Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации

Полезная модель направлена на повышение помехоустойчивости устройства к действию гармонических помех от высоковольтных ЛЭП за счет повышения точности расчета границы зоны нечувствительности. Технический результат достигается тем, что в приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок зоны нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ, таймер задержки, блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала и блок памяти, дополнительно введены умножитель, вычитающее устройство, второй блок сравнения и управляемый ключ. 1 илл.

Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и может быть использована в устройствах автоматической локомотивной сигнализации.

Известно приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок зоны нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ, таймер задержки, блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала и блок памяти [Патент РФ 88630 «Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации», МПК: B61L 25/06, опубл. 20.11.2009 г.].

Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость при воздействии гармонических помех от высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП) за счет некорректной в ряде случаев работы блока расчета границы зоны нечувствительности, приводящая к неправильному расчету границы зоны нечувствительности.

Техническим результатом является повышение помехоустойчивости устройства к действию гармонических помех от высоковольтных ЛЭП за счет повышения точности расчета границы зоны нечувствительности.

Технический результат достигается тем, что в приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок зоны нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ, таймер задержки, блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала и блок памяти, причем приемные катушки соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра, выход которого соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала, являющимся также первым входом блока бланкирования, выход блока расчета абсолютного значения сигнала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока ограничения снизу, вход которого, являющийся вторым входом блока бланкирования, соединен с выходом интерполирующего устройства, выход блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход первого ключа соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала и со вторым входом второго ключа, третий вход которого соединен с таймером задержки, а выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного полосового фильтра, выход которого соединен с входом линейного амплитудного детектора, выход которого соединен с входом децимирующего устройства, выход последнего связан с входом буфера, выход которого соединен с входом блока определения максимума, выход блока определения максимума связан с входом интерполирующего устройства, выход интерполирующего устройства соединен с входом блока ограничения снизу, являющегося вторым входом блока бланкирования, вход блока дифференцирования огибающей сигнала, являющийся также входом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с выходом линейного амплитудного детектора и вторым входом блока памяти, выход блока дифференцирования огибающей сигнала соединен с входом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, выход блока памяти, являющийся также выходом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с первым входом блока с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом линейного амплитудного детектора а выход соединен с входом решающего устройства, дополнительно введены умножитель, вычитающее устройство, второй блок сравнения и управляемый ключ, причем вход умножителя является первым входом блока расчета границы зоны нечувствительности и соединен с выходом интерполирующего устройства и с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с входом блока дифференцирования огибающей сигнала, являющегося также вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, а выход - с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом умножителя, а выход - с первым входом управляемого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, а выход - с первым входом блока памяти.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства.

Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации содержит установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки 1, аналого-цифровой преобразователь 2, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр 3, блок бланкирования 4, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр 5, линейный амплитудный детектор 6, децимирующее устройство 7, буфер 8, блок определения максимума 9, интерполирующее устройство 10, блок расчета границы зоны нечувствительности 11, блок зоны нечувствительности 12, решающее устройство 13, блок расчета абсолютного значения сигнала 14, первый блок сравнения 15, блок ограничения снизу 16, первый ключ 17, второй ключ 18, таймер задержки 19, блок дифференцирования огибающей сигнала 20, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала 21, умножитель 22, вычитающее устройство 23, второй блок сравнения 24, управляемый ключ 25 и блок памяти 26.

Введение дополнительных блоков позволит повысить помехоустойчивость приемника к воздействию гармонических помех от высоковольтных ЛЭП за счет повышения точности расчета границы зоны нечувствительности.

Устройство работает следующим образом.

В приемных катушках 1 наводится ЭДС полезного сигнала, гармонических помех от высоковольтных ЛЭП, возникающих при движении локомотива в зоне влияния ЛЭП, и импульсных помех, действующих в индуктивно-рельсовой линии. Сигнал с выхода приемных катушек 1 поступает на аналого-цифровой преобразователь 2, с выхода которого в цифровом виде подается на вход цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра 3. С выхода широкополосного фильтра 3 сигнал, в котором подавлены низкочастотные и высокочастотные составляющие помех, поступает на вход блока расчета абсолютного значения сигнала 14, являющийся также первым входом блока бланкирования 4. Блок 14 вычисляет абсолютную величину мгновенных значений сигнала, поступающую далее на первый вход первого блока сравнения 15. Блок ограничения снизу 16, на вход которого поступает величина порога бланкирования от интерполирующего устройства 10, ограничивает эту величину снизу установленным минимальным значением и передает ее на второй вход первого блока сравнения 15, который при превышении уровня сигнала на первом входе над порогом бланкирования (что имеет место при импульсной помехе) формирует управляющий сигнал, запирающий первый ключ 17, функцией которого является запрет передачи сигнала со своего второго входа, подключенного ко входу блока 14, на выход в момент появления управляющего сигнала на своем первом входе. Таймер задержки 19 задает интервал времени, необходимый для предварительной оценки амплитуды сигнала, в течение которого бланкирование не производится. В течение этого интервала времени с момента включения приемника выход второго ключа 18 связан с его вторым входом, на который поступает сигнал с входа блока расчета абсолютного значения 14 (без бланкирования). По истечении заданного интервала времени по сигналу таймера задержки 19, поступающему на третий вход второго ключа 18, к выходу этого ключа подключается его первый вход, на котором присутствует сигнал с выхода первого ключа 17 (т.е. после бланкирования). С выхода ключа 18 сигнал подается на вход цифрового нерекурсивного полосового фильтра 5, с выхода которого на вход линейного амплитудного детектора 6 поступает сигнал, в котором подавлены составляющие вне рабочего диапазона частот полезного сигнала. С выхода линейного амплитудного детектора 6 выделенная им огибающая сигнала, которая является искаженной вследствие влияния помех от высоковольтных ЛЭП, поступает на вход блока дифференцирования огибающей сигнала 20, являющийся также вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности 11, и вход децимирующего устройства 7. С выхода децимирующего устройства 7 огибающая сигнала со сниженной в восемь раз частотой дискретизации поступает на вход буфера 8 размером 320 ячеек. Первоначально содержимое всех ячеек буфера 8 равно нулю. На каждом такте огибающей сигнала происходит обновление данных в буфере 8 путем удаления отсчета из первой ячейки, сдвига оставшихся отсчетов на одну ячейку вниз и внесения в освободившуюся ячейку нового поступившего из децимирующего устройства 7 отсчета огибающей сигнала. В блоке определения максимума 9 определяется максимальное значение огибающей сигнала и подается на вход интерполирующего устройства 10. С выхода интерполирующего устройства 10 максимальные значения огибающей сигнала с увеличенной в восемь раз частотой дискретизации, в соответствии с которыми определяется величина порога бланкирования, подаются на второй вход блока бланкирования 4 и на вход умножителя 22, являющийся также первым входом блока расчета границы зоны нечувствительности 11. В блоке 22 входной сигнал умножается на постоянный коэффициент и подается на выход блока, и далее поступает на второй вход второго блока сравнения 24.

Вычитающее устройство 23 вычитает из поступающей на его первый вход с входа блока 22 величины порога бланкирования огибающую сигнала АЛСН, поступающую на его второй вход со входа блока 20. Полученная разность сигналов поступает на первый вход второго блока сравнения 24.

Второй блок сравнения вырабатывает сигнал логической единицы в случае, если сигнал на его первом входе превышает по величине сигнал на его втором входе, в противном случае вырабатывается сигнал логического нуля. Этот сигнал подается на первый вход управляемого ключа 25.

С выхода блока 20 продифференцированная огибающая сигнала поступает на вход блока детектирования фронтов огибающей сигнала 21, вырабатывающего логические импульсы в моменты смены знака продифференцированной огибающей сигнала с отрицательного на положительный. Эти импульсы подаются на второй вход управляемого ключа 25 и в случае присутствия на его первом входе сигнала логической единицы поступают на выход управляемого ключа, поступая далее на первый вход блока памяти 26. В момент поступления этих импульсов в блок памяти 26 записываются значения огибающей сигнала, поступающие на его второй вход с входа блока дифференцирования огибающей сигнала 20.

Таким образом, на выходе блока памяти 26, являющегося также выходом блока расчета границы зоны нечувствительности 11, формируется сигнал, соответствующий текущему значению границы зоны нечувствительности, поступающий далее на первый вход блока с зоной нечувствительности 12. На второй вход блока с зоной нечувствительности 12 поступает огибающая сигнала с выхода линейного амплитудного детектора 6 и, в соответствии с текущим значением границы зоны нечувствительности, поступающим на первый вход блока с зоной нечувствительности 12, осуществляется ее коррекция с целью снижения влияния помехи от ЛЭП. С выхода блока с зоной нечувствительности 12 скорректированная огибающая поступает на вход решающего устройства 13, принимающего решение и наличии или отсутствии полезного сигнала.

Использование полезной модели позволит повысить помехоустойчивость приемника автоматической локомотивной сигнализации, что уменьшит количество сбоев в ее работе. В свою очередь, это позволит уменьшить задержки в движении поездов, повысить безопасность их движения, уменьшить количество проверок бдительности машиниста (т.е. уменьшить нервное напряжение машиниста, что, в свою очередь, несомненно, повысит безопасность движения поездов).

Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленные на локомотиве связанные индуктивно с рельсами приемные катушки, аналого-цифровой преобразователь, цифровой нерекурсивный широкополосный фильтр, блок бланкирования, цифровой нерекурсивный полосовой фильтр, линейный амплитудный детектор, децимирующее устройство, буфер, блок определения максимума, интерполирующее устройство, блок расчета границы зоны нечувствительности, блок зоны нечувствительности, решающее устройство, блок расчета абсолютного значения сигнала, блок сравнения, блок ограничения снизу, первый ключ, второй ключ, таймер задержки, блок дифференцирования огибающей сигнала, блок детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала и блок памяти, причем приемные катушки соединены с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного широкополосного фильтра, выход которого соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала, являющимся также первым входом блока бланкирования, выход блока расчета абсолютного значения сигнала соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока ограничения снизу, вход которого, являющийся вторым входом блока бланкирования, соединен с выходом интерполирующего устройства, выход блока сравнения соединен с первым входом первого ключа, выход которого соединен с первым входом второго ключа, второй вход первого ключа соединен с входом блока расчета абсолютного значения сигнала и со вторым входом второго ключа, третий вход которого соединен с таймером задержки, а выход которого соединен с входом цифрового нерекурсивного полосового фильтра, выход которого соединен с входом линейного амплитудного детектора, выход которого соединен с входом децимирующего устройства, выход последнего связан с входом буфера, выход которого соединен с входом блока определения максимума, выход блока определения максимума связан с входом интерполирующего устройства, выход интерполирующего устройства соединен с входом блока ограничения снизу, являющегося вторым входом блока бланкирования, вход блока дифференцирования огибающей сигнала, являющийся также входом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с выходом линейного амплитудного детектора и вторым входом блока памяти, выход блока дифференцирования огибающей сигнала соединен с входом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, выход блока памяти, являющийся также выходом блока расчета границы зоны нечувствительности, соединен с первым входом блока с зоной нечувствительности, второй вход которого соединен с выходом линейного амплитудного детектора, а выход соединен с входом решающего устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены умножитель, вычитающее устройство, второй блок сравнения и управляемый ключ, причем вход умножителя является первым входом блока расчета границы зоны нечувствительности и соединен с выходом интерполирующего устройства и с первым входом вычитающего устройства, второй вход которого соединен с входом блока дифференцирования огибающей сигнала, являющегося также вторым входом блока расчета границы зоны нечувствительности, а выход - с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом умножителя, а выход - с первым входом управляемого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока детектирования фронтов дифференцированной огибающей сигнала, а выход - с первым входом блока памяти.