Приемник для путевой автоблокировки

СОЮЗ СО СОЦИАЛ ИГ РЕСПУБЛИ:ихских Ф,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНО ВЕДОМСТВО СССР.50 н 5 В 61 3 23 ПИ Е ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ юл, М 8 ский инс ого тра т инжене орта им в жекад,В.М.Лисен ов и А.Ю.Кр тво СССР 6, 1987,сковский,ий,И,В,беляксвидетельс . В 611 23/ лов(54) ПРИЕМНИК ПУТЕВОЙ АВТОБЛОКИРОВКИ(57) Использование: в области железнодрожной автоматики и телемеханики для ивышения точности шунтового режима. о- оИзобретение 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(56) АвторскоеМ 1477613, кл Сущность изобретения; устроиство 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, 12 -., третий умножитель, 13 - четвертый умножитель. 14 - первый делитель, 15 - плтый умножитель, 16 - блок задания дисперсии уровня сигнала в шунтооом режиме, 17 - шестой умножитель, 18 - седьл 1 ой умножитель, 19 - второй делитель, 20 - восьмой умнокитель, 21 - четвертый сумматор, 22 - третий делитель; 23 - блок логарифмирования,24 - пятый сумматор, 25 - шестой сумматор, 26 - второй блок сравненил, 27 - третий блок сравнения, 28 - девятый умно- житель, 29 - первый блок сравнения, 30 - блок задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии, 31 - исполнительный элемент., 1798234Приемник 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 умнокителей 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 вшунтовом 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, 5 вход которого соединен с выходом блока 30задания порогового уровня сигнала в рельсовой линииРассмотрение принципа работы устройства начнем с описания модели входного 10 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 15 две составляющие, Первая составляющаяопределяет сигнал и помеху в нормальном режиме, а вторая - помеху в шунтовом режиме.В общем виде можно записать выраже ние для сигнала в рельсовой цепи следую. щим образомх ( т ) =А, 81 и о т +) +25и (1)+От(т) ,Г А зп(сош р)+фгде 7 - момент разладки (переход из нор мального режима в шунтовой);А - амплитуда сигнала с частотой 25или 75 Гц;ф - уровень шума с нормальным распре делением;35 Ог (т) - параметрическая функция, принимающая значение "1" в шунтовом режиме и "0" - в нормальном режиме;й"Р- гармонические составляющие 40 сигнала с амплитудами Аь кратные частотетока электрической тяги 50 Гц, =1, 3, 5, 7, .и фаз..Пример реализации сигнала в рельсовой цепи при переходе из нормального ре жима в шунтовой показан на рис.Рассмотрим формирование сигнала вустройстве для нормального режима с последующей его обработкой. При этом входной сигнал, поступающий на вход 50 устройства, представляет собой часть выражения (1)х(т)=Ан Рп он 1 + 4 . (2)Так как входной сигнал поступает на двафильтра 1, 2, причем первый фильтр 1 пропускает первую гармонику полезного сигнала, т.е. является полосопропускным, а второй фильтр 2 пропускает все гармоники,кроме основной, полезного сигнала (т.е, является полосозаграждающим), поэтому на входах первого сумматора 4 будет присутствовать огибающая основного сигнала, выделенная демодулятором 3, и флюктуационный щум, поступающий с выхода второго фильтра 2.После перехода рельсовой цепи из нормального в шунтовой режим сигнал, поступающий на вход устройства, описывается выражениемМх(т)+ , Азп(о т + р ) + ф, (3)где - принимает значения 1, 3, 5,При этом на входах первого сумматора4 будет шум ф, поступающий от демодулятора 5, и сигнал. представляющий сумму гармоник тяговой сети, поступающий с выходавторого фильтра 2,Таким образом, при нормальном режиме сигнал (2) в рельсовой цепи можно рассматривать как случайный процесс сматематическим ожиданием р 1 и дисперсией 61, а во время шунтового режима (3) сматематическим ожиданием рг и дисперсией Ог. Причем сигнал, реализующий такойпроцесс, формируется на выходе первогосумматора 4,Задачей данного устройства являетсяразличение двух режимов (нормального ишунтового) с заданной точностью. В отли, чие от существующих устройств различениережимов работы рельсовых цепей, основанных на фиксации абсолютных уровней напряжений и сравнения их с пороговым,предлагаемое устройство осуществляет автоматическое накопление нескольких условий и признаков, соответствующих данномурежиму. Поясним это, Так как в указанноймодели входного сигнала (1) наряду с изменением математического ожидания при переходе из нормального режима работырельсовой цепи в щунтовой происходитувеличение дисперсии наблюдаемого процесса, то для ускорения обнаружения моментаизменения режимов работы рельсовой цепипроизводится двухпараметрический контроль за математическим ожиданием входного сигнала и его дисперсией, Этипризнаки, характеризующие тот или инойрежим, суммируются по алгоритму работытак называемой кумулятивной суммы исравниваются с порогом и", Фактом изменения режима работы рельсовой цепи является пересечение значения кумулятивнойсуммы этого порога, При этом выражениедля кумулятивной суммы имеет вид(4) где ус - сигнал на выходе первого сумматора 4;,и 1 - математическое ожидание сигнала в нормальном режиме работы рельсовой цепи (задается специальным блоком 5);о 1 - дисперсия сигнала в нормальном режиме работы рельсовой цепи (задается блоком 11);ог и,иг - математическое ожидание и дисперсия сигнала в шунтовом режиме (задается соответственно блоком 8 и блоком 16),30=0 , 202,2 О; З с=2=О, 2 О 252 Й,2 2 Ь, 81=2 =2, 22 й,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 у 1 значений математических ожиданий,и 1 ирг, поступающих от блоков 5 и 8.Полученные с выходов второго и треть 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 проис 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 це30 35 40 пи 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 рекима 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, пропор 5 10 15 20 25 мы меньше удвоенного значения порога й. В противном случае на выходе третьего блока 29 сравнения появляется сигнал, который поступает на четвертый вход шестого сумматора 25, в котором производится пере- присвоение кумулятивной сумме значения 2 Ь. 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 допускает наличия отрицательных значений кумулятивной суммы и больших, чем величина 2 й,С первого выхода второго блока 27 сравнения сигнал поступает на первый вход первого блока 26 сравнения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный порогу Ь с выхода блока 30. Если сигнал с выхода второго блока 27 сравнения (который пропорционален значению кумулятивной суммы) больше порога Ь, то на выходе исполнительного элемента 31 появляется сигнал, свидетельствующий о наличии шунтового режима, в противном случае принимается решение о нормальном режиме.Технико-зкономический эффект достигается за счет более точного распознавания шунтового и нормального режимов работы рельсовой цепи, которое обеспечивается использованием оптимального алгоритма обнарукения скачкообразного изменения состояния рельсовой цепи по математическому окиданию и дисперсии, Улучшение работоспособности рельсовой цепи с применением данного приемника подтверждается результатами моделирования на ЭВМ, Число данных обнаружений шунтового режима снижается на 25.30 О в зависимости от сопротивления балласта.ционапьный текущему значению кумулятивной суммы, Этот сигнал поступает на вход блока 27 сравнения, на первом выходе этого блока 27 действует сигнал, также пропорциональный кумулятивной сумме, кромедвух ситуаций,В первой ситуации проверяется условие, что назначения кумулятивной суммы больше нуля (так как из выракения 4 следует, что кумулятивная сумма может быть и 50 отрицательной), В противном случае на втором выходе второго блока 21 сравнения появляется сигнал на обнуление зиачения кумулятивной суммы в шестом сумматоре 25. 55Бо второй ситуации посредством третьего блока 29 сравнения, блока 30 (задается значение порога Ь) девятого умножителя 26 (удваивается значение порогад) проверяется условие, что значения кумулятивной сумФормула 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 щ и й с я 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 рекиме, блоком задания дисперсии уровня сигнала в шун говом режиме, блоком логарифмирова10 1798234 Составитель А, КрасковскийТехред М,Моргентал Корректор М,Пе актор А,Павловская аказ 745 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская 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, подключеннымик 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 выходомчетвертого сумматора, а выход - с первым входом шестого сумматора, выход которого подключен к входу второго блока сравнения, гйрвый 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 - квыходу девятого умножителя, вход которого соединен с выходом блока задания порогового уровня сигнала в рельсовой линии.