1.3. Методи обрання і системи кодів

В системах телемеханіки на залізницях об'єкти управління і контролю, як правило, розміщені уздовж залізничних ліній на відстані до 200-300 км і більше. В деяких випадках потрібне управління віддаленими від поста централізації об'єктами в межах великих станцій і вузлів. Кожен з них повинен бути пов'язаний з центральним пунктом, з якого здійснюється управління або контроль. При значних відстанях до об'єктів управління, однією з найважливіших вимог до системи телемеханіки є скорочення кількості каналів зв'язку. Для цього застосовують розподільний, кодовий і кодово-розподільний методи обрання (селекції).

При розподільному методі обрання здійснюється тимчасове розділення імпульсів, призначених для управління або контролю об'єктів. Це дозволяє один і той же канал зв'язку використовувати для управління або контролю великої кількості об'єктів.

Мал.1.6 Схема розподільчої селекції

В схемі розподільної селекції на прикладі системи телеконтролю (мал. 1.6) на центральному (ЦП) і лінійному (ЛП) пунктах встановлюють синхронно і синфазно працюючі розподільники 1Р і 2Р. За повний цикл їхньої роботи (один оборот рухомих контактів 1Р і 2Р контрольовані об'єкти ЛП по черзі підключаються до ЦП. В даному випадку контрольованими об'єктами є рейкові кола, стани яких контролюють коліїні реле 1К, 2К і ЗК. При знаходженні щіток розподільника на першому контакті ЦП і ЛП до центрального пункту підключається перший контрольований об'єкт. Оскільки рейкове коло 1К вільне, то замкнеться фронтовий контакт реле 1К, і на ЦП збуджується контрольне реле 1К. Контактом цього реле замикається коло білої лампи 1ЛБ, яке контролює вільний стан рейкового кола 1К. На другому кроці розподільника контролюється другий об'єкт. Якщо контакт реле 2К розімкнений, (рейкове коло 2К зайняте поїздом), то реле 2К на ЦП не збуджується і через його тильний контакт включається червона лампа 2ЛК, яка контролює зайнятість рейкового кола 2К. На третьому кроці розподільника контролюється рейковий коло ЗК. Таким чином, за повний цикл перевірки контролюються всі об'єкти. Потім контроль об'єктів безперервно повторюється.

При розподільній селекції час циклу перевірки залежить від кількості контрольованих об'єктів або об'єктів управління: чим більше їхнє число, тим більша тривалість циклу. Наприклад, в системі диспетчерського контролю БДК цикл перевірки становить 16с при контролі 93 об'єктів. В цій системі застосований релейний розподільник. Скоротити цикл перевірки можна використовуючи електронні розподільники.

При правильній передачі сигналів необхідно, щоб розподільники на ЦП і ЛП працювали синхронно і синфазно. В системі БДК це досягається тим, що на ЦП і ЛП вони працюють від одних і тих же імпульсів постійного струму чергуючої полярності, які посилаються по цій же лінії (на схемі мал. 1.6 кола передачі синхронізуючих імпульсів постійного струму не показані).

При великій ємності системи (великії кількості об'єктів контролю і управління) з метою скорочення часу передачі сигналів, застосовують кодовий метод вибрання, названий також кодовою селекцією.

Для утворення кодових комбінацій можна використовувати різні імпульсні ознаки - часові (мал. 1.7, а), числові (мал. 1.7, б), частотні (мал. 1.7, в), фазові (мал. 1.7, г) і полярні (мал. 1.7, д). При кодовому методі вибрання кожна команда (наказ) передається певною кодовою комбінацією. Кількість команд N, яка може бути передана (ємність системи), визначається числом імпульсних ознак К і загальним числом імпульсів n в кодовій комбінації:

N=

При використанні полярних ознак (К=2) з трьома імпульсами в кодовій комбінації може бути передано N=2³=8 команд.

Проте коди на всі поєднанні (з використанням всіх можливих кодових комбінацій) володіють низьким захистом від перешкод, оскільки спотворення одного елемента є достатнім для перетворення однієї кодової комбінації в іншу. Тому в пристроях телемеханіки, як правило, застосовують перешкодозахисні коди. Найпростішими з них є коди з перевіркою на парність (непарність) і коди з постійним числом активних імпульсів (коди за законом поєднань).

Код з перевіркою на парність містить у всіх використовуваних комбінаціях парне число активних імпульсів (наприклад, імпульсів позитивної полярності). В пункті

Мал.1.7 Імпульсні ознаки, які використовують при кодовій селекції.

прийому з'являється можливість виявити всі комбінації, в яких спотворене непарне число імпульсів. Практично цей код захищає від одиночних помилок, від спотворення двох або будь-якого іншого парного числа імпульсів він не захищає.

Більш захищеним є код з постійним числом імпульсів, в якому у всіх використовуваних комбінаціях, побудованих за законом поєднання, міститься постійне число активних ознак. В пункті прийому підраховують число активних імпульсів в кодовій комбінації, і якщо воно відрізняється від заданого, то таку комбінацію не реалізують.

Перешкодозахищенні коди значно скорочують загальне число команд, які передаються: чим вищий захист від перешкод тим менше число кодових комбінацій використовують для передачі повідомлень при одному і тому ж числі імпульсів в кодовій комбінації. Кодовими комбінаціями з 10 імпульсами з полярними ознаками коду на всі поєднання може бути передано 1024 команди. У випадку застосування найпростішого перешкодо захисного коду з перевіркою на чіткість, число команд які передаються скорочується вдвічі. Якщо ж використовують код з постійною вагою, наприклад, комбінації з п'ятьма активними імпульсами в кодовій комбінації, то число використовуваних комбінацій скорочується до 252. В більшості випадків застосовують перешкодозахисні коди, не дивлячись на різке скорочення використовуваних комбінацій з метою забезпечення надійного захисту від впливу перешкод в системах телемеханіки.

При кодовій селекції за час передачі одній кодовій комбінації посилають тільки одну команду. Для передачі команди іншому об'єкту необхідно передати іншу кодову комбінацію.

В системах телекерування і телесигналізації на залізничному транспорті, зокрема в системах диспетчерської централізації, в більшості випадків використовують кодово-розподільний метод обрання. При зосередженні об'єктів у ряді пунктів їх розбивають на групи. В цьому випадку групу об'єктів, наприклад однієї станції, вибирають за принципом кодової селекції, а накази об'єктам вибраної групи передають з використанням розподільної селекції. Це дозволяє передавати накази

Мал. 1.8. Побудова керуючих наказів в системі ПЧДЦ

всім об'єктам вибраної групи за один цикл. При такій побудові кожна кодова комбінація містить дві частини - виборчу для вибору групи об'єктів або станції і виконнавчу для передачі наказів всім об'єктам вибраної групи.

Для передачі керуючих наказів в системі полярно-частотної диспетчерської централізації (ПЧДЦ) застосовують полярні імпульсні ознаки (мал. 1.8). Час передачі керуючого наказу дорівнює приблизно 3 с. Керуючий наказ містить 17 імпульсів. Нульовий імпульс (завжди позитивний) забезпечує проходження керуючого наказу перед повідомляючим при одночасному їхньому утворенні. Імпульси з першого по шостий складають виборну частину. Перші чотири з них призначені для вибору однієї з 16 станцій (2⁴= 16), а п'ятий і шостий імпульси - однією з чотирьох груп на даній станції (2²=4).

Імпульси з сьомого по 16-й служать для передачі наказів кожному з 10 об'єктів, які входять до групи (за методом розподільної селекції). Накази у виконавчій частині передаються тільки імпульсами позитивної полярності. Негативними імпульсами скасовуються раніше отримані команди.

В диспетчерській централізації з циклічним контролем системи «Нева» для передачі керуючих і повідомлювальних наказів застосовують частотні імпульсні ознаки. Керуючий наказ містить 19 імпульсів (мал. 1.9), його парні імпульси передаються частотами f_1у і f_2у (500 і 600 Гц), непарні - f_3у і f_4у (700 і 800 Гц). Активними є частоти f_1у і f_3у, пасивними - f_2у і f_4у. Пасивні частоти служать для розділення сусідніх імпульсів.

Нульовий імпульс передається частотою f_2у і приводить приймальні пристрої лінійних пунктів в робочий стан. Імпульси з першого по шостий є вибірковими і використовуються для вибору однієї із станцій. При цьому три з шести імпульсів передають активними частотами, інші - пасивними. Кількість поєднань С із шести по три (число груп керованих об'єктів станції):

Де

n - загальне число імпульсів

m - число активних імпульсів;

n! (п факторіал) - комбінування цілих чисел від 1 до n.

Мал. 1.9. Побудова керуючих наказів в диспетчерській централізації системи «Нева»

Імпульси з сьомого по дев'ятий, а також і 18-й (виборчі) використовують для вибору на станції відповідної групи об'єктів.

Два імпульси з чотирьох передають активними частотами і два - пасивними, тому на кожній станції можна вибрати до шести груп керованих об'єктів ( =6). Число груп керованих об'єктів на станції може бути доведено до семи; для вибору сьомої групи всі чотири імпульси (7-9 і 18) передають активними частотами. Імпульси 10-17 є виконуючими і призначені для передачі восьми наказів об'єктам вибраної групи (за методом розподільної селекції).