Приемное устройство для автоматической локомотивной сигнализации

Устройство относится к железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение помехоустойчивости работы автоматической локомотивной сигнализации в условиях действия мощных помех. Сущность изобретения заключается в том, что устройство снабжено тремя усилителями с регулируемым коэффициентом усиления, двумя фазовращателями, двумя полосовыми фильтрами, одним фильтром высокой частоты и одним вычитателем, подключенным суммирующим входом - к локомотивным катушкам и выходом - к входу полосового локомотивного фильтра, а вычитающие входы вычитателя соединены с локомотивными приемными катушками первый - через второй полосовой фильтр, первый фазовращатель и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления; второй вычитающий вход - через третий полосовой фильтр, второй фазовращатель и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, а третий вычитающий вход соединен через фильтр высокой частоты и четвертый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем второй полосовой фильтр настраивается на пропуск первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или пропуск второй гармоники тягового тока при электротяге постоянного тока; второй полосовой фильтр настраивается на пропуск третьей гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или на пропуск четвертой гармоники при электротяге постоянного тока, а фильтр высокой частоты настраивается на пропуск всех гармоник тягового тока, начиная с пятой.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и обеспечивает повышение помехоустойчивости локомотивных приемников сигналов автоматической локомотивной сигнализации.

Известно устройство для приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), содержащее соединенные встречно локомотивные катушки, устанавливаемые под локомотивом впереди первой колесной пары и подключенные к приемной аппаратуре, состоящей из локомотивного фильтра, усилителя с автоматической регулировкой усиления, а также блока дешифратора с элементами контроля и управления [1].

Встречное включение локомотивных катушек не исключает мешающего действия тяговых токов на работу локомотивной аппаратуры. Тяговые токи в рельсовых нитях под локомотивными катушками обычно не одинаковы, поэтому наводимые этими токами ЭДС в локомотивных катушках также различаются. Разность этих ЭДС в виде помехи поступает на вход локомотивной аппаратуры. Так как величина разности тяговых токов в рельсах может на порядок и более превышать величину сигнального тока автоматической локомотивной сигнализации, уровень сигнала этой помехи на входе локомотивного фильтра может намного превышать уровень полезного сигнала. Тяговый ток включает в себя широкий спектр гармонических составляющих, а также импульсов разной ширины и длительности. Помеха на входе локомотивного фильтра включает в себя все эти гармоники и импульсы.

Локомотивный фильтр ослабляет уровень помех, но на входе дешифратора через усилитель часто проходят сигналы помех, достаточные для нарушения нормальной работы дешифратора. В результате появляются сбои в работе локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации,

увеличивающие психофизиологическую нагрузку на локомотивную бригаду и ухудшающие безопасность движения поездов. Количество таких сбоев на сети железных дорог постоянно растет из-за увеличения интенсивности движения и веса поездов, что ведет к росту тяговых токов и увеличению уровня помех на аппаратуру автоматической локомотивной сигнализации.

Известно устройство приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации [2], которое решает одну из частных задач - улучшает защиту от импульсных помех на отрезке времени от окончания импульса на входе устройства до момента отпускания контакта исполнительного элемента.

Известно устройство автоматической локомотивной сигнализации [3] для повышения помехозащищенности сигналов АЛСН. Но в нем решается тоже одна из частных задач - защита от ложного появления более разрешающего показания АЛСН при наличии помех.

Известно устройство для автоматической локомотивной сигнализации [4], обеспечивающее повышение надежности работы АЛСН. В нем также решается одна из частных задач - уменьшать вероятность ложного переключения индикатора на более разрешающее показание в АЛСН на микроэлектронной и микропроцессорной элементной базе.

Известно также устройство для приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации, снабженное дополнительно компенсационными катушками, размещенными за колесами первой тележки локомотива по ходу движения поезда, соединенными встречно-последовательно между собой и с основными катушками [5].

Такое решение уменьшает уровень помех на входе локомотивного фильтра и облегчает работу приемной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации, однако уровень помехи может оставаться достаточно большим. Объясняется это тем, что тяговый ток в рельсовых нитях перед первой по ходу поезда колесной парой локомотива и за ней распределяется по-разному. Во-первых, часть тягового тока из рельсовой нити с большим тяговым током перед локомотивом перетекает по первой колесной паре в

рельсовую нить с меньшим тяговым током, то есть после первой колесной пары тяговые токи в рельсовых нитях в определенной степени выравнивается. Во-вторых, тяговый ток электровоза растекается в рельсовые нити в обе стороны от него. Следовательно, под компенсационными катушками будет протекать часть обратного тягового тока, которого нет под основными катушками. Эта часть собственного тягового тока локомотива будет наводить в компенсационных катушках дополнительную ЭДС помехи, которая не будет компенсироваться данным устройством. Таким образом, уровни ЭДС помех в локомотивных и компенсационных катушках не будут одинаковы, и их разность будет попадать на вход локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации.

Проблема повышения помехозащищенности приемных устройств АЛСН обострилась в последние годы в связи с ростом веса и интенсивности движения поездов, особенно при движении тяжеловесных поездов в районах тяговых подстанций и по горным участкам. Проведенные измерения показали, что при этом на входе локомотивных приемных катушек часто возникают мощные помехи, превышающие возможности локомотивных фильтров по их ослаблению до допускаемого на входе дешифратора уровня.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации при воздействии мощных помех.

Цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительно тремя усилителями с регулируемым коэффициентом усиления, двумя фазовращателями, двумя полосовыми фильтрами, одним фильтром высокой частоты и одним вычитателем, подключенным суммирующим входом - к локомотивным катушкам и выходом - к входу полосового локомотивного фильтра, а вычитающие входы вычитателя соединены с локомотивными приемными катушками первый - через второй полосовой фильтр, первый фазовращатель и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления; второй вычитающий вход - через третий полосовой фильтр, второй фазовращатель и

третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, а третий вычитающий вход соединен через фильтр высокой частоты и четвертый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем второй полосовой фильтр настраивается на пропуск первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или пропуск второй гармоники тягового тока при электротяге постоянного тока; второй полосовой фильтр настраивается на пропуск третьей гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или на пропуск четвертой гармоники при электротяге постоянного тока, а фильтр высокой частоты настраивается на пропуск всех гармоник тягового тока, начиная с пятой.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит встречно соединенные локомотивные приемные катушки 1 автоматической локомотивной сигнализации, сигнал с которых передается через вычитатель 2, полосовой локомотивный фильтр 3 и локомотивный усилитель 4 с регулируемым коэффициентом усиления на дешифратор 5. Приемные катушки 1 подключены дополнительно к входу второго локомотивного фильтра 6, пропускающего сигналы с частотой первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока и второй гармоники при электротяге постоянного тока; к входу третьего полосового фильтра 7, пропускающего сигнал с частотой четвертой гармоники тягового тока при электрической тяге постоянного тока или третьей гармоники при электрической тяге переменного тока, а также к входу фильтра высокой частоты 8, пропускающего все частоты, начиная с пятой гармоники тягового тока.

Выход второго полосового фильтра 6 через первый фазовращатель 9 и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 10 соединен с первым вычитающим входом вычитателя 2; выход третьего полосового фильтра 7 через второй фазовращатель 11 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 12 соединен со вторым вычитающим входом вычитателя 2, а выход фильтра высокой частоты 8 через четвертый усилитель

с регулируемым коэффициентом усиления 13 соединен с третьим вычитающим входом вычитателя 2.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском в работу устройства первый фазовращатель 9 и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 10 настраиваются так, чтобы компенсировать изменение фазы и амплитуды, вносимой вторым полосовым фильтром 6 в сигнал помехи от первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или второй гармоники при электротяге постоянного тока. Второй фазовращатель 11 и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления 12 настраиваются так, чтобы компенсировать изменения фазы и амплитуды, вносимые третьим полосовым фильтром 7 в сигнал помехи от третьей гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или четвертой гармоники при электротяге постоянного тока.

Уровни помех от более высоких гармоник тягового тока значительно меньше и поэтому не так сильно влияют на устойчивость работы приемного устройства автоматической локомотивной сигнализации. Поэтому для них достаточна только усредненная коррекция амплитуды данного сигнала помехи четвертым усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 13 на выходе фильтра высокой частоты 8.

После включения в работу устройства наведенная в приемных катушках 1 ЭДС, включающая в себя полезный сигнал и сигнал помехи, поступает на суммирующий вход вычитателя 2, на входы второго 6 и третьего 7 полосовых фильтров и на вход фильтра высокой частоты 8.

Сигнал помехи с частотой первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или частотой второй гармоники при электротяге постоянного тока выделяется из общего сигнала на приемных катушках 1 полосовым фильтром 6, корректируется по фазе первым фазовращателем 9 и по амплитуде вторым усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 10 так, чтобы сигнал этой составляющей помехи на первом вычитающем входе вычитателя 2 и по фазе, и по амплитуде не отличался от сигнала данной

составляющей помехи на выходе приемных катушек 1. В результате в сигнале на выходе вычитателя 2 данная составляющая помехи будет отсутствовать.

Точно таким же образом сигнал помехи с частотой третьей гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или сигнал помехи с частотой четвертой гармоники тягового тока при электротяге постоянного тока выделяется вторым полосовым фильтром 7 из общего сигнала помехи и, после приведения фазы сигнала на втором вычитающем входе вычитателя 2 вторым фазовращателем 11 и амплитуды этого сигнала третьим усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 12 в соответствие с фазой и амплитудой данной составляющей помехи на входе второго полосового фильтра 7, эта составляющая помехи вычитается вычитателем 2 из общего сигнала, наведенного на приемных катушках 1.

Фильтром высокой частоты 8 из общего сигнала помехи выделяются те ее составляющие, частоты которых начинаются с пятой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или с шестой гармоники при электротяге постоянного тока. Ослабление фильтром высокой частоты 8 сигналов этих частот компенсируется усредненно четвертым усилителем с регулируемым коэффициентом усиления 13, и выходной сигнал этого усилителя, подаваемый на третий вычитающий вход вычитателя 2, вычитается из общего сигнала, снимаемого с приемных катушек 1. Такая усредненная коррекция по амплитуде всех рассматриваемых гармоник помехи и отсутствие их коррекции по фазе упрощает устройство и оказывается вполне достаточной, потому что, во-первых, амплитуды сигналов помех в тяговом токе уменьшаются с ростом частоты и, следовательно, оказывают меньшее мешающее воздействие на дешифратор 5. И, во-вторых, локомотивный полосовой фильтр 3 подавляет эти высокочастотные гармоники достаточно эффективно.

Таким образом, снабжение приемного устройство для автоматической локомотивной сигнализации указанными элементами обеспечивает дополнительное подавление мощных помех, возникающих на локомотивных приемных катушках 1 при движении тяжеловесных поездов и при сгущении потока

поездов, особенно на горных участках и в зонах, близких к тяговым подстанциям. Этим обеспечивается снижение интенсивности сбоев в работе автоматической локомотивной сигнализации и, в результате, обеспечивается повышение безопасности движения поездов и уменьшение потерь из-за необходимости снижения скорости поезда при появлении на выходе дешифратора ложного сигнала, требующего снижения скорости поезда.

Литература

1. Автоматическая локомотивная сигнализация и авторегулировка // A.M.Брылеев, О.Поупе, B.C.Дмитриев и др. М.: Транспорт, 1981, 320 с.

2. Авторское свидетельство №745755 А, В 61 L 25/06. Устройство для приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации // О.Е.Афанасьев.

3. Авторское свидетельство №850471 А, В 61 L 25/06. Устройство автоматической локомотивной сигнализации // Е.Н.Розенберг и др.

4. Авторское свидетельство №1794771 А1, В 61 L 25/06. Устройство для автоматической локомотивной сигнализации // В.Б.Леушин и др.

5. Авторское свидетельство СССР №878637, кл. В 61 L 5/06, 1979. Устройство для приема сигналов автоматической локомотивной сигнализации // М.П.Бадер и др.

Приемное устройство для автоматической локомотивной сигнализации, содержащее встречно соединенные локомотивные приемные катушки, а также дешифратор, подключенный через усилитель с регулируемым коэффициентом усиления к выходу полосового локомотивного фильтра, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости устройства при воздействии мощных помех, оно снабжено тремя усилителями с регулируемым коэффициентом усиления, двумя фазовращателями, двумя полосовыми фильтрами, одним фильтром высокой частоты и одним вычитателем, подключенным суммирующим входом - к локомотивным катушкам и выходом - к входу полосового локомотивного фильтра, а вычитающие входы вычитателя соединены с локомотивными приемными катушками первый - через второй полосовой фильтр, первый фазовращатель и второй усилитель с регулируемым коэффициентом усиления; второй вычитающий вход - через третий полосовой фильтр, второй фазовращатель и третий усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, а третий вычитающий вход соединен через фильтр высокой частоты и четвертый усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, причем второй полосовой фильтр настраивается на пропуск первой гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или пропуск второй гармоники тягового тока при электротяге постоянного тока; второй полосовой фильтр настраивается на пропуск третьей гармоники тягового тока при электротяге переменного тока или на пропуск четвертой гармоники при электротяге постоянного тока, а фильтр высокой частоты настраивается на пропуск всех гармоник тягового тока, начиная с пятой.