Устройство для автоматической локомотивной сигнализации Советский патент 1992 года по МПК B61L3/20 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов.

Известен локомотивный дешифратор АЛСН, содержащий схемы реле счетчиков, сигнальных реле и реле соответствия. Недостатком упомянутого дешифратора является малый объем воспринимаемой информации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее блок приема, выходом соединенный с блоком демодуляции, блок контроля, подключенный информационными входами к выходу блока демодуляции, блок индикации. Недостатком известного устройства является сравнительно малый объем принимаемой информации и слабая защита от воздействия смежных рельсовых цепей, что исключает возможность использования упомянутого устройства на локомотиве, где

возможен прием чужой информации из-под колес впереди идущего поезда или с соседнего пути.

Цель изобретения - увеличение достоверности принимаемой информации за счет исключения влияния смежных рельсовых цепей на работу устройств АЛСН.

Указанная цель достигается тем, что устройство автоматической локомотивной сигнализации содержит блок приема, выходом подключенный к входу демодулятора, информационные выходы которого подключены к одним входам блока контроля, другие входы которого соединены с адресными входами демодулятора и блоков индикации снабжено блоком настройки, информационными входами соединенными с выходом блока контроля, дополнительными блоками контроля, выходами подключенными к входам блока индикации, информационными входами - к информационным выходам демодулятора, входами управления - к выходу блока

(Л

С

х| vi

Os

ел ю о

настройки, адресными входами - адресным выходам демодулятора. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: общий блок, настроечный блок и связями между логическими элементами. Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что используемые логические элементы широко известны. Однако их введение в указанной связи в заявляемое устройство приводит к существенному увеличению объема и достоверности принимаемой информации. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 представлена схема соединения блоков устройства; на фиг.2, 3 и 4 - схемы самих блоков; на фиг.5 приведена временная диаграмма принимаемого сигнала и работы формирователя 3.1; на фиг.6 изображена временная диаграмма работы элементов блока 3.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На фиг.1 изображен приемник (ПР) 2, выход которого подключен к входу демодулятора (ДМ) 3, информационные выходы

И которого соединены с одноименными входами контрольных блоков (КБ) 4, 6 и 8, а адресные выходы (А) - с адресными нечетными (АН) и четными (АЧ) входами контрольных блоков, сигнальные выходы (S) первого контрольного блока 4 соединены с одноименными входами настроечного блока (Н Б) 5, а выходы второго 6 и третьего 8 контрольного блоков соединены соответственно с одноименными входами первого 7 и второго О индикаторов, разрешающий выход блока 5 соединен с одноименными входами блоков б и 8, к входу Р блока 4 подключен плюсовой полюс источника питания 1. (Блоки 6 и 8 являются дополнительными) . На фиг.2 изображена схема демодулятора, которая содержит формирователь по фронту логической 1 3.1, выход которого соединен с входами обнуления первого счетчика 3.3, второго счетчика 3.5, четвертого счетчика 3.8, формирователя по срезу логического 0 3,1.1, одним из входов второго логического элемента И 3.10 и выходом синхросигнала С блока 3. Выход формирователя логического 0 соединен с тактовым входом третьего счетчика 3.6. Выход тактового генератора 3.2, соединен с тактовым входом первого счетчика 3.3, выход Р (переполнение) которого соединен с одним из входов первого логического элемента ИЛИ 3.4 и входом первого логического элемента И 3.7, вторые входы которых соединены выходом второго счетчика 3.5. Выход первого логического элемента ИЛИ 3,4

соединен с тактовым входом второго счетчика 3.5, а выход первого логического элемента и 3.7 - с тактовым входом четвертого счетчика 3,8 через второй логический элемент ИЛИ (ИЛИ-НЕ) 3,9 соединен с еще

0 одним входом второго логического элемента И 3.10. Все выходы четвертого счетчика 3,8 соединены с информационными выходами (И) блока 3, к адресным выходам (А) которого подсоединены выходы третьего

5 счетчика 3,6 к входу обнуления которого подсоединен выход второго логического элемента И. На фиг.З изображена схема контрольного блока 4 (6, 8), которая содержит первый 4.2 и второй 4.3 регистры памя0 ти, к входам данных (Д) которых подсоединены информационные (И) входы блока 4 (б, 8), а к входу синхроимпульса (С) которого подсоединены входы первого 4.1 и второго 4.8 логических элементов И, к дру5 гим входам которых подсоединены адресные (АН, АЧ) входы того же блока, к выходам которых элементов 4.1 и 4.8 соответственно подсоединены входы синхронизации реги стров 4,2 и 4.3 К выходам регистра 4.2 под0 соединены входы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И 4.6, а также входы первого, второго и третьего, четвертого элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4,4, ко вторым входам которых подсоединены

5 выходы второго регистра 4.3, а к выходам - входы третьего элемента И 4.5, к еще одному входу которого подсоединен вход разрешения (Р)контрольного блока, а к выходу - вторые входы элементов И 4.6 выходы кото0 рых соединены с входами дешифратора 4.7. На фиг,4 представлена схема настроечного блока 5, содержащая триггеры 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3 и 5,2.4, к выходам которых подсоединены сигнальные (S6, S7, S8, S9) входы

5 блока 5; остальные сигнальные входы (S2, S3, S4, S5) подсоединены к входам первого

5.3.1,второго 5.3.2, третьего 5,3.3 и четвертого 5.3.4 элементов И, ко вторым входам которых подсоединены выходы соответст0 вующих триггеров (5.2.1, 5.2.2., 5.2.3. и 5.2.4). Выходы каждого из упомянутых триггеров соединены через первый 5.1.1, второй

5.1.2,третий 5,1,3 и четвертый 5.1.4 логические элементы ИЛИ с входами обнуления

5 трех других триггеров. Выходы элементов 5.3.1,5.3.2, 5.3.3 и 5.3.4 соединены с входом пятого логического элемента ИЛИ 5.4, выход которого соединен с выходом разрешения (Р) блока 5. На фиг.5 в верхней части показана временная диаграмма сигнала,

время передачи которого (время цикла) - Тц. Каждый цикл состоит из трех частей. В каждой части передается свой блок информации (15, 2Б, ЗБ). Система допускает наращивание таких блоков информации. Требуется только увеличить количество блоков КБ (6, 8, 10. 12) и у счетчика 3,6 использовать незадействованные выводы (Q7, Q8, Q9). Первый блок информации Б1 осуществляет настройку дешифратора в момент вступления поезда на новую рельсовую цепь в соответствии с ее номером (на двухпутном участке блок-участка нечетного пути присваиваются номера 1.3, 1.3 и т.д.), а четному - 2, 4, 2, 4 и т.д.), а затем посредством этого же блока информации осуществляется контроль соответствия номера рельсовой цепи настройке локомотивного приемника. Второй информационный блок 25 передает информацию о количестве свободных блок- участков (в этом и следующих информационных блоках может передаваться любая другая информация), а третий ЗБ - о скорости проезда 9 впереди лежащего светофора. Каждый информационный блок (1 Б, 2Б, ЗБ) состоит из двух частей: ИЧ и КЧ, первая из которых является информационной, а вторая - контрольной.Полезный сигнал, передаваемый на локомотив, соответствует интервалу времени Ич до 15. Так, например, если ИЧ 9ю 10012, то КЧ 6ю 01102. Такое построение ИЧ и КЧ позволяет достаточно просто контролировать соответствие ИЧ и КЧ (несоответствие в каждом разряде) и всегда иметь одинаковую длительность 1Б, 2Б, ЗБ. Последнее обстоятельство без дополнительной аппаратуры позволяет контролировать совпадение частот тактовых генераторов локомотивных и напольных (на схемах не показан) устройств. Разделения кодовых циклов осуществляет разделительный импульс РИчДля этого, чтобы импульс РИ не был принят за ИЧ или КЧ, длительность последних должна быть более РИ. В предложенном передача сигнала по рельсовой линии предусматривается на несущей частоте fH 175 Гц (как и в АЛС-ЕН) с использованием фазовой модуляции (0 и 180°). Вертикальные линии временной диаграммы сигнала (верхняя часть фиг.5) соответствуют смене фазы в рельсовой цепи (дешифратор фиксирует смену с некоторым запаздыванием, которое везде одинаково). По условиям раскачки колебательных контуров, которые предусмотрены в локомотивном приемнике и рельсовой цепи, необходимо, чтобы минимальный интервал времени между двумя сменами фаз составлял 5-10 Тн (Тн 1/fH - период несущей частоты). Для надежного выделения

одного из двух смежных интервалов времени в предложенном устройстве достаточно иметь разницу в 4 Тн. Т.е. РИ будет иметь длительность 10 Тн. а КЧ - 14 Тн, 18ТН, 22ТН,

и т.д. Если ИЧ соответствует 22 Тн, т.е. Эю или 00112, то КЧ 11002, т.е. 12ю или 58 тН. Длительность интервала 1Б (2Б, ЗБ) составляет 70 Тн при любой длительности ИЧ. На фиг.5 (в нижней -зсти) показана временная

диаграмма работы формирователя FL 1, ко- торый формирует короткий импульс при любой смене фазы (с 0 на 180 на 0) в рельсовой цепи.

ГТри приеме поезда на блок-участок

(блок-участки имеют номера 1, 2, 3 или 4) с отпаданием якоря путевого реле формируется сигнал, в первый информационный блок 1 Б которого записана цифра 6 для рельсовой цепи 1,7 - для рельсовой цепи.

2,8-для рельсовой цепи 3.9-для рельсовой цепи 4.Цифре 5 соответствует интервал ИЧ длительность 34 Тн, цифре 7-37 Тн, цифре 8-42 Тн, цифре 9-46 Тн. Такой сигнал в первом информационном блоке- передается в течение 3-х кодовых сигналов (3 Тц), Затем для рельсовой цепи с номером 1 в первом блоке передается цифра 2, чему соответствует ИЧ 18 Тн; для рельсовой цепи с номером 2 - передается цифра 3, чему соответствует ИЧ 22ТН и т.д.

Переключение на восприятие сигнала с новой рельсовой цепи осуществляется в настроечном блоке только в момент вступления поезда. Это исключает возможность

приема сигнала из-под колес впереди идущего поезда. Кроме того, благодаря предус- мотренной настройке, существенно снижается ложный прием информации с соседнего пути. Изменение фазы в рельсовой

линии сказывается на выходе локомотивного приемника, где в этот момент снижается и повышается напряжение (действие приемника с фазовым демодулятором в настоящей заявке не рассматривается) При

каждой смене фазы в рельсовой линии на выходе формирователя 3.1 (фиг.2) кратковременно появляется логическая 1 (фиг.5). При этом в блоке 3 (фиг.2) обнуляется первый счетчик 3.3, который является делителем

частоты с коэффициентом деления 1:64, второй счетчик 3.5, который обеспечивает задержку начала работы четвертого счетчика на 8 тактов.

Это необходимо для того, чтобы зафиксировать длительность самого малого интервала между 8 и 12 тактами на выходе первого счетчика 3.3, следующего интервала - между 12 и 16 тактами, следующего интервала-между 16 и 20тактами и т.д. Это

позволяет при некотором различии частот напольного и локомотивного тактовых генераторов иметь достаточно надежную работу тракта передачи информации. Изменение фазы может осуществлять напольным шифратором на 10,14,18, 22 и т.д. тактах напольного тактового генератора (напольный генератор включает в себя собственно генератор и делитель частоты, на фиг. не показан). Контроль на локомотиве за изменением фазы осуществляется в течение 9, 10, 11 и 12 тактов для фиксации самого короткого интервала между сменами фаз (То 10 Тн), следующая длительность интервала fTi 14 Тн) контролируется в течении 13, 14, 15 и 16 тактов и т.д. Если поступил разделительный импульс РИ длительность которого составляет 10 Гц - Т0, то между двумя срабатываниями формирователя 3.1 (фиг.2) четвертый счетчик получает только один импульсе выхода первого счетчика 3.3, когда на выходе второго счетчика 3.5 повышается потенциал, чем обеспечивается прозрачность элемента 3.7 для импульсов с выхода первого счетчика 3.3 и затормаживание второго счетчика 3.5 за счет элемента 3.4. Повторно второй счетчик 3.5 начнет работать только после его обнуления. Поступление полезной (ИЧ) или контрольной информации приводит к тому, что четвертый счетчик отсчитывает импульсы с выхода первого счетчика 3 3 начинал со второго. Процесс фиксации информации происходит в момент поступления импульса с выхода формирователя 3.1 на вход С блока 3. При этом длительность импульса ИЧ или КЧ фиксируется на информационных выходах И блока 3, с которых она будет переписана в один из контрольных блоков КБ (4, 6, 8). Выбор контрольных блоков определяется адресными выходами А блока 3. В каждый контрольный блок поступает в двоичном коде как информационная ИЧ, так и контрольная часть КЧ. Для записи ИЧ в блок 4 (фиг, 1, 2, 3) необходимо присутствие логической 1 на выходе А1 блока 3, для записи КЧ в тот же контрольный блок необходимо повышение потенциала на выходе А2 блока 3, для записи ИЧ в блок 6 должна присутствовать логическая 1 на выходе A3 общего блока и т.д.

Перенос логической 1 по выходам А блока 3 осуществляется третьим счетчиком (счетчиком Джонсона) после смены фазы и рельсовой линии. Изменение состояния выходных шин третьего счетчика 3.6 происходит не в момент изменения фазы, когда формируется сигнал синхронизации(по этому сигналу осуществляется запись информации в контрольные блоки), а с некоторой задержкой, которую определяют второй формирователь по фронту 3.1.1. Такая задержка позволяет разделить во времени момент записи информации и момент формирования адреса так, чтобы смена адреса происходила между синхросигналами (сигналами считывания в блоки КБ). Обнуление третьего счетчика 3,6 происходит в том

0 случае, когда появляется логическая 1 на выходе формирователя 3.1, если это совпадает с состоянием счетчика 3.8, когда на его выходах в двоичном коде появляется единица (0001). Такая единица появляется через

5 два импульса на выходе первого счетчика 3.5, т.е. после появления логической единицы на выходе формирователя 3.1, когда в рельсовой линии меняется фаза. Запись информации в контрольный блок в регистры

0 4.2 и 4.3 осуществляется с учетом состояния выходов третьего счетчика 3.6. В КБ 4 в регистр 4.2 будет происходить запись информации с выходов четвертого счетчика 3.8, через выходы демодулятора ИО, И1, И2,

5 ИЗ (фиг.2 и 1) входы контрольного блока 4 ИО, И1, И2, ИЗ (фиг.1 и 3) при условии, что выход Q1 третьего счетчика 3.6 (фиг.1) имеет повышенный потенциал и в рельсовой линии происходит измерение фазы, что обес0 печивает появление импульса на выходе формирователя 3.1 и выходе С блока 3 (фиг.2). Выход С демодулятора 3 соединен входами С всех контрольных блоков 4, 6, 8 (фиг.1), а входы А демодулятора -с входами

5 А тех же блоков. При этом на выходе элемента 4.1 (И) на время синхроимпульса повысится потенциал. Такое повышение потенциала позволит записать информацию в первый регистр 4.2. Аналогично происходит запись

0 и во второй регистр 4.3 блока 4, а также и в регистры блоков 6 и 8. Состояние выходов регистров 4.2 и 4.3 является инверсным. Это вызвано тем, что в каждой ИЧ и КЧ (фиг.5) передается информация времен5 ным кодом, двоичное представление которого в обоих частях (ИЧ и КЧ) представляет инверсные коды. Так, если ИЧ соответствует Зю. т.е. 22 Тн, или 0001, то КЧ - 12ю Ф, т.е. 58 Тн или 1100. Такой способ коди0 рования информации в ИЧ и КЧ позволяет достаточно просто проконтролировать соответствие между ними на элементе ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Если такое соответствие существует, то на всех вхо5 дах элемента 4.5 блока 4 присутствует логическая единица. На самом нижнем входе элемента 4.5 такая единица присутствует постоянно (см. фиг.З и 1). В блоках 6 и 8 (см, фиг.З) повышение потенциала на нижнем входе элемента 4 происходит только при условии, что

получаемая информация с рел-ьсовой цепи соответствует ее номеру (будет описано ниже). Итак, если на выходе элемента 4.5 присутствует логическая единица, то это делает прозрачными элементы 4.6 благодаря которым на вход дешифратора 4.7 поступает информация с первого регистра 4.2 в двоичном коде. На выходе дешифратора 4.7 информация преобразована в позиционный код, т.е. понижен потенциал только на одном из выходов дешифратора. С выходами дешифратора 4.7 блоков 6 и 8 соединены, соответственно сигнальные (S) входы индикаторов 7 и 9 (фиг.1). Появление индикации возможно при условии, что блоки 6 и 8 находятся в рабочем состоянии. Для чего на входы Р блоков 6 и 8 нужно подать повышенный потенциал с выхода Р настроечного блока 5.

Работа блока 5 протекает следующим образом.

При вступлении на рельсовую цепь происходит отпадание якоря путевого реле. Факт отпадания якоря приводит к тому, что первые три цикла (фиг.5) кодового сигнала рельсовой цепи несут отличную от других циклов информации. Как было сказано выше, смежные рельсовые цепи нечетного пути нумеруются цифрами 1 и 3, а четного 2 и

4т.е. всего предусмотрено четыре разновидности рельсовых цепей: рельсовые цепи 1, 2, 3 и 4. При вступлении поезда на рельсовую цепь 1 в информационной части первого блока информации (фиг.5) передается интервал, который соответствует цифре 6. Такая информация передается трижды (три первых цикла). При этом на выходах И демодулятора 3 появляется число 01102 (6ю). Это число записывается в контрольной части первого информационного блока интервала, который соответствует числу 10012 (9ю), выходы первого регистра 4.2 связываются с входами дешифратора 4.7. При этом на выходе 6 дешифратора 4.7 появляется пониженный потенциал (фиг.З). Выходы дешифратора 4.7 через разъемы

5блоков 4 и 5 соединены с входами триг- геров 5.2 и логических элементов 5,3 (фиг.З, 1, 4). Пониженный потенциал на выходе Q 6 дешифратора 4.7 изменит состояние триггера 5.2.1 (фиг.З) и на его выходе появится повышенный потенциал. Посредством элементов 5.1.2, 5.1.3, 5.1.4 триггеры 5.2.2, 5.2.3, 5.2.4 окажутся

в состоянии при котором на их выходах Q потенциал понижен. Такое состояние триггеров делает прозрачным только элемент 5.3.1 для сигнала с входа Sz блока 5. Если

начиная с четвертого кодового цикла (можно и со второго) в информационной части первого информационного блока (фйг.5) будет поступать информация и расшифровываться как число 2 ю (0010), то на выходе 2 блока 4 будет понижаться потенциал (фиг.З), что приведет к понижению потенциала на инверсном входе элемента 5.3.1 блока 5 (фиг.З, 1, 4). Наличие пониженного потенциала на

инверсном входе и повышенного на инверсном элементе 5.3.1 (фиг.4) приведет к повы- шению потенциала на выходе этого элемента и, как следствие, на выходе элемента 5.2 т.е. на выходе Р блока 5. Как было

сказано выше, такое повышение напряжения устанавливает в рабочее состояние блоки 6 и 8.

Ниже производятся параметры интегральных и микросхем, которые используются в качестве счетчиков, регистров, дешифратора генератора. Счетчик 3.3 - К155ИЕ8, счетчики 3.5 и 3.8 - К155ИЕ5, счетчик 3.6 - 564ИЕ9, генератор 3.2 - 155АГЗ, регистры 4.2 и 4.3 - К155ИР1, дешифратор

4.7- К155ИДЗ, триггеры 5.2-по два элемента К155ЛАЗ, формирователи описаны в 3 на стр.28-33. Для соответствия рабочих фронтов тактовых входов ИМС и схемы могут быть использованы НЕ.

Следует отметить, что в заявке приводится схема одного полукомплекта. Для исключения опасной ситуации необходимо, по крайней мере, использовать два полукомплекта и схему сравнения, которая позволила

бы реализовать информацию только при

синхронной работе обоих полукомплектов.

Анализ предложенного показал, что по

сравнению с прототипом возможен прием

большего объема полезной информации и

большей достоверности. Существенное повышение достоверности может быть достигнуто, если во втором и третьем информационных блоках (фиг.5), будет передаваться одна и та же информация и затем сравниваться (сравнение может происходить визуально, каждый из блоков включает свой индикатор - светофор).

Формула изобретения 1. Устройство для автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленный на локомотиве блок приема, выходом подключенный к входу демодулятора, информационные выходы которого подключены к одним входам блока контроля, другие входы которого соединены с адресными входами демодулятора, и блоки индикации, отличаю щееся тем, что, с целью повышения достоверности, оно снабжено блоком настройки, информационными входами соединенными с выходом блока контроля, дополнительными блоками контроля, выходами подключенными к входам блоков индикации, информационными входами - к информационным выходам демодулятора, входами управления - к выходу блока настройки, а адресными входами - к адресным выходам демодулятора.

2. Устройство поп.1, отличающее- с я тем, что блок настройки содержит триггеры, счетными входами которых образована одна группа информационных входов блока, элементы И, элементы ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены к соответствующим установочным входам одних триггеров,

а входы - к выходам других триггеров, подключенных соответственно к одним входам элементов И, инверсными входами которых образована другая группа информационных входов блока, а выходами через элемент

ИЛИ образован выход блока.

Использование: в области железнодорожной автоматики и может быть использовано в системах интервального регулирования движения поездов. Сущность изобретения: содержит приемник 2, демодулятор 3, 3 контрольных блока 4, 6, 8, настроечный блок 5, 2 индикатора 7, источник питания 1.2-3-4-5-8-9, 3-8. 6 ил.

г

L

%2.2

%z.i

а)

з //

СГ

зе

т

сг

7/ /

92 S3

Off

лг

А

4f

А

%г.З

%.#