических систем датчиков. Способ обработки сигнала не позволяет использовать оптический датчик в наиболее надежном режиме1 - состоянии глубокого насыщения или полной отсечки сигнала для обеспечения запаса на. изменение прозрачности среды и оптических систем. Кроме того, способ требует широкой диаграммы направленности оптического датчика. Это ухудшает условия для точного определения размеров и расположения информационных элементов (например, колесных пар и т.п.) для распознавания типа железнодорожных единиц, а также фиксации определенного положения железнодорожной единицы (например, для формирования команды на начало взвешивания в движении).

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости устройства опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава.

Указанная цель достигается тем, что устройство опознавания типа транспортных единиц железнодорожных составов, содержащее установленный на участке считывания оптический дачик наличия транспортной единицы, выходом соединенный с одним входом ключевого элемента, триггеры, выход первого из которых соединен с одним входом второго, одновибратор, элементы И, один вход одного из которых подключен к инверсному выходу третьего триггера, прямым выходом соединенного с одним входом второго элемента И, первым входом соединенн го с одним выходом первого счетчика

1

7 i396 4

другой выход которого соединен с одним входом первого регистра, выход которого соединен с одним входом пер вого элемента сравнения, элемент ИЛИ делитель частоты, элемент сброса, до полнительно снабжено вторым делителем частоты, входом соединенного с выходом первого делителя частоты,

.ф генератором импульсов, соединенным с другим входом ключевого элемента, выход которого подключен к входу первого делителя частоты и первого счетчика, дифференцирующим элеменt, том, входом соединенным с выходом оптического датчика наличия транспортной единицы, соединенного с другим входом второго триггера и входом одновибратора, дополнительными

2Q счетчиками, одни выходы которых соединены с выходом дифференцирующего элемента, подключенным к другим входам третьего триггера и первого счетчика, а другие входы - со25 ответственно с выходом одного и другого делителей частоты, .вторым элементом сравнения, один вход которого соединен с выходом второго счетчика и другим входом первого элемента сравнения, -а второй вход - с выходом другого регистра, вторым элементом ИЛИ, один вход которого соединен с выходом одного а другой вход - другого элемента И, причем выход одновибратора соединен с вто35 рыми входами первого и второго элементов И, причем первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго триггера, второй вход - к выходу второго элемента И, а выход - к установоч40 ному входу первого и сбросовому входу второго регистра, входы записи которых подключены к выходу первого элемента И, а информационные входы - к выходам соответственно первого и

45 третьего счетчиков, а третий и четвертый входы первого элемента И подключены соответственно к выходам первого и второго элементов сравнения, причем элемент сброса выходом

50 соединен с входом первого триггера. При обработке сигналов датчиков железнодорожных единиц можно использовать тот факт, что скорость движения состава не может существенно из55 мениться за время прохождения в зоне датчика одного межосевого промежутка (при подсчете осей) или одной транспортной единицы (при опре30

5

делении типа или номера транспортной единицы). Следовательно, длительность каждого последующего сигна ла не может существенно отличаться от длительности предыдущего.

Описанная выше структура устройства опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава позволяет повысить помехоустойчивость устройства за счет блокирования сигналов датчика транспортной единицы, вызванных случайными предметами (свисающей проволокой, ветошью и т.п.) длительность которых отличается от. длительности полезных сигналов в меньшую или большую сторону более чем в два раза. Двойной запас по длительности дается для того, чтобы исключить влияние конструктивных отклонений элементов транспортной единицы, формирующих сигнал, а также возможного изменения скорости движения железнодорожного состава.

Помехоподавление осуществляется автоматически на любой скорости из ,. заданного диапазона допустимых скоростей движения транспортных единиц. Нижняя граница диапазона допустимых скоростей определяется скоростью, при которой происходит переполнение первого счетчика. Очевидно, что для расширения диапазона в сторону меньших скоростей достаточно увеличить емкость счетчика. Верхняя граница диапазона скоростей, как правило, определяется техническими требованиями к скорости движения железнодорожных составов по данным участка.

На чертеже представлена блок-хе- ма устройства.

Устройство опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава содержит элемент 1 сброса, через первый 2 и второй 3 триггеры соединенный с первым входом элемента ИЛИ k, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 5 а выход - с установочным входом первого регистра 6 и сбросовым входом второго регистра J. Вход сброса второго триггера 3 соединен с оптически датчиком 8 транспортной единицы. Кроме того, выход оптического датчика 8 наличия транспортной единицы соединен с управляющим входом ключев го элемента 9, входами дифференцирующего элемента 10 и одновибратора 11, Генератор 12 импульсов через

чевой элемент 9 последовательно сое, динен с первым 13 и вторым И делителями частоты. Информационные входы первого 15, второго 1Ьи TpeTt его 17 счетчиков соединены соответственно с выходами ключевого элемента 9, первого 13 и второго 1А делителей частоты, а информацион10 ные выходы первого счетчика 15 - через первый регистр 6 - с первым входом первого элемента 18 сравнения, второго счетчика 16 - с вторыми входами первого 18 и второго 19

JS элементов сравнения, третьего счетч, ка 17 - через второй регистр 7 с первым входом второго элемента 19 сравнения. Выход переполнения первог счетчика 15 соединен с третьим триг20 гером 20, прямой выход которого

соединен с первым входом второго эле мента И 5, а инверсный - с первым входом первого элемента И 21. Входы сброса третьего триггера 20 и

25 счетчиков 15-17 соединены с выходом дифференцирующего элемента 10. Выходы элементов 18 и 19 сравнения соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого элемента

30 И 21, а выход одновибратора 11 - с его вторым входом и вторым входом второго элемента И 5. Выход первого элемента И 21 соединен с входами записи регистров 6 и 7 и первым входом второго элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 5, а выход является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда нет железнодорожного состава, сигналы на выходах элемента 1 сброса и оптического датчика 8 наличия транспортной единицы отсутствуют. Tpni- геры 2 и 3 находятся в исходном состоянии. Ключевой элемент 9 закрыт. В счетчиках 15-17 и в регистрах 6 и 7 . могут быть записаны произвольные числа. Сигнал на выходе устройства отсутствует, так как он формируется одновибратором 11 только по окончании выходного сигнала оптического датчика 8 наличия транспортной едини цы.

С приближением железнодорожного состава по первой транспортной единице срабатывает элемент 1 сброса, выходной сигнал которого, сформиро35

40

45

50

71

ванный триггером 2, взводит триггер 3. Выходной сигнал элемента 1 сброса, сформированный триггером 2, присутствует все время до окончания железнодорожного состава. Выходным сигналом триггера 3 через вторую схему ИЛИ k в первый регистр 8 по входу установки записывается максимальное число, а во второй регистр 7 по сбросовому входу - нуль. При этом помехоподавление до выдачи уст- роиством первого сигнала не осуществляется.

По переднему фронту сигнала оптического датчика 8 наличия транспортной единицы, длительность: которого определяется скоростью движения железнодорожного состава, сбрасывается второй триггер 3 и через дифференцирующий элемент 10 устанавливаются в исходное состояние счетчики 15-J7 и третий триггер 20«. На время действия сигнала оптического датчика 8 наличия транспортной единицы по управляющему входу открывается ключевой элемент 9, импульсы генератора 12 поступают на вход счетчика 15 и - через делители 13 и И - на входы счетчиков 16 и 17. По окончании сигнала оптического датчика,8 наличия транспортной единицы в счетчиках фиксируются числа, пропорциональные длительности этого сигнала. Причем число, зафиксированное в счетчике 15, в два раза больше, а в счетчике 17 - в два раза меньше, чем число, зафиксированное в счетчике 16. Кроме того, по спаду сигнала оптического датчика 8 наличия транспортной единицы, запускается одновибратор 11, выходной сигнал -которого подается на второй вход первого элемента И 21. Разрешаю щие сигналы с уровнем логической еди ницы на третий и четвертый входы эле мента И 21 поступают с выходов элементов 18 и 19 сравнения при уело вии, что число, зафиксированное в счетчике 16, меньше числа, записанного в регистре 6, и больше числа, записанного в регистре 7 а на первый вход - с инверсного выхода.третьего триггера 20, Поскольку при прохождении первого сигнала оптического датчика наличия транспортной единицы помехоподавление не осуществляется, т.е. в регистре 6 записано максимальное число, а в регистре 7 7 396 нули, то при любом значении числа в счетчике 16 разрешающие сигналы на входах элемента И 21 присутствуют и выходной импульс одновибратора 11 через элемент И 21 и второй элемент ИЛИ 22 поступает на выход устройства. По спаду этого импульса с выхода элемента И 21 числа, зафиксированные

.Q в счетчиках 15 и 17, записываются соответственно в регистры 6 и 7. При этом все последующие сигналы оптического датчика наличия транспортной единицы будут обрабатываться с поме.е холодавлением.

С поступлением очередного сигнала от датчика 8 наличия транспортной еди ницы 8 в счетчиках 15-17 зафиксируется новое значение чисел, пропорци20 ональных длительности сигнала. Элементы сравнения выдадут разрешающие сигналы на входы элемента И 21 при условии (1) для элемента 18 и условии (2) для элемента 19:

25 2(N{-1)N- . (1) 0,5(N;-1)N; (2)

где 2(N« -1) - число, записанное в

регистре 6

0,5(М - -1) - число, записанное в регистре 7, при обработке предыдущего сигнала оптического датчика наличия транс- 35портной единицы;

N - число, зафиксированное в счетчике 16 при обработке текущего сигнала оптического дат- 40чика наличия транспортной единицы.

Таким образом, на выходе устройства сигнал появится в случае, если длительность сигнала оптического дат- 45 чика наличия транспортной единицы не будет меньше половины или удвоенной длительности предыдущего сигнала. В противном случае сигнал оптического датчика наличия транспортной единицы 50 считается помехой; разрешающего сигнала на соответствующем входе элемента И 21 не будет, и сигнал на выход устройства не поступает.

Длительность каждого последующе- SS го сигнала сравнивается с длительностью предшествующего ему. Двойной запас по длительности для сравнения : дается для того, чтобы исключить вли30

яние конструктивных отклонений элементов транспортной единицы, формирующих сигнал, а также, возможного изменения скорости движения железнодорожного состава.

При уменьшении скорости состава

сигнала оптического датчика 8 наличия транспортной единицы становится такой, что переполняется счетчик 15, помехоподавление не осуществляется. Сигналом с выхода (переполнения счетчика 15 взводится третий триггер 20, который выдает разрешающий сигнал на вход второго элемента И 5, а со своего инверсного выхода - запре- щающий сигнал на первый вход первого элемента И 21. С приходом на второй вход элемента И 5 импульса одно- вибратора 11 через первый элемент ИЛИ k в регистр 6 записывается максимальное число, а в регистр 7 - нули. Кроме того, сигнал одновибрато10

15

20

Базовым объектом, выбранным для сравнения с предлагаемым устройством являются фотодатчики ФРСУ-0, которые устанавливаются на грузоприемных платформах и определяют моменты включения весоизмерительных приборов для взвешивания железнодорожных транспортных единиц, каждой из которых соответствует определенная комбинация сигналов.

Рассматриваемое устройство отличается от базового образца наличием блоков с соответствующими связями, которые позволяют блокировать CHI- налы запуска весоизмерительной аппаратуры, вызванные мешающими воздейра 11 через второй элемент ИЛИ 22 про- 25 ствиями от случайных предметов (свисающей проволоки, ветоши и т.п.). Таким образом, существенно повышаходит на выход устройства. Описанный процесс будет повторяться до тех пор, пока скорость состава будет ниже определенного значения.

При увеличении скорости состава до значения, коеда переполнение счетчика 15 не происходит„эвтомати- чески включается помехоподавление. Причем первый сигнал оптического дачтика 8 наличия транспортной единицы в этом случае обрабатывается также, как описанный выше первый сигнал-в начале состава, так как -в регистре 6 записано максимальное число, а в регистре 7 - нули.

По окончании состава исчезает выходной сигнал элемента 1 сброса и триггер 2-возвращается в исходное состояние. Устройство готово к следующему рабочему циклу, который начинается по сигналу элемента сброса.

Описание устройства показывает, что его работа не зависит от колебаний уровня сигнала оптического датчика наличия транспортной единицы, имеется возможность использовать оптический датчик с узкой диаграммой направленности.

Внедрение устройства опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава повышенной надежности, используемого для управления автоматическим взвешиванием составов на ходу, позволит исключить ошибоч30

35

40

4S

50

55

ется надежность работы устройства. Формула изобретения

Устройство для опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава, содержащее установленный на участке считывания оптический датчик наличия транспортной единицы, выходом соединенный с одним входом одного из ключевых элементов, триггеры, выход первого из которых соединен с одним входом второго, одно- вибратор, элементы И, вход одного из которых подключен к инверсному выходу третьего триггера, прямым выходом соединенного с одним входом одного из элементов И, первым входом соединенного с одним выходом одного из счетчиков, другой выход которого соединен с одним входом одного из регистров, выход которого соединен с одним входом одного из элементов сравнения, элемент ИЛИ, делитель частоты, элемент сброса, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, оно снабжено дополнительным делителем частоты, генератором импульсов, соединенным с другим входом ключевого элемента, выход которого подключен к входу первого делителя частоты и первого счетчика, дифферен17 396

10

, е- 10

15

20

ные запуски весоизмерительных приборов , нарушающих алгоритм взвешивания и приводящих к потере информации о массе груза в вагоне. При этом по- i вышается надежность учета взвешивав- мого груза для взаиморасчетов между поставщиком и потребителем.

Базовым объектом, выбранным для сравнения с предлагаемым устройством, являются фотодатчики ФРСУ-0, которые устанавливаются на грузоприемных платформах и определяют моменты включения весоизмерительных приборов для взвешивания железнодорожных транспортных единиц, каждой из которых соответствует определенная комбинация сигналов.

Рассматриваемое устройство отличается от базового образца наличием блоков с соответствующими связями, которые позволяют блокировать CHI- налы запуска весоизмерительной аппаратуры, вызванные мешающими воздейо- 25 ствиями от случайных предметов (свисающей проволоки, ветоши и т.п.). Таким образом, существенно повыша0

5

0

S

0

5

ется надежность работы устройства. Формула изобретения

Устройство для опознавания типа транспортных единиц железнодорожного состава, содержащее установленный на участке считывания оптический датчик наличия транспортной единицы, выходом соединенный с одним входом одного из ключевых элементов, триггеры, выход первого из которых соединен с одним входом второго, одно- вибратор, элементы И, вход одного из которых подключен к инверсному выходу третьего триггера, прямым выходом соединенного с одним входом одного из элементов И, первым входом соединенного с одним выходом одного из счетчиков, другой выход которого соединен с одним входом одного из регистров, выход которого соединен с одним входом одного из элементов сравнения, элемент ИЛИ, делитель частоты, элемент сброса, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности, оно снабжено дополнительным делителем частоты, генератором импульсов, соединенным с другим входом ключевого элемента, выход которого подключен к входу первого делителя частоты и первого счетчика, дифферен11

пирующим элементом, входом соединенным с входом оптического датчика наличия транспортной единицы, соединенного с другим входом второго триггера и входом одновибратора дополнительными счетчиками, одни входы которых соединены с выходом дифференцирующего элемента, подключенным к Другому входу третьего триг- гера, а другие входы соответственно - с выходом одного и другого делителей частоты, дополнительным элементом сравнения, один вход которого соединен с выходом второго счетчика, а другой вход - с выходом другого регистра, дополнительным элементом ИЛИ, один вход которого соединен с выходом одного, а другой вход - дру1

того элементов И, причем новибратора соединен с вторыми входами первого и второго элементов И,

. причем первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу второго триггера, второй вход - к выходу второго элемента И, а выход - к установочному входу первого и сбросовому, входу втоJQ рого регистров, входы записи которых подключены к выходу первого элемента И, а информационные входы - к выходам соответственно первого и третьего счетчика, а третий и четвертый входы

15 первого элемента И подключены соет- ветственно к выходам первого ц второго элементов сравнения, причем элемент сброса выходом соединен с входом первого триггера.

w I

W

Использование: железнодорожная автоматика, частности устройства распознавания типа транспортных единиц и может быть использовано для считывания номеров вагонов, поосного счета вагонов,формирования сигнала запуска взвешивающих устройств при поосном или потележечном взвешивании железнодорожных составов на ходу. Сущность: в состав устройства введены блоки с соответствующими связями для оценки достоверности сигнала датчика, что позволяет исключить ложные сисгналы из дальнейшей обработки. Оценка достоверности сигнала основана на принципе сравнения длительности текущего сигнала с длительностью предыдущего, 1 ил. § (Л с