Рельсовая цепь Советский патент 1993 года по МПК B61L23/16 

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройст- вам для приема сигналов контроля состояний рельсовых линий.

Цель изобретения - повышение поме- хоустойчивости приемника, реализующего некогерентный метод обработки сигнала.

На чертеже представлена ф-.нкциональ- ная схема приемника.

Приемник содержит каскадно соеди- пенные первый перемножитель 1, первый интегратор 2, первый блок вычитания 3, первый квадратор 4 и второй перемножитель 5, второй интегратор 6, второй блок вычитания 7 и второй квадратор 8. Выходы квадрате- ров 4, 8 подключены к входам первого сумматора 9, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку 10 извлечения квадратного корня, первому делителю11, функциональному преобразователю 12 и выходному пороговому элементу 13. Генератор 14 подключен к другому входу перемножителя 1, к входу второго фазовращателя 15 и одному из входов блоков 16 компенсации гармоник по- мех. Блоки 16 выполнены по одинаковым схемам. Каждый из блоков 16 содержит каскадно соединенные третий перемножитель 17, третий интегратор 18, четвертый перемножитель 19. выход которого соеди- нем с первым входом второго сумматора 20, каскадно соединенные пятый перемножитель 21, четвертый интегратор 22, шестой перемножитель 23. выходом соединенный с вторым входом сумматора 20, каскадно со- единенные седьмой перемножитель 24, пятый интегратор 25, восьмой перемножитель 26, касадно соединенные девятый перемножитель 27, шестой интеграторов и десятый перемножитель 29, выход которого и выход восьмого перемножителя 26 соединены с входами третьего блока 30 вычитания. Выходы блока 30 и сумматора 20 подключены соответственно к первым входам второго 31 и третьего 32 делителей соответственно. Ка- скадное соединение третьего квадратора 33, седьмого интегратора 34, третьего сумматора 35, одиннадцатого перемножителя 36 и двенадцатого перемножителя 37 выходом подключено через делители 31 и 32 к первому и второму выходам блока 16, а входом объединено с соответствующими входами перемножителей 17 и 24 и входом первого фазовращателя 38 и подключено к выходу генератора 39 гармонических сигна- лов. Входы перемножителей 19, 26 и 23, 29 соединены попарно-параллельно. К другим входам третьего сумматора 35, одиннадцатого перемножителя, первого делителя 11 и двенадцатого перемножителя 37 подключены выходы соответственно блока формирования сигналов 1 и 2 и блока задания значений дисперсии помех. Два последних блока на чертеже не показаны. Входы перемножителей 17, 21 подключены к информационному входу блока, входы перемножителей 24, 27 - к опорному. Все элементы и блоки выполнены идентично с аналогичными элементами и блоками устройства-прототипа.

Устройство работает следующим образом.

На первые входы первого и второго перемножителей 1 и 5 из рельсовой линии поступает смесь полезного сигнала и сосредоточенных по спектру и флуктуационных помех U (t). На второй вход перемножителя 1 от генератора 14 подается опорный сигнал U(t) VcCosWct. Причем частоты полезного сигнала, поступающего из рельсовой линии, и сигнала, вырабатываемого генератором 14 .должны быть известны и равны. С выхода генератора 14 через второй фазовраща- тель 15 сигнал подается на второй вход перемножителя 5 с помощью фазовращателя 15 сигнал с выхода генератора 14 становится сопряженным по Гильбертсу, в данном случае сдвинутым на к /2 относительно исходного, T.e.U(t) Vccos(ft)ct- n /2), Произведения сигналов U(t)U (t) и U (t)U(t) на выходах перемножителей 1 и 5 интегрируются на интервале Т в блоках 2 и 6 и затем подаются на первые входы блоков 3 и 7 вычитания соответственно.

Блок 16 приемника предназначен для компенсации сосредоточенных по спектру составляющих помех. Количество этих блоков должно соответствовать числу компенсируемых гармонических составляющих помех рельсовых линий. На вход блока 16 подается сигнал из рельсовой линии U (t). В блоке 16 он поступает, на первые входы третьего 17 и пятого 21 перемножителей. На второй вход перемножителя 17с генератора 39 гармонических сигналов подается сигнал, частота которого равна частоте компенсируемой гармоники помех Uni(t)Vnicos 7J nit. Этот же сигнал через первый фазовращатель 38 подается на второй вход перемножителя 21. Таким образом, на выходе фазовращателя 38 будет действовать сигнал, сопряженный с Uni(t) и равный Uni(t)Vnicos( Obit- я/2). Произведения сигналов U (t)Uni(t)M U (t)Uni(t)c выходов перемножителей 17 и 21 податюся на входы третьего 18 и четвертого 22 интеграторов, где интегрируются в пределах заданного интервала Т. Результаты

интегрирования /oU (t)Uni(t)dt и

у/ U (t)Uni(t)dt с выходов интеграторов 18

и 22 подаются на первые входы четвертого 19 и десятого 29 и восьмого 26 и шестого 23 перемножителей соответственно.

На первые входы седьмого 24 и девятого 27 перемножителей с выхода генератора 14 подается опорный сигнал U(t)Vccosti ct, а на их вторые входы с выходов генератора 39 и фазовращатёля 38 подаются прямой Uni(t) и сопряженный Uni(t) сигналы, компенсирующие первую гармоническую составляющую помехи. Результа- ты произведения этих сигналов U(t)Uni(t) и U(t)Uni(t) затем интегрируются в пятом 25 и шестом 28 интеграторах соответственно. Таким образом, на выходах интеграторов 25 и 28 действуют сигналы, пропорциональные

| (t)Uni(t)dt и 1 (t)Uni(t)dt. Эти сигналы подаются на вторые входы перемножителей 19, 26 и 29, 23 соответг.твенно.

1 г-т,

Произведения сигналов f U (t)Ur,i(t)dt

Т

xlЈu{t)Uni(t)dt иj rV(t)Uni(t)dtx

Ху j U(t)Uni(t)dt с выходов перемножителей

26 и 29 подаются на первый и второй входы третьего блока 30 вычитания. Результирующий сигнал с выхода блока 30 подается на первый вход второго делителя 31, На второй вход делителя 31 подается сигнал, равный

2f/(1+ 1/To2 (t)dt). Он образуется

следующим образом. С выхода генератора 39 сигнал Uni(t) подается на входы третьего квадратора 33. При этом на его выходе образуется сигнал, равный произведению U ni(t). Этот сигнал интегрируется в седьмом интеграторе 34 с весом 1/О2 и затем подается на первый вход третьего сумматора 35. На втором входе сумматора 35 всегда присутствует сигнал, пропор- циональный единице. Сумма (1 +

+ 1/ТО2 /т U2ni(t)dt) подается на первый

вход одиннадцатого перемножителя 36. на втором входе которого всегда присутствует сигнал, пропорциональный 2. В результате на выходе перемножителя 36 образуется

сигнал, равный 2(1+ 1/Т(Г U ni(t)dt). Этот сигнал подается на первый вход двенадцатого перемножителя 37. На втором входе перемножителя 37 присутствует сигнал, пропорциональный дисперсии флуктуацио

онной составляющей помех г. в результа5

10 15 0

5

5

о 5

g

5

те на выходе перемножителя 37 образуется сигнал, равный 2с;2 (1+1/То2 fo U 2ni(t)dt),

который затем подается на вторые входы второго 31 и третьего 32 делителей.

Произведения сигналов

IjVwiMOdt (t)uni(t)dt и

y/V(t)Oni(t)dt- (t)Uni(t)dt с выходов

перемножителей 19 и 23 соответственно подаются на входы второго сумматора 20. Результирующий сигнал с аыхода сумматора 20 подается на первый вход делителя 32.

Частные j Јu(t)Uni(t)dt -1 Ј U (t)uni(t)dt+ +Т /oU(t)uni(t)dt j} Ul(t)Q1i(t) (1 + +: /УпЮА и lЈU(t)Unirt)dt

r l fa U (t)Uni(t)dt- (t)Uni(t)dt (t)Uni(t)(1+ -L/J U2n(t)dt)c

выходов блока 16 подаются на вторые входы блоков 3 и 7 вычитания. В результате на выходе этих блоков первая гармоническая составляющая помехи Uni(t) будет скомпенсирована. Выходные сигналы блоков 3 и 7 возводятся во вторую степень первым 4 и вторым 8 квадраторами и затем постугшют на входы первого сумматора 9. Полученная сумма подается на вход блока 10, с помощью которого осуществляется операция извлечения квадратного корня. Результирующий сигнал с выхода блока 10 подается на первый вход первого делителя 11, на второй вход делителя 11 подается сигнал, пропорциональный дисперсии флуктуацион ной составляющей помех (г. Частное от деления этих сигналов подается на вход функционального преобразователя 12. вычисляющего математическую функцию Весселя первого рода нулевого порядка. Результат вычисления подается на вход порогового элемента 13, который на основе сравнения полученной величины с порогом выносит решение о состоянии рельсовой линии.

Для компенсации произвольной i-й Uni(t) сосредоточенной составляющей по спектру помех блок компенсации помех 16 должен быть подключен своими входами ко входам приемника, а выходами ко входам блоков вычитания 3 и 7 соответственно. На чертеже показан пример такого включения 1-го блока 16. В результате на выходах блоков 3 и 7 будут скомпенсиронаны все i составляющих, сосредоточенных по спектру помех.

Использование: для приема сигналов контроля состояний рельсовых линий. Сущность изобретения: устройство содержит перемножители 1, 5, 17, 19. 21, 23, 24, 26, 27, 29. 36 и 37, интеграторы 2. 6, 18, 22, 25, 28 и 34. вычислители разности 3, 7 и 30, квадраторы 4, 8 и 33, сумматоры 9, 20 и 35, блок извлечения квадратного корня 10, делители 11, 31 и 32, функциональный преобразователь 12, пороговый элемент 13, генератор опорного сигнала 14, фазовращатели 15 и 38 и генератор переменного тока 39. 1 ил.