Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации
Владельцы патента RU 2517631:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точной механики" (RU)
Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и обеспечивает повышение помехоустойчивости работы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Использование изобретения расширяет функциональные возможности применения приемных катушек. Приемное устройство АЛС включает приемные катушки, подключенные через соединительный кабель к локомотивному приемнику. Для уменьшения собственной емкости приемной катушки намотка соленоида выполнена секционированной. Индуктивности и собственные емкости катушек, а также емкость соединительного кабеля и входная емкость приемного устройства обеспечивают резонанс приемного тракта на несущей частоте сигнала АЛС. Указанное выполнение локомотивного приемного устройства существенно повышает помехоустойчивость и надежность приема и опознавания кода сигнала АЛС на поезде. 3 ил.
Изобретение относится к области автоматики на железнодорожном транспорте и применяется в системах приема сигнала автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) за счет индуктивной связи с рельсами железнодорожного полотна.
Известно приемное устройство для автоматической локомотивной сигнализации по патенту №59010, кл. B61L 25/06, которое содержит встречно соединенные локомотивные приемные катушки, схему фильтрации гармоник тягового тока и схему коррекции входного сигнала.
Недостатком данного устройства является значительная величина индуктивности и собственной межвитковой емкости локомотивных приемных катушек, которые в совокупности с емкостью соединительного кабеля и емкостью входного каскада локомотивной аппаратуры АЛС образуют резонанс в низкочастотной области, искажающий картину гармоник тягового тока и мешающий работе схемы коррекции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Система диагностики локомотивной аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации и приемная локомотивная катушка» по патенту №2383460, принятые за прототип.
Система диагностики локомотивной аппаратуры АЛС автоматической локомотивной сигнализации включает приемные локомотивные катушки, подключенные к локомотивной аппаратуре АЛС, и аппаратуру диагностики. Приемная локомотивная катушка состоит из магнитного сердечника с основной и дополнительной гальванически изолированными диагностическими обмотками.
Недостатком данного устройства является значительная величина индуктивности и собственной межвитковой емкости приемных локомотивных катушек, которые в совокупности с емкостью соединительного кабеля и емкостью входного каскада локомотивной аппаратуры АЛС образуют резонанс в низкочастотной области, мешающий приему сигналов АЛС с частотой выше резонансной.
Задачей заявляемого изобретения является уменьшение эквивалентной емкости приемной локомотивной катушки, позволяющее расширить частотные свойства приемного тракта аппаратуры автоматической локомотивной сигнализации. Расширение полосы пропускания приемного тракта позволяет применить более высокую несущую частоту сигнала АЛС и работать в частотном диапазоне с меньшим уровнем помех от тягового тока.
Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, выражается в повышении помехоустойчивости приемного устройства АЛС на поезде.
Указанный технический результат достигается следующим образом. Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации включает приемные катушки, подключенные через соединительный кабель к локомотивному приемнику. В каждой из приемных катушек, содержащих ферромагнитный сердечник и расположенный на нем соленоид, намотка соленоида выполнена секционированной. Секционирование намотки соленоида существенно уменьшает собственную емкость приемных катушек. В результате резонанс, определяемый величинами индуктивности и собственной емкости катушек, а также емкости соединительного кабеля и входной емкости приемного устройства сдвигается в высокочастотную область, расширяя возможности использования более высоких несущих частот сигнала АЛС. Для получения максимальной помехоустойчивости несущая частота сигнала автоматической локомотивной сигнализации установлена равной резонансной частоте приемного тракта.
На фиг.1 схематически представлен общий вид приемной катушки. Катушка содержит корпус 1 с закрепленным на нем разъемом 2, ферромагнитный сердечник 3 и расположенный на нем соленоид 4. Намотка соленоида показана секционированной с образованием 4-х секций.
Схема приемного устройства АЛС на поезде приведена на фиг.2. Две приемные катушки 5, расположенные перпендикулярно ходовым рельсам 6, соединенные последовательно встречно, кабелем 7 подключены к входу локомотивного приемника 8. Приемные катушки 5 закреплены к тележке вагона перед первой колесной парой 9 по ходу движения, благодаря чему осуществляется непрерывная индуктивная связь поездных устройств с путевыми устройствами. Приемные катушки соединяют последовательно и встречно с тем расчетом, чтобы ЭДС, наведенная тяговым током, распространяющимся по рельсам в одном направлении, вычиталась, а ЭДС, наведенная сигнальным током, распространяющимся по рельсам в разных направлениях, складывалась.
Особенностью приемной катушки является значительная величина индуктивности, которая определяет величину наведенной ЭДС и необходимый уровень сигнала на входе локомотивного приемника. Требуемая индуктивность катушки достигается намоткой большого количества (несколько тысяч) витков медной проволоки. Большое количество витков приемной катушки сопровождается значительной собственной межвитковой емкостью, которая ограничивает ее применение на повышенных частотах. К собственной межвитковой емкости приемной катушки добавляются емкость кабеля и входная емкость локомотивного приемника. Суммарное действие собственной межвитковой емкости и паразитных емкостей в приемном тракте используемой на метрополитене приемной катушки (ТУ-400-11-006-94) приводит к резонансу на частоте около 1,5 кГц, что исключает прием сигналов с частотой выше указанной величины. Из влияющих на резонанс емкостей доминирующей по величине является собственная межвитковая емкость приемной катушки. Одним из распространенных методов уменьшения собственной емкости катушек индуктивности является секционирование намотки. Секционирование намотки соленоида уменьшает эквивалентную емкость приемной катушки, повышает резонансную частоту приемного тракта, обеспечивая возможность увеличения несущей частоты сигнала АЛС.
Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации работает следующим образом.
При движении поезда по рельсам протекают обратный тяговый ток и ток АЛС, генерируемый напольными станционными устройствами. Указанные токи индуцируют в приемных катушках электрические сигналы, которые усиливаются резонансным приемным трактом, настроенным на несущую частоту сигнала АЛС, и подавляются вне полосы пропускания резонансного приемного тракта. На вход локомотивного приемника поступает первично отфильтрованная смесь полезного сигнала и помехи, которая подается для обработки в локомотивный приемник. Повышение несущей частоты сигнала АЛС дает дополнительный выигрыш в отношении сигнал/помеха вследствие ухода от мощных низкочастотных гармоник тягового тока.
Секционирование локомотивных катушек перемещает резонансную частоту приемного тракта в область, где помехи от тягового тока менее выражены, что увеличивает помехоустойчивость устройства.
Приемная катушка может быть реализована в рамках системы «Движение» (Кузнецов С.В. и др., «Система «Движение»: стационарная аппаратура, центральный пост и единая система радиосвязи», Современные технологии автоматизации, 2001 г., №2). Особенностью сигнала АЛС системы «Движение» является сравнительно высокая несущая частота сигнала кодирования автоматической локомотивной сигнализации - 3348 Гц. Прямые измерения показали, что известные приемные катушки обеспечивают приемный тракт с резонансной частотой 1,5 кГц (фиг.3, кривая 10). Секционированные приемные катушки имеют резонанс приемного тракта на частоте 3,5 кГц (фиг.3, кривая 11). При этом чувствительность на частоте 3348 Гц в 2 раза выше, а низкочастотные помехи в 1,9 раза ниже, что обеспечивает устойчивый прием сигнала АЛС на поезде.
Таким образом, секционированное выполнение намотки соленоида приемной катушки и выполнение условия обеспечения резонанса приемного тракта на несущей частоте сигнала АЛС позволяют добиться существенного повышения помехоустойчивости приемного устройства АЛС на поезде.
Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации, включающее приемные катушки, подключенные через соединительный кабель к локомотивному приемнику, каждая из которых содержит ферромагнитный сердечник и расположенный на нем соленоид, отличающееся тем, что намотка соленоида выполнена секционированной, причем величины индуктивности и собственной емкости катушек, а также емкости соединительного кабеля и входной емкости локомотивного приемника обеспечивают резонанс приемного тракта на несущей частоте сигнала автоматической локомотивной сигнализации.
