Результат интеллектуальной деятельности: Устройство автоматической локомотивной сигнализации

Изобретение относится к железнодорожной автоматике, в частности к устройствам автоматической локомотивной сигнализации.

Известны способ дешифрирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации и устройство для его реализации. Устройство для приема и дешифрирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия содержит приемник с подключенными к нему локомотивными катушками, дешифратор, выполненный в виде последовательно соединенных между собой блока дискретного преобразования Фурье, блока вычисления коэффициентов корреляции между амплитудным спектром принятого сигнала и амплитудными спектрами образцовых сигналов, блока определения кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации и блока индикации, при этом второй вход блока определения кодового сигнала автоматической локомотивной сигнализации соединен с выходом блока определения координаты локомотива (Пат. №2314223 на изобретение (РФ), МПК B61L 25/06. Способ дешифрирования сигналов автоматической локомотивной сигнализации и устройство для его реализации / М.Д. Рабинович (РФ), Б.Д. Никифоров (РФ), А.Н. Соколов (РФ), А.Э. Правдолюбов (РФ), Ю.А. Кравцов (РФ). - №2005123854/11; заявлено 27.07.2005; опубликовано 10.01.2008. Бюл. №1).

Недостатком известного технического решения является слабая устойчивость к искажениям принимаемого кодового сигнала по причине выполнения дешифрации только по его амплитудному спектру и отказа от информационных признаков, содержащихся в фазовом спектре.

Наиболее близким к заявленному является устройство автоматической локомотивной сигнализации с интегрированием принимаемых сигналов для подавления импульсных помех, возникающих при их дифференцировании, содержащее установленный на пути кодовый путевой генератор, подключенный к рельсовым цепям, и установленные на локомотиве локомотивный приемник, выход которого соединен с первым входом дешифратора, второй вход которого подключен к измерителю скорости, а выходы дешифратора подключены к локомотивному светофору, интегрирующее звено, на вход которого подключаются приемные катушки, а его выход подключается ко входу локомотивного приемника (Пат. №2652676 на изобретение (РФ), МПК B61L 25/06. Устройство автоматической локомотивной сигнализации с интегрированием принимаемых сигналов / А.К. Табунщиков (РФ), B.C. Кузьмин (РФ), Л.И. Стряпкин (РФ). - №2017107858; заявлено 10.03.2017; опубликовано 28.04.2018. Бюл. №13).

Недостатками данного устройства является высокая чувствительность дешифратора к искажениям принимаемого сигнала, что приводит к частым нарушениям штатного режима работы автоматической локомотивной сигнализации и задержкам движения поездов.

Предлагаемое устройство позволяет устранить указанные выше недостатки.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение помехоустойчивости работы автоматической локомотивной сигнализации за счет выполнения дешифрации принимаемого сигнала на основе устойчивых к искажениям входного сигнала алгоритмов распознавания изображений, а также на основе полной совокупности информационных признаков, содержащихся как в амплитудном, так и в фазовом спектрах принимаемого сигнала.

Технический результат достигается тем, что известное устройство автоматической локомотивной сигнализации, содержащее установленный на пути кодовый путевой генератор, подключенный к рельсовым нитям, установленные на локомотиве приемные катушки, которые индуктивно связаны с рельсовыми нитями, интегрирующее звено, входы которого соединены с локомотивными катушками, локомотивный приемник, входы которого соединены с выходами интегрирующего звена, а также дешифратор, измеритель скорости, электропневматический клапан, локомотивный светофор, дополнительно снабжено блоком аналого-цифрового преобразования, соединенного с выходами локомотивного приемника, блоком амплитудной демодуляции, вход которого соединен с выходом блока аналого-цифрового преобразования, блоком предварительной обработки, вход которого соединен с выходом блока амплитудной демодуляции, а дешифратор выполнен в виде блока искусственной нейронной сети и устройства управления, причем вход блока искусственной нейронной сети соединен с выходом блока предварительной обработки, первый вход устройства управления соединен с выходом блока искусственной нейронной сети, а второй вход устройства управления соединен с выходом измерителя скорости, первый выход устройства управления соединен со входом электропневматического клапана, а второй выход устройства управления соединен со входом локомотивного светофора.

На фиг. представлена блок-схема предлагаемого устройства автоматической локомотивной сигнализации.

Устройство автоматической локомотивной сигнализации содержит установленный на пути кодовый путевой генератор 1, подключенный к рельсовым нитям 2, установленные на локомотиве приемные катушки 3, которые индуктивно связаны с рельсовыми нитями 2, интегрирующее звено 4, входы которого соединены с локомотивными катушками 3, локомотивный приемник 5, входы которого соединены с выходами интегрирующего звена 4, блок аналого-цифрового преобразования 6, соединенный с выходами локомотивного приемника 5, блок амплитудной демодуляции 7, вход которого соединен с выходом блока аналого-цифрового преобразования 6, блок предварительной обработки 8, вход которого соединен с выходом блока амплитудной демодуляции 7, дешифратор 9, выполненный в виде блока искусственной нейронной сети 10 и устройства управления 11, причем вход блока искусственной нейронной сети 10 соединен с выходом блока предварительной обработки 8, первый вход устройства управления 11 соединен с выходом блока искусственной нейронной сети 10, а второй вход устройства управления 11 соединен с выходом измерителя скорости 12, первый выход устройства управления 11 соединен со входом электропневматического клапана 13, а второй выход устройства управления 11 соединен со входом локомотивного светофора 14.

Устройство работает следующим образом.

Кодовые сигналы автоматической локомотивной сигнализации, формируемые генератором 1 и передаваемые по рельсовым нитям 2, воспринимаются приемными катушками 3, которые расположены на локомотиве. Интегрирующее звено 4, куда поступает принятый приемными катушками 3 кодовый сигнал, снижает уровень помех, которые могут присутствовать в кодовом сигнале вследствие асимметрии тягового тока или разности высоты подвеса приемных катушек 3 над уровнем головок рельсовых нитей 2. Локомотивный приемник 5, на который с выхода интегрирующего звена 4 поступает принятый кодовый сигнал, функционирует в штатном режиме работы автоматической локомотивной сигнализации. Усиленный кодовый сигнал с выхода локомотивного приемника 5 поступает в блок аналого-цифрового преобразования 6, в котором преобразуется в массив цифровых отсчетов. Данный массив цифровых отсчетов поступает в блок амплитудной демодуляции 7, в котором с помощью алгоритма амплитудной демодуляции происходит формирование массива цифровых отсчетов огибающей принятого кодового сигнала. Далее массив цифровых отсчетов огибающей принятого кодового сигнала поступает в блок предварительной обработки 8, в котором выполняется его масштабирование таким образом, что значение каждого отсчета находится в интервале от 0 до 1. Масштабированный массив цифровых отсчетов огибающей принятого кодового сигнала поступает в блок искусственной нейронной сети 10, который, реализуя алгоритм распознавания изображений, выполняет определение типа принятого кодового сигнала (зеленый, желтый, красно-желтый). Распознавание принятого кодового сигнала осуществляется во временной области, то есть без перехода к его амплитудному спектру, что позволяет учесть информационные признаки, содержащиеся как в амплитудном, так и в фазовом спектрах. Результатом распознавания в блоке искусственной нейронной сети 10 является формируемый на его выходе идентификатор типа принятого кодового сигнала, который поступает на первый вход устройства управления 11. Устройство управления 11 на основе полученного от блока искусственной нейронной сети 10 идентификатора типа принятого кодового сигнала управляет огнями локомотивного светофора 14 через свой второй выход. На второй вход устройства управления 11 от измерителя скорости 12 поступает информация о текущей скорости поезда. В случае превышения поездом скорости, допустимой при соответствующем показании локомотивного светофора 14, устройство управления 11 через свой первый выход воздействует на электропневматический клапан 13, что приводит к остановке поезда.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить помехоустойчивость работы автоматической локомотивной сигнализации за счет выполнения дешифрации принимаемого сигнала на основе устойчивых к искажениям входного сигнала алгоритмов распознавания изображений, а также на основе полной совокупности информационных признаков, содержащихся как в амплитудном, так и в фазовом спектрах принимаемого сигнала. В свою очередь, это позволит снизить количество нарушений штатного режима работы автоматической локомотивной сигнализации и уменьшить задержки движения поездов.