Устройство обработки данных о свободности впереди лежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, способ передачи данных на блоки выбора сигнала и способ выдачи сигнала на локомотивный светофор

Устройство обработки данных о свободности впереди лежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, способ передачи данных на блоки выбора сигнала и способ выдачи сигнала на локомотивный светофор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Группа изобретений относится к области железнодорожной автоматики, обеспечивающей безопасность движения на железнодорожном транспорте, и может быть использована в составе автоматизированной локомотивной системы управления или самостоятельно как локомотивная сигнальная система (АЛСН).

Наиболее близким к заявляемому устройству в части выполняемых функций является комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное (КЛУБ-У) (RU №2248899, МПК 7 B61L 25/04), представляющее собой открытую систему реального времени с модульной архитектурой.

Конструктивно устройство выполнено в виде блоков, соединенных между собой межблочным интерфейсом. Дешифрация, формирование показаний локомотивного светофора осуществляется с помощью нескольких модулей: двух модулей внешних устройств, связанных с приемными катушками АЛСН и АЛС-ЕН. Из модулей внешних устройств данные передаются в модуль управления, а затем в модуль индикации для визуального восприятия машинистом. Часть выполняемых модулями функций резервирована для осуществления устойчивости к отказам. Для этой цели в устройстве введено два модуля центральной обработки, которые в связи с задачей обработки сигнала путем сравнения информации от двухканальных модулей определяют конфигурацию устройства, делают выводы о достоверности этой информации. Модули центральной обработки обмениваются между собой информацией и выдают ее на схему контроля, которая при рассогласовании данных по двум каналам обработки данных осуществляют перезапуск устройства.

Учитывая, что сравнение и контроль осуществляется только для модулей внешних устройств, а для модулей управления и индикации аналогичных процедур не предусмотрено, можно предположить, что некоторые отказы модулей управления и индикации системой не отслеживаются и не нейтрализуются.

Таким образом, из анализа схемы КЛУБ-У следует, что пониженный уровень контроля оконечных цепей передачи данных об огне АЛСН, включая локомотивный светофор, не обеспечивают устройству защиты от любого одиночного отказа. Так как практически не исключена возможность отказа цепи передачи сигналов по причинам различного рода, то отсутствие резервированности может привести к недостоверности показаний локомотивного светофора.

Задачей заявляемой группы изобретений является повышение уровня надежности за счет обеспечения отказоустойчивости устройства.

Решение указанной задачи достигается тем, что в устройстве обработки данных о свободности впередилежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, включающем связанный с приемными катушками блок обработки сигнала, блок выбора сигнала, устройство отображения сигналов локомотивного светофора, связанных шинами передачи данных, в отличие от прототипа устройство содержит три равнофункциональных независимых блока обработки сигналов-дешифратора, каждый из которых подключен к двум блокам выбора сигнала. Устройство отображения сигналов локомотивного светофора содержит подключенные к соответствующим блокам выбора сигнала два блока выдачи сигнала, в каждый из которых включена электронная схема вывода информации на свой излучатель огня, при этом электронные схемы оптически связаны через индикатор информативного огня и обеспечены обратной связью для индицирования излучения в себя.

Решение задачи достигается также тем, что в способе передачи данных на блоки выбора сигнала устройства обработки данных о свободности впередилежащих блок - участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, путем инвертирования состояния параллельной шины, разрядность которой соответствует количеству передаваемых сообщений, передачу кода осуществляют с помощью циклического изменения прямого - инверсного состояния шины, причем при прямом состоянии шины ее разряд, соответствующий передаваемому сообщению, приводят в высокоуровневое состояние, остальные разряды шины - в низкоуровневое состояние. При инверсном состоянии шины ее разряд, соответствующий передаваемому сообщению, приводят в низкоуровневое состояние, остальные разряды шины - в высокоуровневое состояние.

Решение задачи достигается также тем, что в способе выдачи сигнала на локомотивный светофор в устройстве обработки данных о свободности впередилежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, путем выдачи от источника информации текущего информационного сигнала на соответствующий индикатор информативного огня, отличающийся тем, что выдачу сигнала на локомотивный светофор производят с двух равнофункциональных независимых блоков выдачи сигнала, при этом выдачу информационного сигнала на соответствующий индикатор информативного огня с одного блока последовательно чередуют с выдачей на другие индикаторы диагностического сигнала, контролирующего их работу путем считывания информации, поступающей по обратной связи, причем интервалы времени выдачи сигналов выбирают из физиологических факторов зрительного восприятия человеком светового сигнала, а именно: видимости информационного сигнала и невидимости диагностического сигнала.

Устройство отображения сигналов локомотивного светофора устроено таким образом, чтобы любой отказ внутри не приводил к прекращению свечения информативных огней либо неадекватному огню. Это обеспечивает возможность обнаружения и нейтрализации одиночных отказов, что существенного повышает уровень надежности безотказной работы локомотивного устройства сигнализации.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство включает три дешифратора 1, 2, 3, два блока выбора сигнала 4 и 5, конструктивно выделенного устройства отображения сигнала 6, содержащего два блока выдачи сигнала 7 и 8 и светофора 9. Кроме того, устройство включает два блока обратной связи (ОС) 10 и 11, а также шины передачи данных Ш1-Ш10. Позиция 6 выделена на схеме с целью обозначить конструктивную часть, сосредоточенную в одном корпусе.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Модулированный сигнал поступает с обмотки локомотивной катушки на входы дешифраторов 1, 2 и 3. В каждом из дешифраторов, в соответствии с заложенным алгоритмом, осуществляется обработка (дешифрование) сигнала с выделением информативной части - огня локомотивной сигнализации. Выход каждого дешифратора - логический многоразрядный порт по числу светофорных огней системы локомотивной сигнализации (АЛСН - «красный», «красно-желтый», «желтый», «зеленый», «белый»). Каждый разряд шины соответствует определенному огню.

Каждый из трех дешифраторов формирует на своем выходе сигнал в соответствии с результатом обработки принимаемого с катушек сигнала. Процесс смены состояний порта организован таким образом, чтобы возможно было обнаружить отказ за кратчайшее время, не нарушая при этом процесс передачи сигналов.

Параметры цепей передачи сигналов подобраны так, чтобы соблюдались требования независимости при отказах: при любом одиночном отказе самого блока обработки данных - дешифратора либо цепи, осуществляющей передачу, либо блока выбора сигнала, остальные цепи оставались бы работоспособными, и влияние произошедшего отказа на них было бы исключено. В блоке выбора сигнала 4 и 5 по намеченному алгоритму осуществляется определение результирующего сигнала. Обмен между блоками выбора по шине передачи данных Ш4 позволяет выявлять собственные неисправности блоков и локализовать их. В случае отказа одного из портов какого-либо блока выбора недостающая достоверная информация передается ему по шине передачи данных Ш4. Защита от случая остановки программного цикла блока осуществляется за счет смены состояний двунаправленной шины передачи данных Ш4. Зафиксировав такой отказ, работоспособный блок перестает взаимодействовать по шине передачи данных Ш4, перестраивает работу схемы, сообщая устройствам об обнаруженном отказе блока (канала). После получения результата алгоритмической обработки входных сигналов один из блоков выбора сигнала, определенный как ведущий, передает сигнал по шине связи соответствующему блоку выдачи сигнала 7 или 8.

Допустим, ведущий блок выбора 4. Тогда он передает по Ш5 сообщение, которое принимается блоком выдачи сигнала 7 и блоком ОС 10. Блок выдачи сигнала 7 передает информацию блоку выдачи сигнала 8 по шине передачи данных Ш7, одновременно формируя сигнал светофора. С блока выдачи сигнала 8 сигнал передается по шине передачи данных Ш6 в блок выбора сигнала 5, проверяя таким образом работоспособность всей цепи передачи сигнала. Сигнал также через блоки ОС 10 и 11 поступает в блок выбора сигнала 5 через шину передачи данных Ш6. Дополнительный канал, образованный блоками ОС 10 и 11, необходим для получения информации о работоспособности шин передачи данных Ш5, Ш6, Ш7. Оконечным устройством, формирующим световой огонь на локомотивном светофоре, являются блоки выдачи сигнала 7 и 8.

Работа блоков выдачи сигнала происходит в цикле. Цикл начинается с включения соответствующего огня локомотивной сигнализации: осуществляется подача сигнала на соответствующий светодиод, - индикатор информативного огня. Затем, после достаточного интервала времени, для формирования светового сигнала видимого информативного света оператору осуществляется полная проверка всех цепей: подача сигнала на информативный индикатор прекращается, на каждый из проверяемых светодиодов, кратковременно подается сигнал и считывается информация, поступающая по обратной связи. Цикл завершается выключением подачи всех сигналов.

Проверка позволяет выявить отказы всех цепей, формирующих огни сигнализации. Интервал проведения данной процедуры мал настолько, что не позволяет видеть свет включенных светодиодов. Таким образом, достигается полная проверка светофора. Нейтрализация отказа производится методом замещения отказавшей части на работоспособную за счет резервирования.

Реализация совокупности заявленных признаков обеспечивает доставку сигнала до локомотивного светофора резервировано, включая сам локомотивный светофор.

Каждый из трех дешифраторов формирует на своем выходе сигнал в соответствии с результатом обработки входного сигнала. Передача сигнала осуществляется с помощью параллельной шины данных, разрядность которой соответствует количеству передаваемых сообщений (пяти, исходя из кодировки АЛСН), циклическим изменением состояний шины: прямого и инверсного. Инвертирование изменяет состояние каждого разряда, - это позволяет проверить передающие цепи полностью. Контроль времени выполнения операции позволяет определять работоспособность дешифратора.

Для обеспечения независимости при отказах используется схема развязки, параметры которой подобраны так, чтобы соблюдались требования независимости при отказах, что при циклическом инвертировании состояния шины позволяет не просто определять неисправную связь, но и нейтрализовывать дефект при некоторых отказах. Действительно, в случае обрыва или замыкания одной из передающих линий (разряда) после инверсии выходного сигнала дешифратором, инвертирования на отказавшей линии не происходит, что указывает на отказ этой линии, но по другим линиям сообщения поступают. Таким образом, в силу избыточности передаваемых данных сообщения могут быть восстановлены.

Допустим, за промежуток времени, равный не более интервала инверсии, получили последовательно два сигнала - прямой X₁ и инверсный Х₂ - при неизменном информационном сигнале. Тогда индикатором, указывающим на наличие и позицию ошибки (нулевым синдромом), будет величина .

То есть динамическим изменением кода (инверсией) в сочетании с избыточностью, достигается эффект подобный введению дополнительных разрядов в коде Хемминга, но помимо возможности восстановления кода, обеспечено получение полной проверки передающей цепи за интервал времени между инверсиями, не позволяющей накапливаться неисправностям. Делая передачу аналогичной информации кодом Хемминга, «быструю» проверку всей передающей цепи осуществить не удастся, так как передача длительно с синдромом 0, свидетельствующем об отсутствии ошибок, может привести к накоплению ошибок в разрядах передающей цепи.

В отличие от известных устройств локомотивной сигнализации в автоматизированных системах управления подвижным составом реализация заявляемого устройства решает задачу повышение уровня надежности за счет обеспечения отказоустойчивости устройства и, следовательно, получении гарантированно достоверной информации, отображаемой на локомотивном светофоре.

1. Устройство обработки данных о свободности впереди лежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, включающее связанный с приемными катушками блок обработки сигнала, блок выбора сигнала, устройство отображения сигналов локомотивного светофора, связанных шинами передачи данных, отличающееся тем, что устройство содержит три равнофункциональных независимых блока обработки сигналов-дешифраторов, каждый из которых подключен к двум блокам выбора сигнала, а устройство отображения сигналов локомотивного светофора содержит подключенные к соответствующим блокам выбора сигнала два блока выдачи сигнала, в каждый из которых включена электронная схема вывода информации на свой излучатель огня, при этом электронные схемы оптически связаны через индикатор информативного огня и обеспечены обратной связью для индицирования излучения в себя.

2. Способ передачи данных на блоки выбора сигнала устройства обработки данных о свободности впереди лежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, путем инвертирования состояния параллельной шины, разрядность которой соответствует количеству передаваемых сообщений, отличающийся тем, что передачу кода осуществляют с помощью циклического изменения прямого и инверсного состояния шины, причем при прямом состоянии шины ее разряд, соответствующий передаваемому сообщению, приводят в высокоуровневое состояние, остальные разряды шины - в низкоуровневое состояние; при инверсном состоянии шины ее разряд, соответствующий передаваемому сообщению, приводят в низкоуровневое состояние, остальные разряды шины - в высокоуровневое состояние.

3. Способ выдачи сигнала на локомотивный светофор в устройстве обработки данных о свободности впереди лежащих блок-участков железной дороги в локомотивной системе управления, обеспечивающей безопасность движения подвижного состава, путем выдачи от источника информации текущего информационного сигнала на соответствующий индикатор информативного огня, отличающийся тем, что выдачу сигнала на локомотивный светофор производят с двух равнофункциональных независимых блоков выдачи сигнала, при этом выдачу информационного сигнала на соответствующий индикатор информативного огня с одного блока последовательно чередуют с выдачей на остальные индикаторы диагностического сигнала, контролирующего их работу путем считывания информации, поступающей по обратной связи, причем интервалы времени выдачи сигналов выбирают из физиологических факторов зрительного восприятия человеком светового сигнала, а именно видимости информационного сигнала и невидимости диагностического сигнала.