Устройство контроля состояния рельсовых цепей

Устройство контроля состояния рельсовых цепей

Реферат

Заявляемое техническое решение относится к регулирующим устройствам, устанавливаемым вдоль маршрута следования составов, и может быть использовано в автоматизированных системах управления интервальным движением поездов на линиях метрополитена.

Известен генератор рельсовых цепей (РЦ) (см. патент РФ №2253586, МПК В61L 23/16), принцип построения которого основан на цифровом синтезе аналоговых сигналов.

Генератор сигналов рельсовых цепей (РЦ) по патенту №2253586 содержит источник питания, подключенный к усилителю мощности, и два микроконтроллера обработки сигналов. Кроме того, генератор содержит модуль внешних интерфейсов, схемы внешних спряжений, элементы согласования (АЦП, аналоговый фильтр, входной трансформатор) и модуль обеспечения безопасности.

Усилитель мощности в известном генераторе связан с микроконтроллером через входные трансформаторы и схемы внешних сопряжений. Генератор вырабатывает выходные сигналы, тональной рельсовой цепи (ТРЦ) и локомотивной сигнализации и осуществляет сравнение сформированных сигналов с заданными по форме, частотному спектру и мощности.

Область применения известного генератора ограничена, т.к. он формирует на выходе сигналы кодовой фазоразностной манипуляции и сигналы амплитудно-кодовой манипуляции, не используемые в системах регулирования скорости на линиях метрополитена, и не обеспечивает возможности управления по цифровому интерфейсу.

Ближайшим по технической сущности и принятым за прототип является универсальный генератор системы автоматического регулирования скорости движения, содержащий усилитель мощности, вход которого подключен к процессорному блоку управления, и постоянное запоминающее устройство (см. патент РФ №2400388, МПК В61L 23/00).

Известное устройство позволяет формировать на выходе усилителя мощности синусоидальные сигналы фиксированных частот автоматического регулирования скорости (АРС) и частот ТРЦ из стандартного ряда с возможностью регулирования напряжения по разным частотам, однако требует наличия отдельного приемника сигналов ТРЦ и наличия коммутации выхода с помощью внешнего реле для выдачи предупредительной частоты АРС. Таким образом, возможности известного устройства ограничены функцией генератора сигналов АРС или ТРЦ.

Решаемая техническая задача - обеспечение возможности формирования на выходе устройства сигналов АРС и ТРЦ с одновременным приемом и обработкой сигналов ТРЦ.

Такое устройство может быть использовано как на питающих, так и на приемных узлах РЦ. При этом из состава приемопередающей аппаратуры системы автоматического регулирования скорости движения поездов метрополитена исключаются приемники сигналов ТРЦ и внешние коммутирующие реле, т.е. значительно сокращается объем аппаратуры и повышается надежность работы.

Указанная задача решается за счет того, что в устройстве контроля состояния рельсовых цепей, содержащем усилитель мощности, вход которого подключен к процессорному блоку управления, и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), блок управления содержит модуль поддержки внешнего интерфейса, формирователь основного сигнала АРС, формирователь предупредительного сигнала АРС, формирователь сигнала ТРЦ, сумматор и два обнаружителя тональных сигналов смежных РЦ, а последовательно с выходами усилителя мощности включен датчик тока сигнала ТРЦ, подключенный к обнаружителям тональных сигналов смежных РЦ, при этом все формирователи, обнаружители и ПЗУ взаимосвязаны с модулем поддержки внешнего интерфейса, выходы формирователей подключены к сумматору, выход которого соединен с усилителем мощности.

Такое выполнение устройства позволяет одновременно с формированием сигналов АРС формировать или принимать сигналы ТРЦ на питающем или приемном конце рельсовой линии. Кроме того, объединение приемника и генератора в одном устройстве позволяет устранить влияние помех, возникающих при коммутации сигналов АРС и приводящих к ложному срабатыванию приемников, т.к. в устройстве отсутствуют цепи внешней коммуникации, а при включении и выключении формирователей сигналов АРС обнаружители могут быть заблокированы.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежом.

Устройство содержит процессорный блок управления 1, усилитель мощности 2, датчик тока 3 сигналов тональных рельсовых цепей и ПЗУ 4. Блок управления 1 включает модуль поддержки внешнего интерфейса 5, взаимосвязанный с формирователем основного сигнала АРС 6, с формирователем предупредительного сигнала АРС 7, с формирователем сигнала ТРЦ 8 и с обнаружителями 9 и 10 тональных сигналов двух смежных РЦ. Формирователи сигналов АРС и ТРЦ 6, 7, 8 подключены к усилителю мощности 2 через сумматор 11. Модуль поддержки внешнего интерфейса 5 может быть реализован на микропроцессоре с оптронной развязкой частотозадающих цепей и обеспечивает организацию работы формирователей 6, 7, 8 и обнаружителей 9, 10 по результатам опроса ПЗУ 4, частотозадающих цепей и/или CAN-интерфейса (на чертеже не указаны). ПЗУ 4 может входить в состав модуля поддержки внешнего интерфейса 5 или в состав внешних устройств. В ПЗУ 4 записаны сетевой идентификатор шины интерфейса, настройки требуемого уровня напряжения для каждой из рабочих частот и частоты сигналов ТРЦ.

Усилитель мощности 2 может быть выполнен по мостовой схеме силового инвертора, формирователи сигналов АРС и ТРЦ 6, 7, 8 - на микроконтроллерах, например, серии Blackfin. Обнаружители сигналов 9, 10 на аналогичных микроконтроллерах со встроенными аналого-цифровыми преобразователями обеспечивают фильтрацию по частоте сигналов основной и смежной РЦ. Задание рабочих частот АРС осуществляется перемычками через оптронную развязку по частотозадающим цепям или по CAN-интерфейсу. Частоты сигналов ТРЦ хранятся в ПЗУ 4. Режим работы устройства на питающем или приемном конце рельсовой цепи также задается перемычкой частотозадающей цепи.

Устройство работает следующем образом. При включении питания модуль поддержки внешнего интерфейса 5 опрашивает ПЗУ 4 и внешние цепи и принимает решение о работе устройства на питающем или приемном конце РЦ. В зависимости от этого производится настройка формирователя сигнала ТРЦ 8 или обнаружителей 9, 10 на формирование или прием требуемых частот ТРЦ. На питающем конце РЦ сигнал ТРЦ формирователем 8 формируется постоянно и через сумматор 11 и усилитель мощности 2 поступает в РЦ. При поступлении от внешних цепей команд на включение сигналов АРС модуль поддержки внешнего интерфейса 5 инициирует выработку основного и/или предупредительного сигналов АРС формирователями 6 и/или 7, и в РЦ поступает через усилитель мощности 2 сумма всех сигналов.

Если устройство работает на приемном конце РЦ, то при занятости пути выходное напряжение датчика тока 3 близко к нулю. При освобождении пути на выходе датчика тока появляется напряжение, пропорциональное току сигналов от двух смежных РЦ. Каждый обнаружитель 9, 10 выделяет сигнал определенной частоты ТРЦ, производит пороговую обработку и формирует логический сигнал «занятости» или «свободности» соответствующей РЦ. Этот сигнал через модуль поддержки внешнего интерфейса 5 поступает на внешний цифровой интерфейс и/или на путевые реле P₁ и P₂.

Устройство контроля состояния рельсовых цепей, содержащее усилитель мощности, вход которого подключен к процессорному блоку управления, и постоянное запоминающее устройство, отличающееся тем, что блок управления содержит модуль поддержки внешнего интерфейса, формирователь основного сигнала автоматического регулирования скорости, формирователь предупредительного сигнала автоматического регулирования скорости, формирователь сигнала тональной рельсовой цепи, сумматор и два обнаружителя тональных сигналов смежных рельсовых цепей, а последовательно с выходами усилителя мощности включен датчик тока сигнала тональной рельсовой цепи, подключенный к обнаружителям тональных сигналов смежных рельсовых цепей, при этом все формирователи, обнаружители и постоянное запоминающее устройство взаимосвязаны с модулем поддержки внешнего интерфейса, выходы формирователей подключены к сумматору, выход которого соединен с усилителем мощности.