Приемник для путевой автоблокировки

Приемник для путевой автоблокировки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в области железнодорожной автоматики и телемеханики для повышения точности шунтового режима. Сущность изобретения: устройство содержит фильтры 1 и 2, демодулятор 3. сумматоры 4, 6, 7, 21, 24 и 25, блок 5 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме, блок 8 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, умножители 9,10,12,15,17,18, 20 и 28, блок 11 задания дисперсии уровня сигнала в нормальном режиме, делители 14, 19 и 22, блок 16 задания дисперсии уровня сигнала в шунтооом режиме, блок 23 логарифмирования , блоки 26,27 и 29 сравнения, блок 30 задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии и исполнительный элемент 31. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИС ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21).4820463/11 (22) 27.04.90 (46) 28.02.93. бюл. М 8 (71) Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад.

В.H,Oáðàçöoâà (72) А.Е.Красковский, В.М.Лисенков, A.À.ÆèãëàâñKèé,È,В,беляков и А.Ю.Крылов (56) Авторское свидетельство СССР

М 1477613, кл. В 61 L 23/16, 1987. (54) ПРИЕМНИК ПУТЕВОЙ АВТОбЛОКИРОВКИ (57) Использование: в области железнодорожной автоматики и телемеханики для повышения точности шунтового режима.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики и телемеханики и может быть использовано для обнаружения местонахождения подвижного состава в пределах участка пути.

Цель изобретения — повышение точности работы рельсовых цепей в нормальном и шунтовом режимах в условиях значительного колебания сопротивления изоляции и наличии наводок на рельсовую цепь от тяговой сети в шунтовом режиме.

На чертеже показана схема предлагаемого приемника, где: 1 — первый фильтр, 2— второй фильтр, 3 — демодулятор, 4 - первый сумматор, 5 — блок задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме, 6 — второй сумматор, 7 — третий сумматор, 8 — блок задания математического ожидания уровня,, Б )„„1798234 А1

Сущность изобретения: устройство содержит фильтры 1 и 2, демодулятор 3, сумматоры 4, 6, 7, 21, 24 и 25, блок 5 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме, блок 8 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, умножители 9, 10, 12, 15, 17, 18, -20 и 28, блок 11 задания дисперсии уровня сигнала в нормальном режиме, делители 14, 19 и 22, блок 16 задания дисперсии уровня сигнала в шунтовом режиме, блок 23 логарифмирования, блоки 26, 27 и 29 сравнения, блок 30 задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии и исполнительный элемент 31. 1 ил. сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, 9 — первый умножитель, 10 — второй умнажитель, 11 — блок задания дисперсии уровня сигнала в нормальном режиме, 12третий умножитель, 13 — четвертый умножитель. 14 — первый делитель, 15 — пятый умножитель, 16 — блок задания дисперсии уровня сигнала в шунтовом режиме, 17— шестой умножитель, 18 — седьл1ой умножитель, 19 — второй делитель, 20 — восьмой умно>китель, 21 — четвертый сумматор, 22— третий делитель; 23 — блок логарифмирования, 24 — пятый сумматор. 25 — шестой сумматор, 26 — второй блок сравнения, 27— третий блок сравнения, 28 — девятый умножитель, 29 — первый блок сравнения, 30— блок задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии, 31 — исполнительный weмент., 1798234

Приемник путевой автоблокировки содержит демодулятор 3, вход которого подключен к выходу фильтра 1, а выход соединен с первым входом сумматора 4, блок сравнения 29, один из входов которого подключен к выходу блока 30 задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии, выход — к входу исполнительного элемента

31, при этом введены блок 5 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме, блок 8 задания математического ожидания уровня сигнала. в рельсовой линии в шунтовом режиме, блок 11 задания дисперсии уровня сигнала в нормальном режиме, блок задания 16 дисперсии уровня сигнала в шунтовом режиме. блок 23 логарифмирования, умножители 9, 10, 12, 13, 15, 17, 18, 20, 28,делители 14, 19, 22, дополнительные сумматоры 6, 7, 21, 24, 25, блоки 26, 27 сравнения и фильтр 2, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 4, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматоров 6, 7, вторые входы которых соединены соответственно с выходом блока 5 задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме и выходом блока

8 задания математического ожидания уров- ня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, а выходы подключены к первым и вторым входам первого и второго умно>кителей 9, 10, выходы которых подключены к первым входам третьего и четвертого умножителей 12, 13. выходы которых соединены с входами четвертого сумматора 21, а вторые входы с выходами первого и второго делителей 14, 19, входы которых подключены к выходам пятого и шестого умножите. лей 15, 17, входы которых соединены с выходами седьмого и восьмого умножителей 18, 20, первый и вторые входы которых соединены соответственно с выходом блока

8 задания дисперсии уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме и выходом блока 11 задания дисперсии уровня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, подключенными к первому и второму входу третьего делителя 22, выход которого соединен с входом блока логарифмирования 23, выход которого подключен к первому входу пятого сумматора 24, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 21, а выход — с первым входом шестого сумматора 25, выход которого подключен к входу второго блока сравнения 27, первый выход которого подключен ко второму входу шестого сумматора 25, а второй выход.— к третьему входу шестого сумматора 25, второму входу первого блока 24 сравнения и первому входу третьего блока 27 сравнения; выход которого подключен к четвертому входу шестого сумматора 25, а второй вход — к выходу девятого умножителя 28, вход которого соединен с выходом блока 30 задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии, Рассмотрение принципа работы устройства начнем с описания модели входного сигнала (сигнала в рельсовой цепи).

Так как при отсутствии поезда в рельсовой цепи устанавливается нормальный режим работы, а при наличии поезда— шунтовой режим, то и входной сигнал имеет

"5 две составляющие. Первая составляющая определяет сигнал и помеху в нормальном режиме, а вторая — помеху в шунтовом режиме.

В общем виде можно записать выраже20 ние для сигнала в рельсовой цепи следующим образом х(т) =(А, Мп в, с+()+

25 и (1)

+ Qz (t ),> Ai sin (тощ p ) + ( где т — момент разладки (переход из нор30 мального режима в шунтовой);

А — амплитуда сигнала с частотой 25 или 75 Гц; (— уровень шума с нормальным распре делением;

От (t) — параметрическая функция, принимающая значение "1" в шунтовом режиме и "0" — в нормальном режиме;

">, (...) — гармонические составляющие !.=1

40 сигнала с амплитудами Аь кратные частоте тока электрической тяги 50 Гц, i=1, 3, 5, 7, ... и фаз. .Пример реализации сигнала в рельсовой цепи при переходе из нормального ре45 жима в шунтовой показан на рис.

Рассмотрим формирование сигнала в устройстве для нормального режима с последующей его обработкой. При этом входной сигнал, поступающий на вход

50 устройства, представляет собой часть выражения (1)

t х(т)=Ан Мп о>н t + 4 (2)

Так как входной сигнал поступает на два фильтра 1, 2, причем первый фильтр 1 пропускает первую гармонику полезного сигнала, т.е. является полосопропускным, а второй фильтр 2 пропускает все гармоники, 1798234 кроме основной, полезного сигнала (т.е, является полосозаграждающим), поэтому на входах первого сумматора 4 будет присутствовать огибающая основного сигнала, выделенная демодулятором 3,.и флюктуационный шум, поступающий с выхода второго фильтра 2.

После перехода рельсовой цепи из нормального в шунтовой режим сигнал, поступающий на вход устройства, описывается выражением

x(t)+ > Alsin((> t+P )+(, (3)

I=1 где i — принимает значения 1, 3, 5, ....

При этом на входах первого сумматора

4 будет шум, поступающий от демодулятора 5, и сигнал. представляющий сумму гармоник тяговой сети, поступающий с выхода второго фильтра 2.

Таким образом, при нормальном режиме сигнал (2) в рельсовой цепи можно рассматривать как случайный процесс с математическим ожиданием р1 и дисперсией Gi, а во время шунтового режима (3) с математическим ожиданием рг и дисперсией Ог. Причем сигнал, реализующий такой процесс, формируется на выходе первого сумматора 4.

Задачей данного устройства является различение двух ре>кимов (нормального и шунтового) с заданной точностью. В отли, чие от существующих устройств различение режимов работы рельсовых цепей, основанных на фиксации абсолютных уровней напряжений и сравнения их с пороговым, предлагаемое устройство осуществляет автоматическое накопление нескольких условий и признаков, соответствующих данному режиму. Поясним это, Так как в указанной модели входного сигнала (1) наряду с изменением математического ожидания при переходе из нормального режима работы рельсовой цепи в шунтовой происходитувеличение дисперсии наблюдаемого процесса, то для ускорения обнаружения момента изменения режимов работы рельсовой цепи производится двухпараметрический контроль за математическим ожиданием входного сигнала и его дисперсией. Эти признаки, характеризующие тот или иной режим, суммируются по алгоритму работы так называемой кумулятивной суммы и сравниваются с порогом "h", Фактом изменения режима работы рельсовой цепи является пересечение значения кумулятивной суммы этого порога, При этом выражение для кумулятивной суммы имеет вид

Я, =(Я, i+In — ", + — (у,— (т1 1 г г 2 гЯ (4)

5 -pi ) — — (ус — /сг ), где yl — сигнал на выходе первого сумматора

4; ,и1 — математическое ожидание сигнала в нормальном режиме работы рельсовой цепи (задается специальным блоком 5); о1 — дисперсия сигнала в нормальном режиме работы рельсовой цепи (задается блоком 11);

Ог и рг — математическое ожидание и дисперсия сигнала в шунтовом режиме (задается соответственно блоком 8 и блоком

16), Я>=0, 20

Z1Z )0

Я =(Z)*=О, Z<0

2h,Z 2h, 81=(2) =

Z, Z<2h, 3 начения дисперсии и математического ожидания устанавливаются в виде известных величин, определенных по экспериментальным данным.

Сигнал (у ) с выхода первого сумматора

4 поступает на входы второго и третьего сумматоров 6 и 7; в которых происходит вычитание из у1 значений математических ожиданий д1 ирг, поступающих от блоков 5 и 8.

Полученные с выходов второго и треть40 его сумматоров 6,7 сигналы поступают на оба входа первого умножителя 9 и второго умножителя 10, Обращенные таким образом в квадрат значения сигнала поступают на первые входы третьего умножителя 12 и

45 четвертого умножителя 13 соответственно.

При этом с помощью блока 11 задается значение сигнала о дисперсии при нормальном режиме работы рельсовой цепи и соответствующий сигнал поступает на оба входа седьмого умножителя 18, в котором сигнал возводится в квадрат и подается на вход пятого умножителя 15. В этом умножителе

15 сигнал удваивается и поступает на вход . первого блока 14 деления, в котором проис55 ходит деление единицы на значение сигна ла, поступающего с выхода умножителя 15.

Напряжение с выхода блока 14 подается на второй вход третьего умножителя 12.

Сигнал на выходе умножителя 12 пропорционален напряжению в рельсовой це1798234

50 отрицательной), Б противном случае на втором выходе второго Ьлока 27 сравнения появляется сигнал на обнуление зиачения кумулятивной суммы в шестом сумматоре

25. 5

Бо второй ситуации посредством третьего блока 29 сравнения, блока 30 (задается значение порога h) девятого умно>кителя 26 (удваивается значение порога h) проверяется условие, что значения кумулятивной сумпи при нормальном режиме и соответствует третьему слагаемому выражения (4).

Одновременно происходит формирование значения дисперсии сигнала, соответствующего шунтовому режиму в блоке 16. При этом с помощью блоков 26, 27 осуществляется возведение в квадрат, удвоение сигнала, а затем производится деление единицы на значение сигнала в блоке 19.

Полученный таким образом на выходе блока 19 сигнал поступает на второй вход восьмого умножителя 13. Сформированный на выходе восьмого умножителя 13 сигнал пропорционален глубине шунтового ре>кима и соответствует четвертому слагаемому .выражения (4). Как следует из вражения (4) и принципа работы устройства, на выходе умножителя 12 формируется сигнал, определяющий положительную часть кумулятивной суммы, а на выходе умножителя 13 сигнал, определяющий отрицательную часть кумулятивной суммы. . С помощью третьего блока 22 деления и блока 23 логарифмирования формируется константа, от которой зависит скорость нарастания кумулятивной суммы (второе слагаемое в выражении 4), С помощью четвертого сумматора 21 и пятого сумматора 24 формируется сигнал положительного и отрицательного приращения кумулятивной сумы (4), который поступает на первый вход шестого сумматора

25. На второй вход шестого сумматора 25 подается сигнал с первого выхода второго блока 27 сравнения о значении кумулятивной суммы в предыдущий момент измерения (при первом измерении это значение равно нулю).

После сложения в шестом сумматоре 25 на его выходе формируется сигнал, пропорционапьный текущему значению кумулятивной суммы, Этот сигнал поступает на вход блока 27 сравнения, на первом выходе этого блока 27 действует сигнал, также пропорциональный кумулятивной сумме, кроме двух ситуаций, 8 первой ситуации проверяется условие, что назначения кумулятивной суммы больше нуля (так как из выра>кения 4 следует, что кумулятивная сумма может быть и

25 мы меньше удвоенного значения порога h.

В противном случае на выходе третьего блока 29 сравнения появляется сигнал, который поступает на че.гвертый вход шестого сумматора 25, в котором производится переприсвоение кумулятивной сумме значения

2h. Проверка этих условий позволяет при различном времени существования шунтового и нормального режимов работы рельсовых цепей поставить их в равные условия по скорости достижения порога и не ропускает наличия отрицательных значений кумулятивной суммы и больших, чем величина

2h.

С первого выхода второго блока 27 сравнения сигнал поступает на первый вход первого блока 26 сравнения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный порогу h с выхода блока 30. Если сигнал с выхода второго блока 27 сравнения (который пропорционален значению кумулятивной суммы) больше порога h, то на выходе исполнительного элемента 31 появляется сигнал, свидетельствующий о наличии шунтового режима, в противном случае принимается решение о нормальном режиме.

Технико-экономический эффект достигается за счет более точного распознавания шунтового и нормального режимов работы рельсовой цепи, которое обеспечивается использованием оптимального алгоритма обнару>кения скачкообразного изменения состояния рельсовой цепи по математическому о>киданию и дисперсии, Улучшение работоспособности рельсовой цепи с применением данного приемника подтверждается результатами моделирования на ЭВМ, Число данных обнаружений шунтового режима снижается на 25...30% в зависимости от сопротивления балласта.

Формула изобретения

Приемник для путевой автоблокировки, содержащий демодулятор, вход которого подключен к выходу фильтра, а выход соединен с первым входом сумматора, блок сравнения, один из входов которого подключен к выходу блока задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии, а выход — к входу исполнительного элемента. о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен блоком задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме, блоком задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, блоком задания дисперсии уровня сигнала и >нормальном ре>киме, блоком задания дисперсии уровня сигнала в шунтовом режиме, блоком логарифмирова10

1798234

Вх

Составитель А,Красковский

Редактор А,Павловская Техред М,Моргентал Корректор M.Ïåòðoâà

Заказ 745 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ния, делителями, умножителями, дополнительными сумматорами, блоками сравнения и фильтром, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход которого подключен к первым входам второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены соответственно с выходом блока задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме и выходом блока задания математического ожидания уровня сигнала в рельсовой линии в шунтовом режиме, а выходы подключены к первым и вторым входам первого и второго умножителей, выходы которых подключены к первым входам третьего и четвертого умножителей, выходы которых соединены с входами четвертого сумматора, а вторые входы — с выходами первого и второго делителей, входы которых подключены к выходам пятого и шестого умножителей, входы которых соединены с выходами седьмого и восьмого умножителей, первые и вторые входы которых соединены соответственно с выходом блока задания дисперсии уровня сигнала в рельсовой линии в нормальном режиме и выходом блока задания дисперсии уровня сигнала в рельсовой

5 линии в шунтовом режиме, подключенными к первому и второму входу третьего делителя, выход которого соединен с входом блока логарифмирования, выход которого подключен к первому входу пятого сумматора, 10 второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, а выход — с первым входом шестого сумматора, выход которого подключен к входу второго блока сравнения, первый выход которого подключен к

15 второму входу шестого сумматора, а второй

-выход — к третьему входу шестого сумматора, второму входу первого блока сравнения и первому входу третьего блока сравнения, выход которого подключен к четвертому

20 входу шестого сумматора, а второй вход — к выходу девятого умножителя, вход которого соединен с выходом блока задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии.