RU2693991C1

RU2693991C1 - Track device of tonal frequency circuits monitoring

Info

Publication number: RU2693991C1
Application number: RU2018133327A
Authority: RU
Inventors: Валентин Александрович Гапанович; Сергей Анатольевич Мурин; Ефим Наумович Розенберг; Елена Евгеньевна Шухина
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2018-09-20
Filing date: 2018-09-20
Publication date: 2019-07-08

Abstract

FIELD: electrical communication engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of railway automation, telemechanics and communication for control of track circuits in the system of automatic interlocking and equipment of rail circuits. Track device for monitoring track circuits of tone frequency comprises in-series connected input filter, analogue-to-digital converter, information processing unit includes a controlled filter, a measuring channel, a threshold device, a frequency detector, a decoder, as well as a decision module connected to the CAN interface, a complex signal generator, an operator workstation computer, a digital-to-analogue converter and a power amplifier. At that, the complex signal generator consists of the track line signal summator and signal generators, continuous automatic cab signaling (CACS) signals and integrated continuous automatic cab signaling (ICACS) signals, each of which includes in-series connected signal generator and coder.

EFFECT: broader functional capabilities, high information value and reliability of transmitted information.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, телемеханики и связи и может быть использовано для контроля рельсовых цепей в составе системы автоблокировки и системы аппаратуры рельсовых цепей.The invention relates to the field of railway automatics, telemechanics and communication and can be used to monitor track circuits as part of an automatic blocking system and track circuit equipment system.

Известна система контроля рельсовых цепей, содержащая между постами электрической централизации (ЭЦ) соседних станций n блок-участков с неограниченными рельсовыми цепями тональной частоты и проходными светофорами. Каждая из упомянутых рельсовых цепей блок-участков соединена соответственно с напольными устройствами сопряжения, общего с соседней рельсовой цепью передающего конца и своего приемного конца. Напольные устройства сопряжения приемных концов и передающих концов соединены с соответствующими приемниками и передатчиками кодовых сигналов тональной частоты. Системы также включают устройства систем АЛСН непрерывного типа (Кравцов Ю.А. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики. М. Транспорт, 1996, с. 108, рис. 4.21).A known system of control of rail circuits, containing between the posts of electrical interlocking (EC) of neighboring stations, n block sections with unlimited tone frequency track circuits and passing traffic lights. Each of the above-mentioned rail circuits of the block-sections is connected respectively to the floor interface devices common to the adjacent rail circuit of the transmitting end and its receiving end. The floor interface devices of the receiving ends and the transmitting ends are connected to the corresponding receivers and transmitters of the tone frequency code signals. The systems also include devices of the ALSN systems of continuous type (Kravtsov, Yu.A. Systems of railway automation and remote control. M. Transport, 1996, p. 108, Fig. 4.21).

Недостатком известной системы является сложность обслуживания, связанная с нахождением на пути большого количества сложной электронной аппаратуры, а также отсутствие кодовой защиты сигналов тональной частоты.A disadvantage of the known system is the complexity of service associated with finding on the way a large number of complex electronic equipment, as well as the lack of code protection signals tonal frequency.

Наиболее близким техническим решением, которое принято в качестве прототипа, является устройство контроля рельсовых цепей, содержащее блок обработки информации, (БОИ) на первый вход которого поступают сигналы от рельсовых цепей (РЦ), на второй - низкое напряжение питания, выход и порт ввода/вывода подключены соответственно к первому входу и порту ввода/вывода усилителя мощности (УМ) соединительными устройствами, на второй вход УМ поступает низкое напряжение питания, на третий - высокое, с выхода УМ передают сформированные блоком обработки информации сигналы в рельсовую цепь (RU 99419, B61L 23/16, 15.06.2010).The closest technical solution, which was adopted as a prototype, is a rail circuit control device containing an information processing unit (BOI), the first input of which receives signals from rail circuits (RC), the second - low supply voltage, output and input port / of the output are connected respectively to the first input and the input / output port of the power amplifier (PA) by connecting devices, a low supply voltage is supplied to the second input of the PA, the third is supplied with high voltage, information signals in the rail circuit (RU 99419, B61L 23/16, 15.06.2010).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности оперативного управления кодом сигнала контроля рельсовой линии.A disadvantage of the known device is the lack of operational management code of the control signal rail line.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение функциональных возможностей, повышение информативности и достоверности передаваемой информации.The technical result of the proposed technical solution is to expand the functionality, increase the information content and reliability of the transmitted information.

Технический результат достигается тем, что в устройство контроля рельсовых цепей тональной частоты содержит входной фильтр, блок обработки информации и усилитель мощности, формирователь комплексного сигнала, состоящий из формирователей сигналов контроля рельсовой линии, сигналов АЛСН и сигналов АЛС-ЕН, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные генератор сигналов и кодер, при этом входы генераторов сигналов соединены через CAN шину с выходом управления персонального компьютера оператора автоматизированного рабочего места, управляющие входы кодеров соединены через CAN шину с выходом блока управления, а выходы кодеров подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого является выходом формирователя комплексного сигнала, который через цифро-аналоговый преобразователь соединен с входом усилителя мощности, блок обработки информации состоит из управляемого фильтра, к выходу которого подключены измерительный канал и частотный детектор, выходом соединенный с первым входом декодера, ко второму входу которого через пороговое устройство подключен выход измерительного канала, выход декодера соединен с решающим модулем, выход которого соединен с CAN интерфейсом, при этом управляющие входы управляемого фильтра и частотного детектора соединены с входами генераторов сигналов формирователя комплексного сигнала, а третий вход декодера соединен с управляющими входами кодеров, выход входного фильтра через аналого-цифровой преобразователь соединен с входом управляемого фильтра блока обработки информации.The technical result is achieved by the fact that the control unit of the tone frequency track circuits contains an input filter, an information processing unit and a power amplifier, a complex signal generator consisting of drivers of the rail line control signals, ALSN signals and ALS-EN signals, each of which includes serially connected signal generator and an encoder, while the inputs of the signal generators are connected via CAN bus to the control output of the personal computer of the operator of the automated worker about the places, the control inputs of the encoders are connected via CAN bus to the output of the control unit, and the outputs of the encoders are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which is the output of the complex signal shaper, which is connected to the input of the power amplifier through a digital-to-analog converter; filter, to the output of which the measuring channel and the frequency detector are connected, the output connected to the first input of the decoder, to the second input of which through a threshold device The output of the measuring channel is yu, the decoder output is connected to the decision module, the output of which is connected to the CAN interface, while the control inputs of the controlled filter and the frequency detector are connected to the inputs of the generators of the complex signal generator, and the third input of the decoder is connected to the control inputs of the encoders, the output of the input filter through an analog-to-digital converter connected to the input of the controlled filter of the information processing unit.

На чертеже представлена функциональная схема устройства контроля рельсовых цепей тональной частоты.The drawing shows a functional diagram of the control device of the tone frequency track circuits.

Устройство контроля рельсовых цепей тональной частоты содержит последовательно соединенные входной фильтр 1, аналого-цифровой преобразователь 2, блок 3 обработки информации, решающий модуль 9, соединенный с CAN интерфейсом, а также формирователь 10 комплексного сигнала, блок 3 обработки информации состоит из управляемого фильтра 4, к выходу которого подключены измерительный канал 5 и частотный детектор 7, выходом соединенный с первым входом декодера 8, ко второму входу которого через пороговое устройство 6 подключен выход измерительного канала 5, выход декодера 8 является выходом блока 3 обработки информации, который соединен с решающим модулем 9, формирователь 10 комплексного сигнала состоит из формирователей 11, 14 и 17 сигналов контроля рельсовой линии, сигналов АЛСН и сигналов АЛС-ЕН, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные генератор (соответственно 12, 14, 17) сигналов и кодер (соответственно 13, 16, 19), при этом входы генераторов 12, 14, 17 сигналов соединены через CAN шину с выходом управления персонального компьютера оператора автоматизированного рабочего места (на чертеже не показано), управляющие входы кодеров соединены через CAN шину с выходом блока управления (на чертеже не показано), а выходы кодеров 13, 16, 19 подключены к соответствующим входам сумматора 20, выход которого является выходом формирователя 10 комплексного сигнала, который через цифро-аналоговый преобразователь 21 соединен с входом усилителя мощности (на чертеже не показано), управляющие входы управляемого фильтра 4 и частотного детектора 7 соединены с входами генераторов 12, 15, 18 сигналов формирователя 10 комплексного сигнала, а третий вход декодера 8 соединен с управляющими входами кодеров 13. 16, 19.The control unit of the tone frequency track circuits contains input filter 1 serially connected, analog-digital converter 2, information processing unit 3, a decision module 9 connected to the CAN interface, as well as a complex signal generator 10, information processing unit 3 consists of a controlled filter 4, the output of which is connected to the measuring channel 5 and the frequency detector 7, the output connected to the first input of the decoder 8, to the second input of which through the threshold device 6 is connected to the output of the measuring channel a 5, the output of the decoder 8 is the output of the information processing unit 3, which is connected to the decision module 9, the complex signal generator 10 consists of drivers of the rail line control signals, ALSN signals and ALS-EH signals, each of which includes sequentially connected generator (12, 14, 17, respectively) of signals and an encoder (respectively, 13, 16, 19), while the inputs of signal generators 12, 14, 17 are connected via CAN bus to the control output of the personal computer of the automated workplace operator (on the drawing is not shown), the control inputs of the encoders are connected via CAN bus to the output of the control unit (not shown), and the outputs of the encoders 13, 16, 19 are connected to the corresponding inputs of the adder 20, the output of which is the output of the complex signal shaper 10 -Analog converter 21 is connected to the input of the power amplifier (not shown), the control inputs of the controlled filter 4 and the frequency detector 7 are connected to the inputs of the generators 12, 15, 18 of the signals of the complex signal generator 10, and the third input decoder 8 is connected to the control inputs of the encoders 13. 16, 19.

Устройство контроля рельсовых цепей тональной частоты работает следующим образом.The device control track frequency tone circuits works as follows.

Сигнал из рельсовой цепи поступает на входной фильтр 1, который обеспечивает фильтрацию в рабочей полосе частот всех каналов сигнала контроля рельсовой линии, и далее поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2 для согласования их по уровням и динамическому диапазону. Оцифрованный сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 поступает на вход управляемого фильтра 4 блока обработки информации 3, выполняющего функцию подавления внеполосных частот. Настройка частоты принимаемого канала контроля рельсовой линии осуществляется оператором автоматизированного рабочего места через CAN-интерфейс при включении устройства. Сигнал с выхода управляемого фильтра 4 поступает в измерительный канал 5 и на частотный детектор 7.The signal from the track circuit is fed to the input filter 1, which filters in the working frequency band of all channels of the rail line control signal, and then goes to the input of analog-digital converter 2 to match them by levels and dynamic range. The digitized signal from the output of the analog-digital converter 2 is fed to the input of the controlled filter 4 of the information processing unit 3, which performs the function of suppressing out-of-band frequencies. The frequency of the received rail line monitoring channel is set by the operator of the workstation via the CAN interface when the device is turned on. The signal from the output of the controlled filter 4 enters the measuring channel 5 and the frequency detector 7.

Измерительный канал 5 может быть выполнен в виде последовательно соединенных преобразователя двухполярного сигнала, амплитудного детектора и вычислителя среднего значения. Он вычисляет значение среднего уровня сигнала контроля рельсовой линии, передаваемое в пороговое устройство 6, определяет наличии сигнала контроля рельсовой линии по превышению уровня сигнала порога срабатывания, либо отсутствии сигнала контроля рельсовой линии, если уровень сигнала меньше порога срабатывания.The measuring channel 5 can be made in the form of a bipolar signal converter, an amplitude detector and a mean value calculator connected in series. It calculates the average level of the control signal of the rail line transmitted to the threshold device 6, determines the presence of the control signal of the rail line for exceeding the signal level of the threshold, or no signal of the control of the rail line if the signal level is less than the threshold.

Для устранения неустойчивой работы системы при уровне сигнала близким к порогу срабатывания, пороговое устройство 6 имеет коэффициент возврата, отличный от единицы. Частотный детектор 7 обеспечивает преобразование частотно-манипулированного сигнала контроля рельсовой линии в двоичный последовательный код. Декодер 8 обеспечивает преобразование последовательного кода в параллельный восьмиразрядный код и сравнение его с кодом полученным от блока управления через CAN-интерфейс.To eliminate the unstable operation of the system at a signal level close to the response threshold, the threshold device 6 has a return coefficient different from one. Frequency detector 7 converts the frequency-manipulated rail line monitoring signal into a binary serial code. The decoder 8 provides the conversion of a serial code into a parallel eight-bit code and its comparison with the code received from the control unit via the CAN interface.

Цикл управления, осуществляемого посредством блока управления, составляет около 500 мсек, которое достаточно для оперативного управления кодом и изменения кода в зависимости от поездной или станционной ситуации. Результаты декодирования передаются в решающий модуль 9 для передачи в CAN-интерфейс. Настройка частоты и уровня формируемого сигнала контроля рельсовой линии на вход генератора 12 формирователя 11, настройка частоты и уровня формируемого сигнала АЛСН на вход генератора 15 формирователя 14 и настройка уровня формируемого сигнала АЛС-ЕН на вход генератора 18 формирователя осуществляется оператором автоматизированного рабочего места через CAN-интерфейс при включении устройства.The control cycle carried out through the control unit is about 500 ms, which is sufficient for the operational control of the code and code changes depending on the train or station situation. The decoding results are transmitted to the decision module 9 for transmission to the CAN interface. Setting the frequency and level of the generated signal of the rail line control to the generator 12 input of the former 11, setting the frequency and level of the ALSN signal generated to the generator 15 of the former 14 and setting the level of the generated signal ALS-EN to the generator 18 generator is performed by the operator of the automated workstation via CAN- interface when turning on the device.

Сигналы с выходов генераторов 12, 15, 18 поступают на управляемые входы кодеров 13, 16, 19, где происходит кодирование (модулирование) сигналов в зависимости от управления кодами сигналов контроля рельсовой линии, АЛСН и АЛС-ЕН, получаемого от блока управления в цикле около 500 мсек через CAN-интерфейс, что обеспечивает оперативное управление кодом и позволяет изменять коды в зависимости от поездной или станционной ситуации.The signals from the outputs of the generators 12, 15, 18 arrive at the controlled inputs of the encoders 13, 16, 19, where the signals are encoded (modulated) depending on the control of the codes of the control signals of the rail line, ALSN and ALS-EN received from the control unit in a loop about 500 ms through the CAN interface, which provides on-line code control and allows changing codes depending on the train or station situation.

Сигналы с выходов кодеров 13, 16, 19 формирователей сигналов контроля рельсовой линии 11, АЛСН 14 и АЛС-ЕН 17 поступают на сумматор 20, где происходит арифметическое суммирование мгновенных отсчетов сигналов контроля рельсовой линии, АЛСН и АЛС-ЕН. Сигнал с выхода сумматора поступает в цифро-аналоговый преобразователь 21, обеспечивающий преобразование цифровых отсчетов комплексного сигнала в аналоговый сигнал. Комплексный сигнал далее поступает на усилитель мощности (на чертеже не показан) и далее в рельсовую цепь.The signals from the outputs of the encoders 13, 16, 19 drivers control signals of the rail line 11, ALSN 14 and ALS-EN 17 arrive at the adder 20, where the arithmetic summation of the instantaneous samples of the signals of the control rail line, ALSN and ALS-EN. The signal from the output of the adder enters the digital-to-analog converter 21, which provides the conversion of digital samples of the complex signal into an analog signal. The complex signal is then fed to a power amplifier (not shown in the drawing) and then to a rail circuit.

Управление кодом сигнала контроля рельсовой линии в декодере 8 блока обработки информации 3 и в кодере 13 формирователя 11 происходит синхронно, что обеспечивает отсутствие сбоев в приеме сигнала контроля рельсовой линии при изменении кода сигнала контроля рельсовой линии.The control of the rail line control signal code in the decoder 8 of the information processing unit 3 and the encoder 13 of the driver 11 occurs synchronously, which ensures that the rail line control signal does not fail to receive when the rail line control signal code changes.

Наличие в блоке 3 обработки информации и в формирователе 11 сигнала контроля рельсовой линии входа управления номером кода контроля рельсовой линии, который управляется блоком управления, позволяет в зависимости от поездной или станционной ситуации оперативно изменять номер кода для блока обработки информации 3 и формирователя 11 сигнала контроля рельсовой линии, что в свою очередь позволяет получить дополнительный канал передачи информации на локомотив за счет возможности оперативного управления номером кода сигнала контроля рельсовой линии.The presence in the information processing unit 3 and in the former 11 of the control signal of the rail line of the control input of the control line code number, which is controlled by the control unit, allows you to quickly change the code number for the information processing unit 3 and the rail control signal generator 11, depending on the train or station situation line, which in turn allows you to get an additional channel of information transfer to the locomotive due to the possibility of operational control of the code number of the rail control signal th line.

Claims

A tone frequency tracker control device containing an input filter, an information processing unit and a power amplifier, characterized in that it includes a complex signal shaper consisting of drivers of rail line control signals, ALSN signals and ALS-E signals, each of which includes sequentially connected signal generator and encoder, while the inputs of signal generators are connected via CAN bus to the control output of the personal computer of the operator of the automated working month a, the control inputs of the encoders are connected via CAN bus to the output of the control unit, and the outputs of the encoders are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which is the output of the complex signal shaper, which is connected via a digital-to-analog converter to the input of the power amplifier, the information processing unit consists of a controlled filter the output of which is connected to the measuring channel and the frequency detector, the output connected to the first input of the decoder, to the second input of which through a threshold device is connected to The output of the measuring channel, the output of the decoder is connected to the decision module, the output of which is connected to the CAN interface, while the control inputs of the controlled filter and the frequency detector are connected to the inputs of the generators of the complex signal generator, and the third input of the decoder is connected to the control inputs of the encoders, the output of the input filter is An analog-to-digital converter is connected to the input of a controlled filter of an information processing unit.