СИСТЕМА МНОГОКАНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО РАДИОКОНТРОЛЯ РАБОТЫ АВТОМАТИКИ НЕОХРАНЯЕМЫХ ПЕРЕЕЗДОВ

СИСТЕМА МНОГОКАНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО РАДИОКОНТРОЛЯ РАБОТЫ АВТОМАТИКИ НЕОХРАНЯЕМЫХ ПЕРЕЕЗДОВ


RU (11) 2268186 (13) C2

(51) МПК
B61L 29/00 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2006.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2004104605/11 
(22) Дата подачи заявки: 2004.02.18 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.02.18 
(43) Дата публикации заявки: 2005.07.27 
(45) Опубликовано: 2006.01.20 
(56) Аналоги изобретения: ВОЛКОВ А.А. и др. Система радиоконтроля работоспособности автоматики неохраняемых железнодорожных переездов ППЖТ // АСИ, 2003, №2, с.14-16. SU 1641691 A1, 15.04.1991. SU 1098853 А, 23.06.1984. SU 1386509 A1, 07.04.1988. 
(72) Имя изобретателя: Волков Анатолий Алексеевич (RU); Цыбуля Николай Артемович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 127994, Москва, ул. Образцова, 15, МИИТ 

(54) СИСТЕМА МНОГОКАНАЛЬНОГО ЦИФРОВОГО РАДИОКОНТРОЛЯ РАБОТЫ АВТОМАТИКИ НЕОХРАНЯЕМЫХ ПЕРЕЕЗДОВ

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики. Система состоит из аппаратуры центрального поста (ЦП) и переездов, включая кодеры-декодеры, железнодорожные радиостанции (ЖР). Система отличается от известных тем, что на ЦП кодограммой однократно манипулируется по фазе на 180° колебание несущей частоты передатчика ЖР, которое детектируется по фазе в приемнике ЖР на всех переездах сразу. Принятая кодограмма является началом отсчета передачи информации последовательно с каждого переезда на ЦП через определенный промежуток времени. Последний задается введенным реле времени. С каждого переезда информация передается с помощью колебания несущей частоты передатчика ЖР с двойной фазовой манипуляцией: по синфазному каналу - об исправности, а по квадратурному каналу - о неисправности. Демодулятор ЦП разделяет эту информацию по фазе, декодер - декодирует и передает на соответствующий индикатор. Система решает проблему дефицита рабочих частот, поскольку обеспечивает одновременную передачу кодовой информации и речи на одной рабочей частоте ЖР без взаимных помех. Кроме того, система повышает безопасность движения железнодорожного и автодорожного транспорта. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики.

Известны системы контроля работы переездов, описанные в различных источниках, например в:

1. Волков А.А., Цыбуля Н.А., Байков П.П. Система радиоконтроля работоспособности автоматики неохраняемых ж.-д. переездов ППЖТ // АСИ № 2, 2003, с.14-16.

2. Бойник А.Б. и др. Автоматическая переездная сигнализация для подъездных путей // АТС № 12, 1983, с.7-9.

По технической сущности наиболее близкой к изобретению является система, описанная в первом источнике, которая по этой причине и принимается за его прототип.

Система-прототип размещается на центральном посту (ЦП) и переездах, расположенных радиально относительно ЦП. Она состоит на ЦП из цифрового кодера, формирующего код - адрес переезда на поднесущей частоте около 150 Гц, железнодорожной радиостанции (ЖР), устройства выделения канала и индикации, а на каждом переезде - из ЖР, декодера-опознавателя кода ЦП, устройства переключения ЖР с приема на передачу, датчика состояния автоматики переезда.

Цифровая аппаратура подключается соответственно к низкочастотному (н.ч.) входу передатчика и выходу приемника ЖР.

Система работает по принципу запрос - ответ, причем запрос ЦП ведется в течение импульса, а ответ переезда - в течение паузы периода задающего мультивибратора ЦП.

Основным недостатком прототипа является то, что полоса частот 67-250,3 Гц подтонального диапазона 0-300 Гц занята практически во всех современных УКВ радиостанциях системой CTCSS, что нарушает работу прототипа. Кроме того, имеет место большая длительность переходных процессов при переключении радиостанции с режима приема на передачи и наоборот, что искажает кодовую комбинацию и вносит помехи в передаваемую параллельно в радиостанции речь.

Техническим результатом заявленного объекта является обеспечение совместной работы предлагаемой цифровой системы и современных УКВ ЖР, уменьшение длительности переходных процессов при переключении радиостанции с приема на передачу и обратно, что повышает надежность работы системы и исключает взаимные помехи.

Сущность изобретения системы в том, что в известную систему, состоящей на ЦП из цифрового кодера, формирующего код - адрес переезда, ЖР, декодера, устройства выделения канала и индикации, а на каждом переезде - из ЖР, декодера-опознавателя кода ЦП, устройства переключения ЖР с приема на передачу, датчика состояния автоматики переезда, введены на ЦП формирователь однократной фазовой манипуляции (ФМн) на 180° колебания несущей частоты передатчика, когерентный демодулятор сигналов переездов с двойной фазовой манипуляцией на 180°, состоящий из двух когерентных квадратурных детекторов, и декодеры по два для каждого переезда, причем манипулятор подключен в разрыв между предоконечным и оконечным каскадами передатчика ЖР высокочастотным (в.ч.) входом - к выходу предоконечного каскада, а выходом - ко входу оконечного каскада; его н.ч. вход подключен к выходу кодера; в.ч. вход когерентного демодулятора подключен к выходу последнего каскада УПЧ приемника ЖР, а выход одного его детектора подключен к индикатору исправности работы автоматики переезда через один декодер-опознаватель, выход другого декодера - к индикатору неисправности через другой декодер-опознаватель, а на каждом переезде введены когерентный детектор сигналов промежуточной частоты с однократной ФМн на 180°, реле времени, формирователь двойной фазовой манипуляции на 180° колебания несущей частоты передатчика ЖР, сумматор, цифровой инвертор, причем когерентный детектор своим входом подключен к выходу последнего каскада УПЧ приемника ЖР, а своим выходом через кодер-опознаватель, реле времени - к устройству переключения ЖР с приема на передачу; формирователь двойной ФМн на 180°, состоящий из двух однократных фазовых манипуляторов, подключен в разрыв между предоконечным и оконечным каскадами передатчика ЖР; выход предоконечного каскада подключен к одному манипулятору непосредственно, а к другому - через фазовращатель на 90°; выходы манипуляторов подключены через сумматор ко входу оконечного каскада передатчика ЖР; датчик состояния автоматики переезда подключен к н.ч. входу одного манипулятора непосредственно, а к н.ч. входу другого - через цифровой инвертор. 

Отметим, что фазовые манипуляторы можно подключать к выходу оконечного каскада, правда, тогда уменьшится выходная мощность передатчика.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена упрощенная структурная схема аппаратуры ЦП, а на фиг.2 - схема переезда, где обозначено:

1 - передатчик (ПРД) без предоконечного и оконечного каскада;

2 - усилитель звуковой частоты приемника (УЗИ);

3 - предоконечный каскад ПРД;

4 - частотный детектор ПРМ;

5 - мультивибратор; 

6 - кодер ЦП;

7 - фазовый манипулятор на 180° (однократный);

8 - источник питания;

9 - фазовый демодулятор;

10 - двухполупериодный выпрямитель;

11 - оконечный каскад ПРД;

12 - линейный приемник (ПРМ); 

13 - переключающее устройство источника питания 8;

14 - антенное согласующее устройство (АСУ) ЖРУ;

15, 16...17, 18 - опознаватели кода;

19 - сумматор (схема ИЛИ); 

20 - фазовый детектор;

21, 23 - фазовые манипуляторы; 

22 - фазовращатель на 90°;

24 - декодер-опознаватель; 

25, 26 - схемы совпадения (схемы И);

27 - реле времени; 

28 - кодер;

29 - цифровой инвертор;

30 - датчик исправности работы автоматики (схема И);

31 - одновибратор; 

32 - устройство переключения источника питания 8.

Работа системы происходит следующим образом.

В исходном состоянии (при включении источника питания ЖР12,6В и микросхем 5В) ЖР находится в режиме дежурного приема.

На ЦП (фиг.1) импульс мультивибратора 5 формирует кодовую комбинацию в кодере 6 (ПЗУ), которая поступает на модулирующий (н.ч.) вход однократного фазового манипулятора на 180° (блок 7) и одновременно через двухполупериодный выпрямитель 10 на устройство переключения 13. Блок 13 переключает источник питания 8 с приемника на передатчик ЖР. На в.ч. вход фазового манипулятора 7 поступает колебание несущей частоты с выхода блока 3. С выхода блока 7 фазоманипулированное (ФМн) на 180° колебания несущей частоты передатчика поступает через блок 11, АСУ 14 в антенну А и излучается. Антенны всех переездов (фиг.2) улавливают этот сигнал, который через АСУ 14 поступает на вход приемника 12. С выхода последнего каскада УПЧ блока 12 радиосигнал на промежуточной частоте поступает на вход фазового детектора 20, на выходе которого имеет место кодовая комбинация, переданная с ЦП. В блоке 24 она преобразуется в импульс, который задерживается на заданное время в блоке 27, после чего в блоке 31 преобразуется в импульс прямоугольной формы соответствующей длительности. С помощью этого импульса устройство 32 переключает источник питания 8 с приемника на передатчик ЖР. Теперь с помощью мультивибратора 33 в кодере 28 (фиг.2) формируется кодовая комбинация данного переезда, которая поступает на один вход схем совпадений 25 и 26. Датчик состояния автоматики переезда 30 (та же схема совпадения) своим выходом подключен ко второму входу блока 26 непосредственно и ко второму входу блока 2 через цифровой инвертор 29. Если все контролируемые источники информации исправны, то на выходе блока 30 будет логическая единица (напряжение >0) и сработает схема совпадения 26, от чего кодовая комбинация с блока 28 поступает на н.ч. вход фазового манипулятора 23. При этом на втором входе схемы 25 напряжение равно нулю (лог.0) и кодовая комбинация с блока 28 на фазовый манипулятор 21 не поступит. На второй вход блока 23 подается непосредственно колебание несущей частоты с выхода предоконечного каскада 3 передатчика ЖР непосредственно. С выхода блока 23 колебание несущей частоты через блоки 19, 11, 14 поступает в антенну А ЖР переезда и излучается.

Если же хотя бы один контролируемый источник неисправен, то на соответствующем входе и выходе схемы совпадения 30 будет 0, который поступает на вход блока 26 непосредственно и на вход блока 25 через цифровой инвертор 29, преобразуясь в нем в лог.1. Поэтому кодовая комбинация с блока 28 поступит на н.ч. вход только фазового манипулятора 21. На его в.ч. вход подается колебание несущей частоты с предоконечного каскада 3 передатчика ЖР через фазовращатель на 90° 22. Поэтому выходной ФМн на 180° сигнал с блока 21 будет сдвинут по фазе несущей на 90° по сравнению с ФМн колебанием на выходе блока 23. Это позволяет на ЦП осуществить фазовое разделение сигналов исправного состояния автоматики и неисправного. Действительно, на ЦП (фиг.1) антенна ЖР принимает радиосигнал, который с выхода последнего канала УПЧ приемника 12 ЖР поступает на фазовый демодулятор 9, состоящий из двух квадратурных когерентных фазовых детекторов. С выхода одного детектора (нулевой фазы) идет кодовая комбинация исправной работы автоматики переезда, которая после опознавания в блоке 15 зажигает светодиод зеленого цвета (3). С выхода другого детектора блока 9, где опорное колебание сдвинуто на 90° (квадратурного), идет та же самая кодовая комбинация переезда, но несущая информацию о неисправности автоматики переезда, которая после опознавания в блоке 16 зажигает светодиод красного свечения (К). Такая фазокодовая селекция исправной и неисправной работы автоматики имеет место для каждого переезда.

Спектр ЧМ сигнала ЖР состоит из несущей f0 и двух боковых частотных полос, отстоящих от несущей на минимальную несущую частоту Fmin=300 Гц. Так как система CTCSS занимает полосу 67-250,3 Гц, то для заявленной системы остается полоса частот от 0 до 67 Гц, т.е. F k=67 Гц. С учетом расфильтровки выберем F k=50 Гц. Тогда длительность импульса кодовой комбинации заявленной системы



Период следования импульсов Tk кодовой комбинации меандра состоит из импульса длительности uk и паузы такой же длительности nk( uk= nk) и поэтому Tk= uk+ nk=2 uk=0,04 c, а частота их следования



что приемлемо. Это максимальная частота манипулирующего сигнала фазы на 180° колебания несущей частоты передатчика ЖР. В телефонной трубке радиостанции частоты ниже 300 Гц не прослушивается. 

Демодуляция ФМн на 180° сигнала осуществляется когерентным детектором, обратная работа которого исключается за счет известной полярности синхроимпульса кодовой комбинации. Как известно, абсолютная ФМн на 180° обеспечивает максимально возможную помехоустойчивость приема кодовой комбинации.

Для исключения переключения ЖР с приема на передачу и обратно на каждом периоде мультивибратора ЦП предложено вместо разных кодограмм - адресов переездам передавать с ЦП одну общую кодограмму для всех переездов, которая воспринимается ими одновременно и является началом отчета времени задержки t 3 введенного реле на каждом переезде. Значение t 3 для каждого переезда разное: t31=0 для 1-го переезда, - для 2-го переезда, t33=T и т.д. Для К-го переезда Время опроса всех n переездов: т.е. в 2 раза меньше чем в прототипе.

Технико-экономическим эффектом изобретения является экономия рабочей радиочастоты, обеспечение совместной работы ЖР и данной системы на одной радиочастоте, повышение безопасности движения железнодорожного и автодорожного транспорта, увеличение быстродействия данной системы в 2 раза. 




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Система многоканального цифрового радиоконтроля работы автоматики неохраняемых переездов с кодо-временным разделением каналов, размещенная на центральном посту /ЦП/ и переездах, расположенных радиально относительно ЦП, и содержащая на ЦП цифровой кодер, формирующий код-адрес переезда, железнодорожную радиостанцию /ЖР/ с передатчиком, выполненным с предоконечным и оконечным каскадами, и приемником, выполненным с усилителем промежуточной частоты, декодер, устройство выделения канала и индикации, а на каждом переезде - ЖР с передатчиком, выполненным с предоконечным и оконечным каскадами, и приемником, выполненным с усилителем промежуточной частоты, декодер-опознаватель кода ЦП, устройство переключения ЖР с приема на передачу и датчик состояния автоматики переезда, отличающаяся тем, что на ЦП введены формирователь однократной фазовой манипуляции (ФМн) на 180° колебания несущей частоты передатчика ЖР и когерентный демодулятор сигналов переездов с двойной ФМн на 180°, состоящий из двух когерентных квадратурных детекторов, а декодер выполнен с двумя для каждого переезда опознавателями кода, причем упомянутый формирователь однократной ФМн подключен высокочастотным входом к выходу предоконечного каскада передатчика ЖР, выходом - ко входу его оконечного каскада, а низкочастотным входом - к выходу кодера, высокочастотный вход упомянутого когерентного демодулятора подключен к выходу последнего каскада УПЧ приемника ЖР, а выходы двух его демодуляторов через соответствующие декодеры-опознаватели кода - к индикаторам неисправности работы автоматики переездов, входящим в устройство выделения канала и индикации, на каждом переезде введены когерентный детектор сигналов промежуточной частоты с однократной ФМн на 180°, реле времени, формирователь двойной ФМн на 180° колебания несущей частоты передатчика ЖР, состоящий из двух однократных фазовых манипуляторов, сумматор и цифровой инвертор, причем упомянутый когерентный детектор входом подключен к выходу последнего каскада усилителя промежуточной частоты приемника ЖР, а выходом через декодер-опознаватель и реле времени - к устройству переключения ЖР с приема на передачу, выход предоконечного каскада передатчика ЖР подключен к одному фазовому манипулятору формирователя двойной ФМн на 180° непосредственно, а к другому - через фазовращатель на 90°, выходы фазовых манипуляторов подключены через сумматор ко входу оконечного каскада передатчика ЖР, датчик состояния автоматики переезда подключен к низкочастотному входу одного фазового манипулятора непосредственно, а к низкочастотному входу другого фазового манипулятора - через цифровой инвертор.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru