1.5 Единый ряд микроэлектронных и микропроцессорных систем обеспечения безопасности движения поездов на перегоне

Для обеспечения экономической эффективности внедрения современной микроэлектронной и микропроцессорной элементной базы необходимо добиться ее унификации, т.е. применение не какой-то единичной СОБ, а в целом комплекс систем управления движением поездов, т.е. на ж.д. транспорте необходимо создать микроэлектронную среду. Поэтому была создана научно- техническая программа- единый ряд перспективных микроэлектронных систем и устройств управления движением поездов. К перегонным СОБ единого ряда на современной микроэлектронной базе относятся: АЛС-ЕН, АЛСЕ-САУТ, АБ-ЧКЕ, АБ-Е1, АБ-Е2, АБ-УЕ, ЦАБ-Е, АРС-Е «ДВИЖЕНИЕ».

АЛС-ЕН - микроэлектронная автоматическая локомотивная сигнализация усовершенствованного частотного типа повышенной помехозащищенности и значности единого ряда с непрерывным каналом связи (НКС).

Основной функцией является выполнение многоступенчатого контроля скорости движения поезда и контроля бдительности машиниста. Локомотивные устройства формируют контролируемую Vк и допустимую Vд скорости и сравнивают их с измеряемой фактической скоростью движения. Контролируемая скорость Vк- скорость проследования впереди стоящего светофора. Она формируется по информации, полученной из НКС. Допустимая скорость Vд- скорость, при превышении которой начинается экстренное торможение поезда. Она формируется из контролируемой путем ее сравнивания с предыдущим значением. Фактическая скорость Vф сравнивается с допустимой Vд, при Vф> Vд- формируется сигнал на включение экстренного торможения; Vф> Vк – включается режим периодической проверки бдительности машиниста.

В системе АЛС-ЕН для передачи информации с пути на локомотив используется непрерывный канал связи с несущей частотой 175 Гц, организованный с помощью рельсовой линии с индуктивным приемником. Сигнальная информация передается по НКС путем двукратной фазоразностной модуляции (ФРМ), обладающей лучшими параметрами по помехозащищенности, чем амплитудный и частотный способ модуляции.

Для кодирования передаваемой информации по каждому подканалу используются восьмиразрядные двоичные кодовые комбинации помехозащищенного самосинхронизируещегося модифицированного кода Бауэра с кодовым расстоянием d=4. Это позволяет в каждом фазовом подканале иметь 16 кодовых комбинаций. Кодовые комбинации, передаваемые по первому фазовому подканалу (информационный) содержат информацию о числе свободных впереди поезда блок-участках (до 6), значение скорости проследования светофора 0-200 км/ч, длине впереди лежащего блок-участка, движение по перегону или боковому пути станции.

По второму фазовому подканалу (синхроподканал) передаются кодовые комбинации, служащие для цикловой синхронизации (для адреса).

АБ-ЧКЕ – микропроцессорная система числовой кодовой автоблокировки единого ряда.

Целью разработки системы является повышение устойчивости функционирования РЦ в условиях изменяющегося в широких пределах сопротивления изоляции рельсовой линии, увеличение надежности аппаратуры, повышение помехозащищенности контроля состояния рельсовой линии (КРЛ), снижение энергоматериалоемкости и эксплуатационных затрат на содержание устройства. Система функционально электромагнитно совместима с релейной ЧКАБ. Основным элементом системы АБ- ЧКЕ является микропроцессорный путевой приемо-передатчик (МПП-ЧКЕ), осуществляющий контроль состояния рельсовой линии, демодуляцию, декодирование, управление реле и формирование сигналов на программном уровне. Полезный сигнал в МПП-ЧКЕ обнаруживается методом поиска разладки ( скачкообразного изменения свойств) случайного процесса. Разладка определяется метолом алгоритма комулятивных сумм. Комулятивная (сосредоточенная) сумма- это математическое ожидание случайного процесса (сигнал + помеха). Правило обнаруживания разладки строится на сравнении на n- ом шаге решающей статистики Sn с фиксирующим порогом Uпв. Если на n-ом шаге выполняется условие, что комулятивная сумма Sn≥Uпв, то принимается решение о свободном, исправном состоянии рельсовой линии. Иначе, принимается гипотеза о занятом или неисправном состоянии рельсовой линии и выполняется следующие n+1 наблюдение.

АБ-УЕ – микропроцессорная унифицированная система автоблокировки единого ряда с децентрализованным размещением аппаратуры РЦ без изолирующих стыков и путевыми светофорами.

АБ-УЕ –комплексная СОБ, в ней нет сигнальных реле, огнями выходного светофора управляют микроконтроллеры. Целью разработки АБ-УЕ явилось дальнейшее улучшение эксплуатационно-технических свойств автоблокировки, расширение функциональных возможностей устройств. Значительный экономический эффект может быть достигнут за счет унификации аппаратуры автоблокировки по методу технической реализации отдельных модулей на функциональном уровне, конструктивном решении, применяемой элементной базе. Унификация сокращает номенклатуру изделий и позволяет применять индустриальные методы СОБ.

Отличительными особенностями АБ-УЕ являются:

- отсутствие на сигнальных точках электромагнитных реле и других электромеханических приборов;

- наличие встроенной подсистемы диагностического контроля и диагностики аппаратуры;

- возможность реализации функций любой эксплуатируемой на сети ж.д. автоблокировки с децентрализованным размещением аппаратуры путем изменения программного обеспечения;

- возможность дистанционного изменения настроек и технических параметров сигнальной точки.

ЦАБ-Е - компьютерная микропроцессорная система автоблокировки единого ряда с централизованным расположением путевой аппаратуры, РЦ без изолирующих стыков и путевыми светофорами.

В системе ЦАБ-Е впервые реализован принцип многократного использования станционного оборудования для оценки состоянии рельсовой линии (КРЛ) перегона. ЭВМ на центральном посту станции осуществляет временной опрос состояния перегонных РЦ, т.е. последовательно проверяется состояние рельсовой линии всех блок-участков перегона.

Состояние КРЛ определяется частотно- манипулирующими сигналами в диапазоне рабочих частот 1650- 1850 Гц. информация кодируется с помощью восьми разрядного модифицированного кода Бауэра. Решение о состоянии рельсовой линии принимает ЭВМ, выполняющая функцию приемника, который поочередно подключается к перегонным РЦ. Одна ЭВМ используется на половину перегона, а другая контролируется ЭВМ на соседней станции. Если уровень сигнала в РЦ превышает пороговое значение и принятые кодовые комбинации принадлежат множеству разрешенных комбинаций кода Бауэра, принимается решение о свободности РЦ. В противном случае, считается, что РЦ занята. Решение комплектов, контролирующих состояние РЦ сравнивается друг с другом. Одним из существенных преимуществ систем автоблокировки с централизованным размещением аппаратуры является возможность эффективной реализации адаптивных алгоритмов функционирования РЦ, существенно повышающих устойчивость их работы при изменении параметров в рельсовой линии и влияния различных помех (адаптивных, мультипликативных).