Приемник для рельсовой цепи Советский патент 1993 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к области же- лезнёдорожной автоматики, в частности к устройствам контроля состояний рельсовой линии (КРЛ).

Известен приемник сигналов для рельсовой цепи, в котором решение о состоянии рельсЬвой линии выносится на основе сравнения с фиксированным порогом амплитуды огибающей полезного сигнала. Если амплитуда огибающей превышает порог ог- ранич|ения, фиксируется свободное состояние рельсовой линии, в противном случае считается, что рельсовая линия занята по- составом. Таким образом работают рельсовые цепи с одноэлементными путевыми приемниками.

Недостатком известного приемника яв- ляетс$| неустойчивая работа при пониженном сопротивлении балласта. Это обусловлено наличием фиксированного порога принятия решения и низким коэффици- ентом возврата. При снижении

сопротивления балласта вследствие возрастания утечки тока в нормальном режиме работы рельсовой цепи может возникнуть ситуация, когда величина полезного сигнала на входе приемника окажется меньше порогового значения. В этом случае будет ложно зафиксировано занятое состояние рельсовой линии. С целью повышения работоспособности рельсовых цепей в таких случаях повышают напряжение источника питания, Однако при восстановлении сопротивления балласта напряжение полезного сигнала на входе приемника повысится до такого уровня, что даже в шунтовом режиме оно останется выше порогового значения. Таким образом, приемник сигналов для рельсовой цепи останется возбужденным, когда рельсовая цепь занята подвижным составом. Это нарушает условия безопасности движения поездов.

Известен также приемник сигналов КРЛ, функциональные блоки которого: де00

С

vj о

к ел о

тектор, и решающий блок, конструктивно выполнены в виде подвижного металлического сектора реле ДСШ, помещенного в магнитное поле катушек индуктивности путевого и местного элементов. Недостатком этого приемника является низкая помехоустойчивость. Это связано с тем, что описанные приемники будут оптимальными в смысле минимума вероятности ошибки только в случае, когда на их входе действуют флуктуационные помехи. Реально в рельсовых линиях действуют помехи, по своей статической структуре отличающиеся от флуктуационных. Как показывают результаты исследований, наиболее мощными являются сосредоточенные по спектру помехи. Отличительной особенностью таких помех является их квазидетерминированный характер и, как следствие, достаточно высокая корреляционная связь между отдельными сечениями процесса. Для уменьшения мешающего действия помех на входе известных приемников обычно устанавливают полосовой фильтр, ограничивающий спектр воздействующих колебаний. Однако применение таких фильтров не разрушает статическую структуру помех, что и снижает помехоустойчивость приемников такого типа.

Известен приемник для рельсовой цепи, выбранный в качестве прототипа, в котором решение о состоянии рельсовой цепи выносится на основе сравнения с порогом некоторой решающей статистики, получаемой путем суммирования временных отсчетов-полезного сигнала. Приемник содержит связанный с рельсовой линией входом через фильтр детектор огибающей, подключенный к выходу последнего входом интегратор, к выходу которого подключен входом дискретизатор, к выходу которого подключен одним входом умножитель, другой вход которого соединен с первым блоком коррекций, а выход-с одним из входов вычитателя, другой вход которого соединен с вторым блоком коррекции, а выход - с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с выводом компаратора, а третий - с выходом элемента задержки, вход которого соединен с подключенным к входу компаратора выходом сумматора, и регистратор.

Данный приемник имеет следующий недостаток. В нормальном режиме работы рельсовой цепи в первом сумматоре будет непрерывно накапливаться кумулятивная сумма, и ее абсолютное значение будет возрастать. По истечении достаточно длительного промежутка времени работы рельсовой цепи в нормальном режиме ку -

мулятивная сумма будет превышать порог принятия решения во много раз. После занятия рельсовой линии подвижной единицей накопленное значение кумулятивной

суммы будет убывать. Если подвижная единица будет короткой и следовать с большой скоростью, кумулятивная сумма может не успеть уменьшиться ниже порогового значения. Приемник будет ложно фиксировать

0 свободное состояние рельсовой линии. Таким образом произойдет потеря поездного шунта. Это снижает уровень безопасности движения поездов.

Цель изобретения - повышение надеж5 ности.

Сущность изобретения заключается в том, что сигнал решающей статистики (кумулятивная сумма), управляющий регистратором через пороговый элемент, формируется

0 в зависимости от режима работы рельсовой цепи на выходе одного из двух сумматоров. Другой сумматор обнуляется, то есть накопления кумулятивной суммы на его выходе не происходит, исключается возможность лож5 ной фиксации свободного состояния рельсовой линии.

Отличительными признаками настоящего изобретения являются дополнительный умножитель, дополнительные

0 сумматоры, элемент задержки, компаратор, пороговые элементы и элемент инверсии.

На чертеже представлена функциональная схема приемника для рельсовой цепи. Приемник содержит связанный с рель5 совой линией (не показана) входом через фильтр 1 детектор 2 огибающей, подключенный к выходу последнего входом интегратор 3, к выходу которого подключен входом дискретизатор 4. К выходу дискретизатора 4

0 подключен одним входом умножитель 5, другой вход которого соединен с первым блоком 6 коррекции, а выход - с одним из входов первого сумматора 9, другой вход которого соединен с выходом компаратора

5 10, а третий - с выходом элемента 11 задержки, вход которого соединен с подключенным к входу.компаратора 10 выходом сумматора 9. Выход сумматора 9 через первый пороговый элемент 12 подключен к од0 ному из входов регистратора 13. К выходу дискретизатора 4 подключен один вход дополнительного умножителя 14, к другому входу которого через элемент 15 инверсии подключен выход блока 6. Выходы дополни5 тельного умножителя 14 и блока 8 соединены с входами второго сумматора 16, выход которого подключен к одному из входов третьего сумматора 17, другой вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора 18, а третий - с выходом дополнительного элемента 19 задержки, входом подключенного к выходу упомянутого третьего сумматора 17, подключенному через второй пороговый элемент 20 к другому входу регистратора 13.

Приемник работает следующим образом.

Входной сигнал y(t) через полосовой фильтр 1 подается на линейный детектор 2 огибающей. Продетектированный входной сигнфл интегрируется в блоке 3 и подается на дйскретизатор 4. С помощью дискрети- затора 4 производится временное квантование огибающей входного сигнала, дискретные значения которого ук (к -произвольный момент времени) подаются на первые $ходы умножителей 5, 14. На второй вход умножителя 5 с выхода блока б коррекции подается сигнал, пропорциональный

величине (02 - 01 Уо2 , где о2 -дисперсия п(эмех, значение которой определяется экспериментально и выбирается априорно, 0ч , 02 -средние значения входного сигнала в шунтовом и нормальном режимах работы рельсрвой цепи соответственно. Блоки 6, 8 могут быть выполнены, например, по схеме делителей напряжения.

На выходе умножителя 5 образуется сигнал, пропорциональный произведению

Ук (0д - 01 )/о2 , который затем подается на первь|й вход вычитателя 7. На втором входе вычитртеля 7 присутствует сигнал, пропорциона льный величине ( 6s - )/2 (Г , а на его- выходе - сигнал, пропорциональный

разнести ук (Qi -00/02 -($ -0ТХ202 , которой затем подается на первый вход сумматора 9. На второй вход сумматора 9 через элемент 11 задержки подается значение кумулятивной суммы SK, вычисленное на предыдущем шаге, т.е. SK-L Третий вход сумматора 9 соединен с выходом компаратора 1U. Таким образом на выходе сумматора 9 образуется сигнал

{:

/Sk + yk

02-01 02-0тО2

202

В нормальном режиме работы рельсовой ли1-ши, когда на входе приемника действует си гнал y(t), имеющий среднее значение равное 02 , кумулятивная сумма 5к+1 в рассматриваемом тракте приемника начинает возрастать. При превышении ею порога ог- раниче ния срабатывает пороговый элемент 12, на выходе которого появляется сигнал логической единицы, управляющий регистратором 13.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

На второй вход дополнительного перемножителя 14 с выхода блока 6 через элемент 15 инверсии поступает сигнал, пропорциональныйвеличине

( 02 - 01 )/сг , а с выхода перемножителя

14 произведение ук (02 - #i Xo2 подается на первый вход второго сумматора 16. На второй вход сумматора 16с выхода второго блока 8 коррекции подается сигнал, пропорциональный величине (01 - 0т)/2 о2 . Сумма

(у (01 - ЗО/о2 + ($ $)/2 о2} поступает на первый вход третьего сумматора 17, на второй вход которого с выхода дополнительного элемента 19 задержки подается значение кумулятивной суммы 5к-1, вычисленное на предыдущем шаге. Поскольку в рассматриваемом режиме работы на входе приемника действует сигнал y(t) равный &2 , то значение кумулятивной суммы на выходе сумматора 17 будет отрицательным. Этот сигнал сравнивается в дополнительном компараторе 18 с сигналом нулевого уровня. На выходе компаратора 18 образуется сигнал, обнуляющий сумматор 17, что позволяет исключить накопление кумулятивной суммы, которое может привести к потере поездного шунта. На выходе второго порогового элемента 20 будет сигнал свободного состояния рельсовой линии под действием сигнала логической единицы с выхода порогового элемента 12.

При изменении режима работы рельсовой линии на входе приемника действует сигнал равный 01. В этом случае кумулятивная сумма на выходе сумматора 17 начнет возрастать, а на выходе сумматора 9 убывать. Когда значение на выходе сумматора 9 станет отрицательным, сигнал с выхода компаратора 10 обнулит сумматор 9. В момент превышения кумулятивной суммой на выходе сумматора 17 порога принятия решения в пороговом элементе 20, на выходе последнего появляется управляющий сигнал, переключающий регистратор 13 в состояние логического нуля, соответствующее занятому состоянию рельсовой цепи.

Формула изобретения

Приемник для рельсовой цепи, содержащий связанный с рельсовой линией входом через фильтр детектор огибающей, подключенный к выходу последнего входом интегратор, к выходу которого подключен входом дискретизатор, к выходу которого подключен одним входом умножитель, другой вход которого соединен с первым блоком коррекции, а выход - с одним из входов

вычитателя, другой вход которого соединен с вторым блоком коррекции, а выход - с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом компаратора, а третий - с выходом элемента задержки, вход которого соединен с подключенным к входу компаратора выходом сумматора, и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен дополнительным умножителем, дополнительными сумматорами, элементом задержки и компаратором, пороговыми элементами и элементом инверсии, вход которого соединен с выходом первого блока коррекции, а выход - с одним

0

входом Дополнительного умножителя, второй вход которого подключен к выходу дис- кретизатора, а выход - к одному входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока коррекции, а выход - с одним из входов третьего сумматора, другой вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора, а третий - с выходом дополнительного элемента задержки, вход которого соединен с выходом упомянутого третьего сумматора, причем выходы первого и третьего сумматоров соответственно через первый и второй пороговые элементы подключены к регистратору.

Использование: изобретение относится к области железнодорожной автоматики и може|т быть использовано для контроля состояний рельсовой линии. Сущность изобретения: устраняет непрерывное накопление кумулятивной суммы отсчетов входного сигнала в сумматорах с обнулением, выходы которых через первый и второй пороговые элементы подключены к выходному регистратору. Для формирования кумулятивных сумм в нормальном и шунтовом режимах используются после дискретизатора блоки коррекции, элемент инверсии, умножители, вычитатель, второй сумматор, элементы задержки и компараторы. 1 ил.