Устройство для опознавания железнодорожных вагонов — SU 1558753 (original) (raw)
(54) УСТРОЙСТ ЛЕЗНОДОРОЖНЫХ (57) Изобрете контроля рабо и касается ав ния номера жел промышленного сти думпкаров через контро ВАГОНОВие относитс х снортных ы т ического считыва орожных вагонов порта, в частно движении состав ункт. Оно может ома пр льныйГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБ ЕтЕНИЯМ И ОЩРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИД= 1(71) Научно-производственное обкение по автоматизации горнорудметаллургических предприятий игетических объектов черной мета(56) федоровский В.В., ИарушкоТелемеханические системы на промышленном транспорте. М.: Транс1977, с. 75-91. быть использовано в составе автоматизированных систем учета и оперативного управления промьппленным железнодорожным транспортом. Цель изобРете- .ния - повышение достоверности. Наконтрольном пункте генератор 1 сигналов возбуждения излучает сигнал через усилитель 2 и стационарную передающую антенну. На контрольном пунктерасполагается приемник номеров вагонов, состоящий из приемной антенны4, которая через усилитель 5 подключена к входу демодулятора 6, состоящего из двух идентичных каналов. Каждый канал содержит синхронные детекторы 7 и 8, через фильтры 9 и 10 нижних частот подключенные к выпрямите- флям 11 и 12, выходы которых подключены к входу блока 13 суммирования сиг- ф фналов, работающего по логике ИЛИ. Во Свремя считывания информации происходит многократное считывание кода ваго-, Яна и сравнение его . При совпадениикодов происходит запись считаннойинформации в регистр. 10 ил.ственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5Изобретение относится к технике.контроля работы транспортных средств,касается автоматического считыванияномера железнодорожных вагонов про 5мьшленного транспорта, в частностидумпкаров,при движении состава черезконтрольный пункт и может быть использовано в составе автоматизированньхсистем учета и оперативного управле"ния промышленным железнодорожным транспортом,Цель изобретения - повьшение достоверности,15На фиг. 1 представлена Функциональна.я схема части устройства, расположенной на контрольном пункте,на фиг. 2 - Функциональная схема части, расположенной на вагоне, подлежащем опознаванию, на Фиг. 3. -функциональная схема блока кодирования передаваемых информационных сигналов; на фиг. 4 - Функциональнаясхема блока декодирования принимаемых информационных сигналов, на фиг.5 временная диаграмма сигналов блокакодирования; на Фиг, 6 - временныедиаграммы, поясняющие работу модулятора передатчика номера, на Фиг.7-10 временные диаграммы работы демодулятора.Контрольный пункт оснащается генератором 1 сигналов возбуждения, который через усилитель 2 мощности подкюпочается к стационарной передающей 35антенне 3,Кроме того, на контрольном пунктерасполагается приемник номера вагонов, В состав приемника входит приемная антенна 4, также располагаемая 40в межрельсовом пространстве. Приемнаяантенна.4 через усилитель 5 подключена к входу демодулятора 6. Демодулятор 6 состоит из двух идентичныхканалов, состоящих из последовательно соединенных синхронных детекторов7 и 8, Фильтров 9 и 10 нижних частот,выпрямителей 11 и 12, выходы которыхподключены к входу блока 13 суммиро-вания сигналов, работающего по логике ИЛИ. Синхронизирующие входы синхронных детекторов 7 и 8 подключенысоответственно к квадратурным ( Ю = - 0 и Ч = в ) выходам генератора 14 552синхросигналов, Частота этого генератора принимается равной частоте генератора несущей частоты передатчика номера вагона с точностью до стабиль -ности кварцевого резонатора,Выход демодулятора б через Формирователь 15 разрядных посылок подключен на вход блока 16 декодирования,Код на выходе этого блока 16 представляет собой номер вагона, находящегосяв .зоне контрольного пункта.Выход демодулятора б через Фильтр17 нижних частот соединен с входомавтоматической регулировки усилителя5. Назначение Фильтра 17 нижних частот - интегрирование входного сигналадля формированияуровня автоматического регулирования усиления .На каждом вагоне, подлежащем опознаванию, устанавливается приемная,антенна 18 рамочного типа, соединенная с блоком 1 9 питания.Передатчик номера содержит последовательно включенные генератор 20несущей частоты, модулятор 21, усилитель 22 несущей частоты, Фильтр 23несущей частоты и передаюшую антенну24. На управляющий вход модулятора21 подклк 1 чен выход блока 25 кодирования передаваемого номера. Тактирующий вход блока 25 кодирования соединен с выходом генератора 20 несущейчастоты.Блок 25 кодирования номера вагонасодержит последовательно соединенные(Фиг.3) делитель 26 несущей частоты,счетчик 27 элементарных посылок, дешифратор 28. Нулевой выход дешифра-.тора 28 соединен со счетчиком 29разрядов, а первый и второй выходыэтого дешифратора. - с двумя дизъюнктивными входами логического элемента 2 ИИЛИ 30, Другие два входа этой .схемы связаны с парафазными (прямыми инверсным) выходами мультиплексора 31, Выход логического элемента2 ИИЛИ ЗО соединен со сбросовым входом счетчика 27 элементарных посылок.Счетчик 29 разрядов совместно с;тор 32 передаваемого сообщения (преобразователь параллельного кода впоследовательный). Блок 16 декодирования номера вагона содержит последовательно соединенные элемент 33 определения значения разряда, сдвиговый регистр 34, элемент 35 повторного считывания и выходной регистр 36, Служебные разряды выхода регистра 36 соединены свходом дешифратора 37 служебных разрядов, а инФормационные разряды - с входами многоразрядного вентиля 38. Управляющий вход этого вентиля подключен к выходу дешифратора 37 служебных разрядов, Выход вентиля 38 является выходом блока 16 декодирования .Устройство работает следующим образом.На контрольном пункте генератор(Фиг,) работает непрерывно, Час" тота генерации выбирается в пределах 12-40 кГц. Форма сигнала - синусоидальная, без модуляции. Этот сигнал, усиленный усилителем 2,излучается стационарной передающей антенной.З, которая в виде петли кабеля располагается,между рельсами. Протяженность петли, определяющая зону контрольного пункта, определяется исходя из мак-. симальной скорости движения состава, длительности одного цикла сообщения и необходимой кратности считывания номера. Назначение указанной цепи -. создание электромагнитного поля в зоне контроля, которое служит источником энергии для работы передатчика тран спортных средств при проезде послед" них через контрольный пункт..При движении вагона вне зоны контрольного пункта Функциональные узлы передатчика номера обесточены и не работают, При. въезде вагона в зону в приемной антенне 18 (Фиг.2) наводится напряжение, которое выпрямляется и Фильтруется блоком 1 9 питания и служит в качестве источника питания для всех Функциональных узлов передатчика.В это время начинает генерировать генератор 20. Генератор 20 стабилизирован кварцевым резонатором, Значе-. ние частоты выбирается в пределах 1,5-2 ИГц, Форма сигнала - прямоугольная.Сигнал несущей частоты поступает на сигнальный вход модулятора 21, осуществляющего модуляцию (манипуляцию) высокочастотного сигнала модулирующим сигналом, представляющим собой последовательный циклический код передаваемого сообщения, Формируемый блоком 25, На выходе модулятора 21 образуется прерывистая последовательность прямоугольных импульсов. Прерывание (манипуляция) ведется в соответствии с текущим значением сигнала. Модулятор 21 может быть по 50 ким, чтобы исключить возможность совпадения с комбинацией информационныхразрядов при любых значениях кода.Если код номера вагона задан вдвоично-десятичной системе, в каждом 55 десятичном разряде номера максимальное число логических единиц, следующих непрерывно друг эа другом, равно3. Поэтому, если десятичные разрядыразделить друг от друга служебными 5 10 15 203035 4045 строен по схеме управляемого высокочастотного ключа. Сигнал с выхода модулятора усиливается усилителем 22,основная гармоника этого сигналавыделяется Фильтром 23 и излучаетсяпередающей антенной 24.Мобильный блок совместно с приемной и передающей антеннами 18 и 24конструктиьно выполняется.в виде единой конструкции, располагаемой поддшпцем вагона. Плоскости антенн параллельны земной поверхности.Приемная антенна 1 8 настроена врезонанс на частоту возбуждения, передающая антенна 24 - на несущую частоту,Формирование информационной последовательности модулирующих сигналовосуществляется блоком 25 (Фиг,З) . Натактирующий вход блока поступают импульсы несущей частоты, Делитель 26 осуществляет деление несущей частоты на коэффициент п.,Величина и определяет длительность элементарнойпосылки. В одной элементарной посылке содержится и периодов несущей частоты. Характер сигнала на выходе делителя 26 показан на графике ПФиге 5Блок 25 в передатчике номера вагона осуществляет , преобразование входного параллельного кода номера и последовательный код, при котором длительность активных или пассивных 1посылок зависит от информационного значения разряда, и придание этому коду служебных цризнаков, например признака начала цикла, Длительность посылки при передаче логического 0"принята равной С, а при передаче логической "1"-2 (график Р на Фиг5). Признак начала цикла реализуется добавлением к передаваемому коду номера дополнительного числа разрядов, Код жестко задается заранее, например, распайкой входов мультиплексора 31 (фиг.З). Число и значение служебных разрядов берется та 15587 53разрядами со значением логическогонуля, то для признака начала цикладостаточно передать четыре логических единицы подряд.Непрерывный код циклически передается с вагона все время, пока оннаходится в зоне контрольного пункта.Кодирование происходит в соответствии с Функциональной схемой фиг.3.Счетчик 27 производит подсчет числаэлементарных посылок в каждом разряде передаваемого кода. Состояние счетчика 27 декодируется дешифратором 28,Емкость счетчика 27 составляет двадвоичных разряда. Сброс счетчика 27в исходное состояние производитсясигналом с выхода логического элемента 30 при возникновении сигнала напервом выходе дешифратора 28 (при передаче логического нуля) или на втором выходе (при передаче логическойединицы). Сигнал на нулевом выходедешифратора 28 возникает при окончании каждого разряда и используется 25в качестве входного сигнала для счетчика 29 коммутатора 32.Коммутатор 32 преобразует параллельный входной код в последовательный и управляет работой логическогоэлемента 30, Формируя тем самым широтную манипуляцию сигнала, Емкостьсчетчика 29 принимается равной разрядности передаваемого Формата вместесо служебными разрядами. Выходы счетчика 29 коммутируют мультиплексор 31,35Часть входов этого мультиплексора образует служебные разряды, а другаячасть подключена к датчику нвмеравагона. В качестве. датчика может служить переключатель, кодовая Фишкаили другой элемент. В случае, когданомер вагона не может меняться в процессе эксплуатации, информационныевходы мультиццесора могут быть жестко распаяны в соответствии с этим номером без применения специального датчика номера вагона.При работе счетчика 29 на выходемультиплексора последовательно появляется сигнал логического нуля ипиединицы в зависимости от заданногозначения текущего разряда кода. Призначении разряда, равном логическомунулю, сигнал возникает на инверсном/,выходе мультиплексора, а при значенииразряда, равном логической единице, -на прямом, Соответственно формируется длительность модулирующего сигнала, равная одной или двум элементарным посылкамПри выезде вагона из зоны контроль. -ного пункта, когда возбуждающий сигнал перестанет восприниматься приемФной антенноР 18, функциональные узлымобильного устройства обесточатся ипередача номера автоматически прекратится. Тем самым обеспечивается локализация зоны действия и исключаетсявозможность приема ложной информации(с другого вагона).При наезде на зону контроля следующего вагона процесс происходит аналогично, Вагоны отличаются только значением инФормационного кода.Излучаемый мобильным устройствомвысокочастотный модулированный сигнал несущей частоты воспринимаетсяприемной антенной 4. Она может бытьрамочного или магнитного типа и ориентируется в направлении передающейантенны и настроена в резонанс нанесущую частоты сигнала,Наведенный в стационарной приемной антенне 4 сигнал усиливается усилителем 5. С целью исключения влияния амплитуды входного сигнала (зависящеР от мощности излучения и расстояния между антеннами) на длительность посылок входной усилитель 5оснащен цепью автоматического регули"рования усиления, работающей от сигнала с выхода Фильтра 17, интегрирующего выходной сигнал демодулятора б.Демодулятор 6 осуществляет синхронное детектирование входного сигнала. Для этого он содержит внутренниР генератор 14 синхроимпульсов,Для исключения влияния возможногофазового сдвига входного сигнала исинхросигналов генетатора 14 демодуляция осуществляется двумя каналами, синхронизируемыми синхросигналами со сдвигом по фазе на У 2. Дляэтого генератор синхросигналов содер"жит квадратурные выходы. ГраФик сигналов Б на этих выходах приведенна Фиг.б.Работа демолулятора иллюстрируетсявременными диаграммами. на Фиг, 7 -10, где обозначены;О. - входной сигнална выходе усилителя 5; У - аигнал навыходе синхронного детектора 7; Ц -сигнал на выходе синхронного детектора 8 П - на сигнал на выходефильтра 9, Б,о" сигнал на выходеФильтра 10; Иц - сигнал на выходеАналогично будет происходит демодуляция при другой величине Фазового сдвига. Диаграммы приведены для случаяравенства частот. Число импульсов не -сущей частоты в одной посылке на диаграммах уменьшено. Фактически онососТавляет не менее 100.Синхронные детекторы 7 и 8 производят синхронное детектирование входного сигнала несущей частоты в соот ветствии с синхронизирующим сигналомгенератора 1 4. На выходы этих синхронных детекторов проходит та часть периода входного синусоидального сигнала, которая по времени совпадает с синхронизирующим сигналом данного детектора. Фильтры 9 и 10 осуществляютобычное интегрирование продетектированных сигналов для снятия несущей,Выпрямители 11 и 12 осуществляют вы 30 прямление отдетектироваиного сигнала в каждом канале. Элемент 13 осуществляет логическое суммирование сигналов обоих каналов по логике ИЛИ, что эквивалентно Физическому смешиванию этих сигналов . 35 В зависимости от разницы Фаз несущего сигнала, излучаемого передатчиком данного вагона, и синхросигналом генератора 14 амплитуда демодулированного сигнала на выходе элемента 1 3 может меняться в пределах 1-0",7 от амплитудного значения. При этом наименьшее значение (0,7 =2722) соответствует разнице Фаз, равной Г/4,Если частота внутреннего генератора 14 будет несколько отличаться . от частоты выходного сигнала, то до" полнительно к процессам, показанным 45 на диаграммах, будут происходить колебания амплитуды сигнала 6 иа выходе демодулятора с низкой частотой, равной разнице частот (биения)Физически биении эквивалентны из,менению разности Фаз входного и синхронизирующего сигналов, Суммарное изменение амплитуды демодулированного сигнала в приемнике, вызванное разностью частот между излучателем 55 9 15587 элемента 13; У,- - сигнал на выходе Формирователя 15.На Фиг. 7 показана диаграмма для случая, когда входной сигнал Ну совпадает по фазе с сигналом Н внутреннего генератора 14 синхросигналов. На фиг.8 - 10 показаны диаграммы для Гслучая, когда разность фаз составляет е /2, Г и 3/2 К соответственно. 5310и приемником, а также колебанияминачальных Фаэ несущих сигналов передатчиков различных вагонов, не может превьшать приведенных пределов0,7-1,0 амплитудного значения,Ввиду того, что стабильность кварцевых генераторов высока, а разброспараметров кварцевых резонаторов мал,отклонение несущей частоты входногосигнала и частоты синхросигнала не-Х -6превышает обычно 10 - 10 в относительных единицах, что составляет2-20 Гц в абсолютных значениях принесущей частоте 2 МГц. Эта величиназначительно меньше скорости передачиодного цикла, поэтому влияние несовпадения частот входного и синхронизирующего сигналов на приеме номераодного вагона практически не сказывается.Формирователь 15 осуществляетФормирование дискретных сигналов.Онможет быть построен ло известной схеме триггера ЦЬитта. После Формирования разрядные посылки приобретаютвид, полностью идентичный сигналу впередатчике номера вагона, Длительность разрядных посылок определяетзначение текущего разряда последовательного кода номера,Декодирование последовательногокода, т.е, выделение параллельногокода номера вагона, производится блоком 16.Блок декодирования (фиг.4) содержит элемент 33, который фиксируетодну из двух возможных длительностейвходного сигнала, При значении текущего разряда, последовательного кодана входе, равном логической единице,на выходе элемента 33 формируетсясигнал Запись", используемый длязаписи логической единицы в младщийразряд сдвигового регистра 34. Призначении разряда, равном логическому нулю, сигнал Запись не формируется и логическа.я единица в сдвиговый регистр 34 не записывается.Сдвиг информации, записанной всдвиговый регистр 34, осуществляетсяпо окончании каждого разряда, т.е,передним фронтом разрядной посылки,В конце каждого разряда принимаемогокода происходит сдвиг информации всдвиговом регистре 34 на один разрядвправо, Запись и сдвиг информациипроисходят непрерывно, пока вагон находится в зоне действия приемной ан 11 15тенны, ИнФормация в регистре циклически обновляется. Признаком моментасчитывания информации с регистра служит возникновение заданных значений вслужебных разрядах кода,Число циклов обновления информации в регистре определяется длительностью одного цикла и скоростью движения подвижного состава. Практиче 1ски, при реальных скоростях движенияи частоте модуляции несущего сигнала,в передатчике, на.контрольном пунктепроисходит многократное считываниеинФормации с кратностью не менее 10,Элемент 35 транслирует код на выходной регистр 36 только в том случаеесли в двух соседних циклах принятаодна и та же информация. Для этогоэлемент 35 в своем составе содержитрегистр, запоминающий код прошлогоцикла, и схему сравнения кодов этогорегистра и сдвигового регистра 34,При необходимости увеличения достоверности опознавания вагонов не сложноувеличивать кратность совпадения кода в нескольких .циклах приема.Таким образом, после проверки принимаемого кода на достоверность онпараллельно записывается в выходнойрегистр Зб. Служебные разряды этогорегистра расшиФрованы дешифраторомслужебных разрядов 37.В том случае,если записанный в регистр 36 код вслужебных разрядах содержит те значения, которые заранее заданы в соответствующих разрядах на передатчиках номера (а на всех вагонах ониодни и те же) возникает сигнал навыходе дешифратора 37, который открывает многоразрядный вентиль 38, иинформационная часть разрядов черезвентиль. поступает на выход приемника, Эта часть кода представляет собой искомый номер вагона. Он можетиспользоваться для визуальной индикации номера вагона и для передачив ЭВМ автоматизированной системы 58753 12учета и управления транспортнымиоперациями,ФоРмУла изобретения5Устройство для опознавания железнодорожных вагонов, содержащее расположенные на контрольном пункте генератор сигналов возбуждения, черезодин из усилителей подключенный кстационарной передающей антенне, приемную антенну, соединенную с однимвходом другого усилителя., синхронные детекторы, Фильтры нижних частот,соединенные с входами выпрямителей,выходами соединенных с входами блокасуммирования сигналов, блок декодирования и генератор синхросигналов ирасположенные на транспортном средстве приемную антенну, подключеннуюк блоку питания, генератор несущейчастоты, подключенный к входу блока кодирования, и усилитель несущей 25 частоты, через Фильтр несущей частоты подключенный к передающей антенне,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения достоверности, оноснабжено установленным на контрольном пункте Формирователем разрядныхпосылок, выходом соединенным с входом блока декодирования, синхроннымидетекторами, одни входы которых подключены к выходу второго усилителя, 35другие - к выходам генератора синхросигналов, а выходы - к входам одних фильтров нижних частот, причемвыход блока суммирования сигналовчерез другой Фильтр нижних частотподключен к другому входу второго усилителя и соединен с входом Формиро"вателя разрядных посылок, и установленным на транспортном средстве модулятором, одним входом соединенным 45 с выходом генератора несущей частоты, другим входом - с выходом блокакодирования, а выходом - с входомусилителя несущей частоты.