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

ШЖК„ ffH

ел С

Использование: в железнодорожной автоматике, в частности в системах контроля состояний рельсовых линий для повышения помехоустойчивости приемника при воздействии сосредоточенных по спектру помех. Приемник содержит полосовой фильтр 1, детектор 2, интегратор 3, пороговый элемент 4, дискретизатор 5, элементы задержки 6 и 7, перемножители 8, 10, 11, 13 и 20, сумматор 9, блоки задания значения корреляционной функции 12 и 18, вычитатели 14, 16 и 19, делители 15 и 17 и блок задания единичного сигнала 21, 1-5-6-7-8-9-2-3- 4; 5-9; 6-10-1.1-9; 21-11. 21-19-20; 21-14- 15-10; 18-19; 18-16-17-8; 12-13-14-15; 12-20; 13-16, 14-17. 1 ил.

vj о

N

-vl

ел

Ч)

Изобретение относится к системам контроля состояний рельсовых линий (КРЛ), в частности к устройствам приема сигналов.

Известны приемники сигналов КРЛ. Функционально также приемники состоят из следующих блоков: детектора, интегратора и решающего устройства.

По такой схеме выполнен приемник фа- зочувствительных рельсовых цепей, Конструктивно этот приемник представляет собой реле типа ДСШ.

В этом реле функции детектора, интегратора и решающего устройства выполняются подвижным металлическим сектором, помещенным в магнитное поле катушек индуктивности путевого и местного элементов.

Аналогичным образом устроен приемник сигналов кодовых рельсовых цепей. Глазница заключается в типе детектора. В кодовых системах КРЛ приемники являются некогерентными и содержат детектор огибающей, Конструктивно этот приемник выполнен в виде реле ИМВШ.

Недостатком известных приемников сигналов контроля является низкая помехоустойчивость. Это связано стем, что описанные приемники будут оптимальными, в смысле минимума вероятности ошибки, только в случае, когда на их входе действуют некоррелированные флуктуационные помехи типа гауссовского шума. Реально в рельсовых линиях действуют помехи по своей статистической 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 отсчетами процесса.

Для уменьшения мешающего действия помех на входе известных приёмников обычно устанавливают полосовый фильтр, ограничивающий спектр воздействующих колебаний. Однако применение таких фильтров не разрушает статистическую структуру помех, что снижает помехоустойчивость приемников КрЛ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пр-иемник, содержащий полосовой фильтр, последовательно соединенные детектор огибающей и интегратор, дискретизатор, первый и второй элементы задержки, первый и второй делители, выходы которых подключены соответственно к одним из входов первого и второго перемножителей, третий перемножитель, первый вычитатель, сумматор, к одному из входов которого подключен выход второго перемножителя, решающий элемент и блок задания единичного сигнала. Эта совокупность элементов позволяет отслеживать уровень полезного сигнала в условиях помех от тягового тока. Слежение за уровнем сигнала осуществляется путем оценки амплитуды в каждый дискретный момент времени с учетом значений, рассчи0 тайных на предыдущем шаге. Однако в указанном устройстве не учитывалась корреляционная связь между отдельными временными сечениями реализации случайного процесса, каковым является негауссов5 ское распределение мгновенных значений помех, а поэтому и не ставилась задача разрушения их статистической структуры.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости приемника сигналов конт0 роля состояний рельсовых линий при воздействий сосредоточенных по спектру помех.

Указанная цель достигается тем, что в описанный выше приемник вводятся допол5 нительно блоки задания значений корреляционной функции помехи, второй и третий вычитатель, четвертый и пятый перемножители, при этом выход полосового фильтра через дискретизатор подключен к другому

0 входу сумматора и входу первого элемента задержки, выход которого через второй элемент задержки подключен к другому входу второго перемножителя, а через последовательно соединенные первый и третий пере5 множители - к третьему входу сумматора, выход которого соединен с входом детектора огибающей, выход интегратора соединен с входом решающего элемента, выход первого блока задания значения корреляцион0 ной функции соединен с одним из входов четвертого перемножители и первым и вторым входами пятого перемножителя, выход которого соединен с одним из входов первого и второго делителей через первый вы5 читатель и с другим входом второго . делителя - через второй вычитатель, к другому входу которого и к одному из входов третьего вычитателя подключен выход второго блока задания значения корреляцион0 ной функции, выход третьего вычитателя через четвертый перем ножитель подключен к другому входу первого делителя, а к другим входам первого и третьего вычитателей и третьего перемножителя подключены со5 ответствующие выходы блока задания единичного сигнала.

При проведении патентных исследований объектов со сходной или эквивалентной совокупностью признаков не обнаружено, равно как и не решалась раньше задача повышения помехоустойчивости приемников для рельсовых цепей за счет разрушения статистической структуры помех от постоянного тягового тока. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Приемник содержит полосовой фильтр 1. последовательно соединенные детектор 2 огибающей, интегратор 3 и выходной решающий элемент 4. К выходу фильтра 1 под- ключены каскадно соединенные дискретизатор 5, первый 6 и второй 7 элементы задержки, второй перемножитель 8 и сумматор 9, к второму входу которого подключен выход дискретизатора 5, а к третьему - через последовательно соединенные первый 10 и третий 11 перемножители подключен выход первого элемента задержки 6, Выход первого блока 12 задания значений корреляционной функции через каскадно соединенные пятый перемножитель 13. первый вычитатель 14 и первый делитель 15 подключен к другому входу перемножителя 10. К другому входу перемножителя 8 через второй вычитатель 16 и второй делитель 17 подключен выход второго блока 18 задания знамения корреляционной функции, выход блока 18 через третий вычитатель 19 и чет- вертый прремножитель 20 соединен со вторым входом первого делителя 15. Вторые входы перемножителей 13 и 20 подключены к выходу блока 12. Вторые входы вычитате- лей 14, 19 соединены с выходом 1 блока 21 задания единичного сигнала, а второй вход перемножителя 11 - с выходом -1 блока 21. Второй вход вычитателя 16 соединен с выходом перемножителя 13, а второй вход делителя 17 - выходом вычитателя 14. Сово- купность элементов с 5-го по 21-й представляет собой обеляющий фильтр 22.

Приемник работает .следующим образом. На вход дискретизатора через полосовой фильтр 1 из рельсовой линии подается смесь полезного сигнала и помехи Y(T)S(T)+N(T). (помощью дискретизатора

5 входная реализация квантуется по времени. Дискретные значения смеси сигнала и помех Y(h) подаются на один из входов сум- матора 9 и через первый элемент задержки

6 - на первый вход перемножителя 10 и второй элемент задержки 7. Для частичной декорреляции помехи на второй вход перемножителя 10 подается сигнал, пропорцио- нальный величине (1-R2)R1/(1-R21), где R1 и R2 - значения корреляционной функции помехи N(t) в дискретные моменты времени

сдвинутые относительно начала отсчета на один и два шага дискретизации соответственно. С выхода блока 18 задания значения корреляционной функции значение R2 подается на первый вход вычитателя 19, на втором входе которого присутствует сигнал, пропорциональный единице. Разность (1- R2) с выхода вычитателя 19 подается на первый вход перемножителя 20. На второй. вход перемножителя 10 подается значение корреляционной функции R1 с выхода блока 12. Полученное произведение R1(1-R2) с выхода перемножителя 20 .подается на первый вход делителя 15. В перемножителе 13 производится вычисление квадрата коэффициента корреляции R1. Полученное значение (1-R21) с выхода перемножителя 13 подается на первые входы вычитателей 14 и 16. На втором входе вычитателя 14 присутствует сигнал, пропорциональный единице. Полученная разность (1-R21) с выхода вычитателя 14 подается на вторые входы делителей 15 и 17. С выхода делителя 15 частное (1-R2)R1 /(1-R 1) подается на второй вход перемножителя 10. Произведение на выходе блока 10 (1-R2)/(1-R21) подается на первый вход перемножителя 11. На втором входе перемножителя 11 действует сигнал, пропорциональный минус единице. Полученноепроизведение -Yn-i R1(1-R2)/ /(1-R 1) с выхода перемножителя 11 подается на третий вход сумматора 9.

На втором входе вычитателя 16 действует сигнал, пропорциональный величине R2, поступающей с выхода блока 18. В результате вычитания на выходе вычитателя 16 образуется сигнал, пропорциональный (R 1-R2), который подается на первый вход делителя 17. Частное (R21-R2)/(1-R21) подается на второй вход перемножителя 8. На первый вход перемножителя 8 через второй элемент 7 задержки подается значение входной реализации ь-2- Полученная на его выходе сумма Yh-Yh-i(1-R2)R1/ /(1-R21)+ Yh-2(R21-R2V(1-R21) является результатом реализации алгоритма декорреляции помех, приводящей к уменьшению их дисперсии.

Далее сумма детектируется, интегрируется и сравнивается с порогом в решающем элементе 4, который выносит решение о состоянии рельсовой линии. Все функциональные блоки и элементы могут быть реализованы по стандартным схемам. Блоки 12, 18 могут быть выполнены по схемам резистивных делителей напряжения, так как значения R1, R2 определяются априорно экспериментальным путем.

Формула изобретения Приемник для рельсовой цепи, содержащий полосовой фильтр, детектор огибающей, выход которого подключен к входу интегратора, элементы задержки, перемножители, один и другой делители, выходы которых подключены соответственно к первым входам первого и второго перемножителя, вычитатель, сумматор, один из входов которого подключен к выходу первого перемножителя, блок задания единичного сигнала, дискретизатор и пороговый элемент, о т- личающийся том, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоками задания значений корреляционной функции помехи и дополнительными перемножителями и вы- читателями, первые входы которых подключены к выходу одного из блоков задания значения корреляционной функции помехи, второй вход одного и второй вход другого дополнительных вычитателей подключены соответственно к первому выходу блока задания единичного сигнала и к выходу третьего перемножителя, а выходы - соответственно к первому входу четвертого перемножителя и первому входу первого делителя,второй вход которого подключен к

выходу первого вычитателя, первый вход которого подключен к выходу третьего перемножителя, входы которого подключены к выходу второго блока задания значения корреляционной функции помехи, соединенному с вторым входом четвертого перемножителя, выход которого подключен к первому входу второго делителя, второй вход которого соединен с выходом первого вычитателя, второй вход которого подключен к первому выходу блока задания единичного сигнала, второй выход которого подключен к первому входу пятого перемножителя, второй вход которого подключен к выходу второго перемножителя, а выход - к второму входу сумматора, выход которого соединен с входом детектора огибающей, а третий вход - с выходом дискретизатора, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, а выход - к входу первого элемента задержки, выход которого подключен к второму входу второго перемножителя и входу второго элемента задержки, выход которого подключен к третьему входу сумматора, а выход интегратора соединен с входом порогового элемента.