автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры тональных рельсовых цепей

кандидата технических наук
Черезов, Григорий Анатольевич
город
Самара
год
2014
специальность ВАК РФ
05.22.08
Диссертация по транспорту на тему «Разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры тональных рельсовых цепей»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры тональных рельсовых цепей"

На правах рукописи

Черезов Григорий Анатольевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕСТОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ТОНАЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ

ЦЕПЕЙ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о ИЮЛ 2014

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения» (СамГУПС).

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Леушин Виталий Вениаминович

Официальные оппоненты:

Годяев Александр Иванович, доктор технических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения» (ДВГУПС), кафедра «Автоматика и телемеханика», заведующий кафедрой;

Ведущая организация:

Антонов Антон Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения»

(МГУПС(МИИТ), кафедра «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте», доцент.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения» (ОмГУПС).

Защита состоится «10» сентября 2014 г., в 15 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПС (МИИТ) и на сайте www.miit.ru

Автореферат разослан «24» июня 2014 года.

Учёный секретарь диссертационного совета

Горелик Александр Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Железнодорожный транспорт, представляющий сложную территориально рассредоточенную систему большого числа технологических подразделений и технических средств, обеспечивает перевозку пассажиров и грузов. Главная задача его на современном этапе - возможность с гарантированной безопасностью движения, максимальной производительностью и эффективностью, минимальной себестоимостью обеспечить перевозочный процесс. Эта задача требует постоянного совершенствования систем управления движением поездов.

Новые технологии, внедряемые в системы управления движением поездов, позволяют повысить безопасность перевозочного процесса и пропускную способность железнодорожных линий и, следовательно, увеличить эффективность перевозочного процесса в целом. К новым технологиям относятся, в частности, современные системы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), выполненные на микроэлектронной элементной базе.

В настоящее время на железных дорогах РФ широко эксплуатируются системы автоблокировки (АБ) с тональными рельсовыми цепями (ТРЦ), приемо-передающая аппаратура которых выполнена на микроэлектронной элементной базе в неразборных блоках. Относительно низкий профессиональный уровень персонала, обслуживающего ТРЦ, и отсутствие технических средств в контрольно-измерительных пунктах дистанций автоматики и телемеханики вызывают трудности в обслуживании приемопередающей аппаратуры. Поэтому требуется значительное время на выявление и устранение неисправности и на ремонт, а это - дополнительные экономические затраты.

В этой связи одним из направлений совершенствования функционирования устройств ЖАТ является модернизация методов и средств диагностики аппаратуры.

Степень разработанности проблемы.

Значительный вклад в развитие теории и создание систем управления движением поездов внесли известные ученые A.M. Брылеев, П.Ф. Бестемьянов, И.В. Беляков, М.Н. Василенко, A.B. Горелик, И.Е. Дмитренко, B.C. Дмитриев, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, В.М. Лисенков, Б.Д. Никифоров, Н.Ф.

Пенкин, E.H. Розенберг, B.B. Сапожников, Вл.В. Сапожников, Д.В. Шалягин, В.И. Шаманов, A.A. Шишляков и другие.

Целью исследования является разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры ТРЦ, позволяющего устанавливать диагноз без вскрытия диагностируемых блоков на основе сигнатурного анализа параметров контрольных откликов сигналов, посредством оригинального автоматизированного стенда диагностики приемной аппаратуры ТРЦ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ методов диагностирования и основных отказов в работе путевого приемника (1111) ТРЦ;

2. Разработать метод тестового диагностирования аппаратуры ТРЦ путем автоматизации получения параметров контрольных откликов сигналов и их последующего сравнения с помощью сигнатурного анализа;

3. Установить параметры откликов сигналов на выходе контрольных точек 1111 ТРЦ при неисправном состоянии элемен гов;

4. Создать базу данных параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП при исправной и неисправной работе его элементов;

5. Разработать стенд, реализующий метод тестового диагностирования.

Объектом исследования является приёмо-передающая аппаратура ТРЦ,

предметом - методы и средства диагностирования аппаратуры ТРЦ.

Научная новизна результатов исследования, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

1. Разработана методика, позволяющая определять глубину диагностирования ПП ТРЦ на основании вычисления коэффициента глубины поиска дефекта;

2. Получены зависимости параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ от конкретного вида неисправности;

3. Разработан тестовый метод диагностирования состояния аппаратуры ТРЦ, основанный на автоматическом определении технического состояния объекта диагностирования при детерминированном наборе контрольных точек и заданном значении глубины поиска дефекта;

4. Разработан алгоритм диагностирования ПП ТРЦ и его программно-аппаратная реализация, позволяющий устанавливать диагноз и указывать место локализации неисправности.

Теоретическая и практическая зпачимость работы.

1. Установлена глубина поиска дефекта ПП ТРЦ при проведении тестового диагностирования.

2. Разработанный метод позволяет производить автоматическое диагностирование блока ГШ без его вскрытия на основании идентификации параметров откликов сигнала на выходе имеющихся контрольных точек в условиях контрольно-измерительных пунктов (КИП) дистанций автоматики и телемеханики.

3. Стенд, разработанный для диагностики ПП ТРЦ, применяется в учебном процессе в СамГУПС.

4. Основные результаты, полученные в диссертационном исследовании, использованы в Проектном-конструкторском-технологическом бюро железнодорожной автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» при разработке системы диагностики и мониторинга состояния технических средств в хозяйстве автоматики и телемеханики, а также для совершенствования процесса диагностики путевых приемников тональных рельсовых цепей в ОАО «Объединенные электротехнические заводы» (ОАО «ЭЛТЕЗА»),

Методология и методы исследований. В работе использованы цифровая обработка сигналов, методы физического и математического моделирования, численные методы расчета и анализа, натурные испытания.

Положения, выносимые на защиту.

1. Разработанный метод тестового диагностирования блока ПП ТРЦ, позволяющий существенно упростить процесс диагностирования аппаратуры в условиях КИП дистанций автоматики и телемеханики;

2. Методика экспериментального моделирования и исследования неисправностей, возникающих в аппаратуре ТРЦ с помощью имитатора отказов ПП;

3. Программно-аппаратная реализация метода тестового диагностирования, позволяющая осуществлять автоматическое диагностирование без разбора исследуемого блока.

Достоверность научных положений подтверждается соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований и испытаниями в лабораторных условиях разработанных технических решений, результатами практического применения тестового метода диагностирования аппаратуры ТРЦ.

Личный вклад соискателя. Все результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в работе, получены автором самостоятельно. Статья [3] опубликована единолично. В работах опубликованных в соавторстве, личный вклад заключается в следующем: в статье [1, 7, 9, 10, 11, 12] предложен метод диагностики, разработана функция вычисления непараметрического коэффициента корреляции Спирмена для системы МАТЬАВ, получены графики сигналов с выходов контрольных точек путевого приемника ТРЦ, произведена оценка адекватности вычисления коэффициента. В статье [2] произведен анализ отказов возникающих в путевом приемнике ТРЦ, определено значение коэффициента глубины поиска неисправности при различном уровне деления исследуемого объекта диагностирования. В работах [4, 8] предложен способ реализации физического моделирования неисправностей в путевом приемнике ТРЦ с помощью имитатора отказов и применении машинной модели. В статьях [5, 6, 13] реализован метод обработки сигналов на выходе аппаратуры ТРЦ в системе МАТЬАВ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях и научных секциях кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» СамГУПС и «Автоматика, телемеханика и связь» Московского государственного университета путей сообщении (МИИТ), на XXXVIII научной конференции студентов и аспирантов СамГУПС в г. Самара, научной конференции «Методы идентификации сложных технических систем» кафедры «Мехатроника автоматизированных производств» СамГУПС, I региональном молодежном форуме «Инновационные технологии повышения эффективности транспортных систем» СамГУПС, Международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» СамГУПС, и опубликованы в девяти печатных работах. По теме диссертации в 2012 г. был получен грант ОАО «РЖД» для молодых ученых на проведение научных исследований.

Реализация результатов работы. Предложенные в диссертационном исследовании результаты используется в «Проектном-конструкторском-технологическом бюро железнодорожной автоматики и телемеханики (ПКТБ ЦШ ОАО «РЖД»)» филиала ОАО «РЖД» и в ОАО «ЭЛТЕЗА». Стенд, разработанный на основе тестового метода диагностирования, используется в

учебном процессе при преподавании дисциплин «Основы технической диагностики» и «Основы теории надежности» в ФГБОУ ВПО СамГУПС.

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертационной работы, изложены в 9 печатных работах. Четыре из них опубликованы в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации. Также по материалам работы получены 3 патента на полезную модель и 3 свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, библиографического списка и приложения. Общий объем работы - 134 страницы, в том числе 61 иллюстрации, 5 таблиц, списка литературы из 72 наименований, приложений на 9 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы и определено направление исследования.

В первой главе выполнен системный анализ функционирования приемопередающей аппаратуры ТРЦ, а также методов и средств, используемых для диагностирования ТРЦ и ее аппаратуры, и сформулированы задачи исследования.

Особенностью ТРЦ, широко распространенных на железных дорогах РФ, является процесс формирования сигнала с несущей на частотах 420, 480, 580, 720 и 780 Гц и манипулирующей с частотой 8 или 12 Гц. Это позволяет ТРЦ работать в условиях действия мощных помех от тягового тока, а также при пониженном сопротивлении изоляции рельсовой линии.

Также отличительной особенностью ТРЦ является конструктивное исполнение приемо-передающей аппаратуры, которая выполнена на микроэлектронных элементах в неразборных блоках, имеющих ограниченный набор контрольных точек. Функциональная схема процесса приёма и обработки сигнала, сформулированная в ходе анализа работы ULI, представлена на Рисунке 1.

Кошра/шше точки

Рисунок 1 — Функциональная схема процесса приёма сигнала в ПП ТРЦЗ

В ходе анализа методов диагностирования аналоговой аппаратуры была составлена их классификация, представленная на Рисунке 2.

В настоящее время для контроля исправности аппаратуры ТРЦ применяется метод тестового диагностирования, в котором реакции на рабочие воздействия оцениваются с помощью допускового контроля в ручном режиме.

На современном этапе реализация метода тестового диагностирования аппаратуры ТРЦ осуществляется посредством двух стендов: СП-ТРЦ и АПК-ТРЦ. Анализ функционирования стендов показывает, что с их помощью невозможно произвести автоматическое диагностирование и таким образом установить техническое состояние блоков, функциональных узлов и отдельных элементов.

Рисунок 2 - Классификация методов диагностирования аналоговых объектов

Что, в свою очередь, приводит к значительным затратам при осуществлении диагностирования, а, в отдельных случаях, и к невозможности замены отказавшего элемента в условиях КИПов дистанций автоматики и телемеханики. Поэтому аппаратуру ТРЦ приходится отправлять на завод-изготовитель.

Таким образом, основной целью исследования является разработка и исследование тестового метода диагностирования и реализующих его средств путем разработки стенда для автоматического диагностирования аппаратуры ТРЦ без вскрытия исследуемых блоков на примере путевого приемника.

Вторая глава посвящена разработке машинной модели ПП ТРЦ, позволяющей моделировать отказы, возникающие в элементах lili, а также анализу методов оценки параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек исследуемого блока.

Разработанная в системе Mulüsim машинная модель ПП ТРЦ позволяет получить спектры откликов сигналов с выходов контрольных точек при исправных и неисправных элементах.

При этом важной задачей является определение местонахождения неисправного функционального узла или элемента. Для этого необходимо задать составную часть объекта диагностирования (функциональный блок или отдельный элемент) с точностью, до которой определяется ее место расположения.

Количественно глубину поиска неисправности можно определить посредством вычисления коэффициента глубины поиска неисправности:

к F

77 = i?' (1)

где F - число однозначно различимых составных частей объекта на принятом уровне деления, с точностью до которых определяется место неисправности; R — общее число составных частей объекта, с точностью до которых требуется определить место неисправности.

На основании предположения о том, что в ПП возможен отказ только одного элемента и анализе возможных неисправностей элементов 1111 ТРЦ, предоставленных компанией ОАО «ЭЛТЕЗА», показанных на рисунке 3 и

таблице 1, был проведен расчет коэффициента глубины поиска неисправности (1), который принимает следующие значения: Кг п = 1 - при

Резистор Конденсатор Дно;) Транзистор Трансформатор —-—1!—-- СтаЗилшрон '--—"—---—

Обрыв

Короткое замы ка ни

Короткое за мы канн | Обрыв | Меззигковое га мыкание

Входной Выходной Входной Выходкой

цепи пепи цепи ЦРПИ

Рисунок 3 - Неисправности, возникающие в элементах ГТП ТРЦ

определении места локализации неисправности до функционального блока; КГ !1 - 0,43 - при определении места локализации неисправности до элемента.

Такое уменьшение значения коэффициента глубины поиска неисправности обусловлено увеличением составных частей объекта диагностирования при изменении уровня деления с точностью, до которых определяется место неисправности.

Таблица 1.

Общее количество неисправностей в ПП ТРЦ

Элемент Число Общее количество Общее число

возможных элементов в схеме отказов

отказов

Резистор 2 34 68

Конденсатор 2 12 24

Диод, стабилитрон 2 12 24

Транзистор 4 12 48

Трансформатор 2 6 12

Сумма 12 76 176

На рисунке 3 не указаны параметрические отказы, возникающие в полупроводниковых элементах и имеющие постепенный характер проявления, ввиду того, что невозможно установить точные критерии их появления.

Спектры откликов сигналов определялись на основании алгоритма преобразования Фурье, реализованного в системе МАТЬАВ. Метрологические характеристики полученных спектров (смещение и автокорреляционная функция) определяются следующим образом.

Смещение сглаженной спектральной оценки

1 Г*

|т|/?(т)е ;2'Т^Т<±Г (окноБартлетта)

-' — со

- со -2 гоо

(2)

п2 '

Кт[/) ] <27Г/Тат (окноТьюки)

А гм

ЯпрСЛ * -Т7Г Т2Н{т)е-^"^с1т (прямоугол

ьноеокно) (4)

где й(т) - автокорреляционная функция случайного процесса,

М- величина окна. Ковариационная оценка сглаженного спектра:

соу[С(А),с(/2)] Г Г2(фи'СД - д)[М-(/2 + + и-(/2 - д)]^

1 ¿-<х (5)

при достаточно больших Т.

где С (/) _ сглаженная спектральная оценка,

Ь - оценка математического ожидания, Ч ) - спектральное окно. Сравнение параметров спектров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ производится на основании вычисления непараметрического коэффициента корреляции Спирмена:

р^—п-тл' (6)

п(п -I)

где п - число частот в спектре, с/- разность рангов.

При этом проверка значимости р осуществляется с использованием аппроксимации Имана и Коновера:

а также с помощью вычисления среднеквадратического отклонения (СКО) эталонного и реального спектров откликов сигналов с выходов контрольных точек исследуемого ПП, и на основании вычисления отношения размаха спектра сигнала к СКО:

'О*

шзмахспекта

СКОспектра

тахОх^-тт^.)

К*,-*)2

(8)

где х, - амплитуда, /'-ой гармоники спектра на входе тестера, Л1- среднее значение (математическое ожидание) спектра сигнала,//- объем выборки спектра (количество гармоник спектра).

Для эталонных спектров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ значения Л77 представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Значения ОТ для эталонных сигналов

Контрольные точки ПП 11-43 31-51 42-62 42-63 61-23 63-61 71-72

№ 1,43 7,697 6,669 2,3 2,906 2,413 1,903

В результате моделирования неисправностей были выявлены значительные отклонения в спектрах откликов сигналов при различном состоянии элементов. Это позволяет использовать спектры сигналов для постановки диагноза.

Третья глава посвящена технической и программной реализации тестового метода и стенда для диагностирования ПП ТРЦ без вскрытия исследуемого блока.

На основании анализа конструктивных особенностей и технической реализации стендов, применяемых для диагностирования приемо-передающей аппаратуры ТРЦ в настоящее время, предлагается создание стенда, реализующего тестовый метод, функциональная схема которого представлена на рисунке 5.

Модуль ЦБД представляет собой программный комплекс, с помощью которого происходит определение неисправных элементов ПП ТРЦ, а также графический интерфейс пользователя, позволяющий оператору взаимодействовать с устройством на уровне визуализированной информации.

Рисунок 5 - Функциональная схема стенда для диагностики ПП ТРЦ: ИТ7 - источник питания стенда; Тр - трансформатор; ГП - путевой генератор; ПП - путевой приемник; Дн — делитель напряжения; АЦП-аналогово-цифровой преобразователь последовательного приближения; ЦБД - цифровой блок диагностики.

Разработан алгоритм диагностирования, реализующий тестовый метод диагностирования ГШ ТРЦ (рисунок 6).

Программно алгоритм диагностирования реализуется в среде MATLAB, позволяющей производить сбор и анализ внешних данных с использованием средств цифровой обработки сигналов.

Для работы с откликами сигналов, поступающих с выходов контрольных точек ПП ТРЦ (рисунок 1), используется карта сбора данных, имеющая в своем составе АЦП последовательного приближения и Data Acquisition Toolbox - среда для обработки информации, получаемой с подключенного РС-совместимого оборудования для сбора данных. А также Signal Processing Toolbox - пакет по созданию программ обработки сигналов.

Рисунок 6 - Алгоритм диагностирования ГГП ТРЦ

Программный комплекс, написанный на от-языке, представляет собой набор всех необходимых переменных, функций, команд, соединенных в единую рабочую область, в которой в виде массивов хранятся данные, поступившие на входы карты сбора данных.

Техническая реализация разработанного тестового метода диагностирования представляет собой имитатор отказов ПП ТРЦ. Имитатор отказов выполнен в виде печатной платы, построенной на основе электрической принципиальной схемы ПП ТРЦ, а также дополнительных вставок, которые позволяют производить физическое моделирование отказов, возникающих в элементах.

В четвертой главе представлены результаты исследований и апробации тестового метода диагностирования ПП ТРЦ и стенда на его основе.

Этапы проведения натурных испытаний метода и стенда диагностирования ТТЛ ТРЦ представлены в виде структурной схемы (рисунок

7):

Рисунок 7 - Структурная схема этапов проведения экспериментов

- анализ отказов элементов и узлов ПТТ ТРЦЗ (1);

- разработка принципов схемотехнического моделирования отказов элементов полупроводниковых устройств (2);

- разработка способа схемотехнической имитации отказов ПП ТРЦ (3);

- определение параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ при исправном состоянии элементов ПП ТРЦ (4);

- разработка схемы имитации отказов (5);

- разработка конструкции имитатора отказов ПП (6);

- определение параметров откликов сигналов на выходе контрольных точек при неисправных элементах ПП ТРЦ (7);

- создание базы данных параметров откликов сигналов на выходе контрольных точек при исправной и неисправной работе элементов и узлов ПП ТРЦ (8);

- разработка метода идентификации сигналов при исправной и неисправной работе элементов и узлов ПП ТРЦ (9);

- создание макета стенда (10);

- испытание макета (11).

Исследования проводились с использованием физического моделирования отказов ПП ТРЦ, разработанного на основе принципов схемотехнического моделирования отказов полупроводниковых устройств.

Следует особо отметить, что разработанный метод диагностирования позволяет оценивать работоспособность аппаратуры ТРЦ при воздействии помех, с максимальным приближением к реальным условиям эксплуатации.

В ходе проведения экспериментов были получены отклики сигналов во временной и частотной областях на выходе контрольных точек ПП ТРЦ.

В автореферате, в качестве примера, представлены графики откликов сигналов на выходе контрольных точек при воздействии на входе ПП сигнала ТРЦ с несущей 780 Гц и частотой следования прямоугольных импульсов 12 Гц.

На рисунке 8 представлены графики сигнала ТРЦ на входе ПП (клеммы 11- 43 контрольной точки), во временной и частотной области.

и а> ; к А г у ! <■> Г

О 1ИЮ' 2000 __.... __ ..________ ..

: I.': ' Л".:'

. - да ^ 600

'ООО : 5000: : &ЖО 7000 : :3000 ; 9000'

О ...200.. 'Ш

МШяКг

Рисунок 8 - Графики отклика сигнала на выходе клемм 11-43 во временной и частотной

области

Анализ временной области показывает, что частота следования импульсов составляет 12 Гц. Частотная область демонстрирует, что частота несущей сигнала составляет 780 Гц.

Входной полосовой фильтр ВФ (рисунок 1) является важнейшим элементом, определяющим ЭМС ТРЦ. На рисунках 9-12 представлены полученные графики откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ, наиболее характерно отражающие появление неисправности при обрыве или коротком замыкании конденсаторов в ВФ. Полученные графики откликов сигналов на клеммах 71-72 и 42-62 ПП соответственно, при исправных конденсаторах в ВФ представлены на рисунках 9 и 10.

IР в и« / »«г

Г

I «О

Рисунок 9 - Графики отклика сигнала на выходе клемм 71-72 во временной и частотной области, конденсаторы исправны

01-За"

33

Рисунок 10 - Графики отклика сигнала на выходе клемм 42-62 во временной и частотной области, конденсаторы исправны

На рисунках 11 и 12 представлены графики откликов сигналов на клеммах 42-62 при коротком замыкании в конденсаторе СЗ и 71-72 ПП при обрыве конденсатора С2 в ВФ, соответственно.

-3*Г -V.- "-.> у . у.

Рисунок 11 - Графики отклика сигнала во временной и частотной области на выходе клеммы 42-62, КЗ в конденсаторе СЗ

Рисунок 12 - Графики отклика сигнала во временной и частотной области на выходе клемм 71-72, обрыв конденсатора С2

Анализ графиков позволяет сделать вывод, что короткое замыкание в конденсаторе СЗ значительно искажает сигнал (полностью подавлена несущая и отсутствует манипулирующая сигнала ТРЦ) в сравнении с сигналом, представленном на графиках (рисунок 9).

Сравнение параметров окликов сигнала на выходе клемм 71-72 при исправном состоянии конденсатора С2 (рисунок 9) и его обрыве (рисунок 12), показывает, что на выходе клемм 71-72 при обрыве С2 появляется сигнал, у которого амплитуда несущей уменьшилась более чем в 200 раз и появились гармоники в диапазоне от 900 до 6600 Гг(.

Особый интерес представляют параметры сигнала откликов, которые характеризуют функционирование РУ1, принимающего решение о наличии сигнала ТРЦ на выходе рельсовой линии.

На рисунках 13-14 показаны полученные графики сигнала во временной и частотной области на выходе клемм 21-61 и 61-23 при исправном состоянии элементов ГШ и при обрыве конденсатора С2 в ВФ, соответственно. Анализ графиков показывает, что РУ1 (симметричный триггер) восстанавливает манипулирующий сигнал, формируемый в путевом генераторе практически полностью. Сравнение параметров откликов сигнала на выходе клемм 61-23 при исправном состоянии конденсатора С2 и его обрыве показывает, что обрыв С2 вызывает отказ в работе входного фильтра, который, в свою очередь, не позволяет РУ1 фиксировать сигнал.

.1*°!* а**«?.

•с А >" У ■ & ;т> Г> '

п. толН«« ПЛ

10000 . яппп-3 сооо . лиии ..... ?лоп

•)пт т'опо лплп 4ПЛП лппп лплгг

П ЯПГШ <5ЛОЯ

бооо 7:сс- зооо

Рисунок 13 - Графики отклика сигнала во временной и частотной области на выходе клеммы 21-61, конденсатор С2 исправен

■и с^.ыс»! А уЯ У ^ ^

I .„|Г

о '«» «те 3№Ю «я еозо шкг 555о "ах»" мои

пор; эх .аоа

Рисунок 14 - Графики отклика сигнала во временной и частотной области на выходе клемм 61-23, обрыв конденсатора С2

Полученные спектры откликов сигналов при неисправных элементах ПП, а также спектры откликов сигналов при исправной работе всех элементов составили общую базу данных откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ, которая используется при проведении диагностирования с помощью разработанного алгоритма и программного обеспечения.

На основании серии экспериментов было установлено, что значение коэффициента корреляции Спирмена, находящееся в пределах от 0,8 до 1 и СКО не более 3%, указывает на идентичность двух спектров сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ.

Полученные результаты диагностики исследуемого блока предоставляются оператору с помощью графического интерфейса.

Предполагаемый экономический эффект от внедрения разработанного стенда, выражается в уменьшении нормы времени на проверку и ремонт ПП ТРЦ и составляет 53,3 чел-мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе, заключаются в следующем:

1. Проведен системный анализ ТРЦ, в результате которого установлено,

что:

- современные системы технической диагностики, применяемые для оценки состояния приемо-передающей аппаратуры ТРЦ, не позволяют автоматически устанавливать причину возникновения неисправности;

- определено количественное соотношение основных видов отказов в ПП

ТРЦ;

2. Разработан и исследован тестовый метод и создано средство диагностики ПП ТРЦ, которое позволяет производить диагностирование ПП ТРЦ без его вскрытия на основании параметров откликов сигналов, получаемых с выходов контрольных точек блока.

3. Установлены параметры откликов сигналов на выходе контрольных точек ПП ТРЦ при исправном и неисправном состоянии с помощью физического моделирования неисправностей.

4. Создана база откликов сигналов на выходе контрольных точек ПП ТРЦ при исправных и неисправных элементах.

5. Разработанный стенд на основе тестового метода диагностирования используется в учебном процессе при преподавании дисциплин «Основы технической диагностики» и «Основы теории надежности» в ФГБОУ ВПО СамГУПС.

6. Основные результаты, полученные в диссертации, нашли применение при совершенствовании аппаратуры ТРЦ и средств диагностики в «Проектном-конструкторском-технологическом бюро железнодорожной автоматики и телемеханики (ПКТБ ЦШ ОАО «РЖД»)» филиала ОАО «РЖД» и ОАО «ЭЛТЕЗА».

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

а) в изданиях, входящих в перечень ВАК

1. Черезов, Г. А. К вопросу об идентификации сигналов при диагностировании аппаратуры ТРЦ [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин // Вестник транспорта Поволжья. - 2011. - № 5, - С. 28-32.

2. Черезов, Г.А. Определение глубины поиска неисправности при диагностировании путевого приемника тональной рельсовой цепи [Текст] / Г.А.Черезов, В.Б. Леушин // Вестник транспорта Поволжья. - 2012. - № 2. - С. 35-39.

3. Черезов, Г.А. Имитация отказов элементов путевого приемника тональной рельсовой цепи [Текст] / Г.А. Черезов // Вестник транспорта Поволжья. - 2013. - № 3. - С. 20-24.

4. Черезов, Г.А. Физическое моделирование неисправностей в путевом приемнике тональной рельсовой цепи [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин, A.C. Велижанский //Вестник транспорта Поволжья. -2013. -№ 6. - С. 20-24.

б) в других изданиях

5. Черезов, Г.А. К вопросу о диагностировании аппаратуры тональных рельсовых цепей [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин // Модернизация процессов перевозок, автоматизации и телекоммуникаций на транспорте: материалы межрегион, науч.-практ. конф. с междунар. участием. - Хабаровск, ДВГУПС, 2010 г. - С. 139-143.

6. Черезов, Г.А. Обработка сигналов на выходе элементов аппаратуры тональных рельсовых цепей в системе MATLAB [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин // Эффективность и безопасность работы электротехнических комплексов и систем автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте: Межвуз. темат. сб. науч. тр. - Омск, 2011. - С. 40-44.

7. Черезов, Г.А. Вычисление коэффициента ранговой корреляции Спирмена в MATLAB [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин // Региональная научная конференция «Образование, наука, транспорт в XXI веке: опыт, перспективы, инновации» [Текст]. - Самара-Оренбург: СамГУПС, 2011. - 215 с.

8. Черезов, Г.А. К вопросу о моделировании отказов элементов путевого приемника [Текст] / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин // Наука и образование транспорту: материалы VI Международной научно-практической конференции -Самара: СамГУПС, 2013 г. - С. 190-191.

9. Черезов, Г.А. Совершенствование метода и средств диагностики аппаратуры тональных рельсовых цепей / Г.А. Черезов, В.Б. Леушин, В.И. Линьков // «Безопасность движения поездов» XIV науч.-практ. конф. (24-25 октября 2013 г. Москва). -М.: МИИТ, 2013.

10. Стенд для наладки и проверки аппаратуры тональных рельсовых цепей [Текст]: пат. 86778 Рос. Федерация: МПК G09B 9/00 /Черезов Г.А., Леушин В.Б.; заявитель и патентообладатель Самарский гос. ун-т путей сообщения. -№ 2009102434/22; завл. 26.01.2009; опубл. 10.09.2009, Бюл. №25.

11. Стенд для изучения работы приемника тональных рельсовых цепей [Текст]: пат. 101821 Рос. Федерация: МПК G01P 11/06 /Черезов Г.А., Леушин В.Б.; заявитель и патентообладатель Самарский гос. ун-т путей сообщения. - № 2010135553/28; завл. 24.08.2010; опубл. 27.01.2011, Бюл. №3.

12. Стенд для изучения работы приемника тональных рельсовых цепей [Текст]: пат. № 119154, Рос. Федерация, МПК G09B9/00. / Черезов Г.А., Леушин В.Б., Михайленко И.В. - № 2012106313/11; заяв. 21.02.2012; опубл. 10.08.2012.

13. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2010616070. Программа представления сигнала во временной и частотной областях / Черезов Г.А., Леушин В.Б. - Заявка № 2010614310; Зарегистр. в реестре программ для ЭВМ 15.09.2010.

14. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2012613692. Имитационная модель установки для оценки помехозащищенности тональной рельсовой цепи / Черезов Г.А., Юсупов P.P., Леушин В.Б. - Заявка № 2012611348; Зарегистр. в реестре программ для ЭВМ 19.04.2012.

15. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2013661241. Имитационная модель помех от тягового тока в рельсовой линии/ Черезов Г.А., Юсупов P.P., Леушин В.Б. - Заявка № 2013618809; Зарегистр. в реестре программ для ЭВМ 02.12.2013.

Черезов Григорий Анатольевич

Разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры тональных рельсовых цепей

05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Подписано в печать / В.С6. Й Формат 60x84/16 Тираж 80 экз.

Усл. печ. л. 1,5 Заказ № »> ьЧ

127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9 УПЦ ГИ МИИТ

Текст работы Черезов, Григорий Анатольевич, диссертация по теме Управление процессами перевозок

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения»

04201460297 На правах рукописи

Черезов Григорий Анатольевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕСТОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ АППАРАТУРЫ ТОНАЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, профессор Леушин В. Б.

Самара-2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................4

1. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ТОНАЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ АВТОБЛОКИРОВКИ...................................................................................................10

1.1 Приёмо-передающая аппаратура тональных рельсовых цепей......................10

1.2 Современное состояние диагностики аналоговых устройств.........................14

1.3. Современное состояние диагностики тональных рельсовых цепей.............19

1.4.Формулировка задачи исследования.................................................................24

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПУТЕВОГО ПРИЕМНИКА ТОНАЛЬНОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ.................................................26

2.1 Общие сведения...................................................................................................26

2.2. Модель путевого приемника тональной рельсовой цепи...............................28

2.3. Метрологические характеристики оценивания параметров спектров и их применение в задаче диагностирования..................................................................29

2.4. Методы анализа сигналов на выходе путевого приемника тональной рельсовой цепи...........................................................................................................34

2.4.1. Корреляционный анализ сигналов в диагностике аппаратуры ТРЦ......34

2.4.2. Идентификационные измерения сигналов.................................................37

2.4.3. Сигнатурный анализ.....................................................................................38

2.5. Особенности диагностики путевых приемников ТРЦ....................................39

2.6. Моделирование неисправностей элементов ПП ТРЦ.....................................44

2.7. Выводы по главе.................................................................................................59

3. ПРОГРАММНО-АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕСТОВОГО МЕТОДА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.............................................................................................60

3.1 Общие сведения...................................................................................................60

3.2 Конструкция стенда.............................................................................................61

3.3 Программное обеспечение..................................................................................69

3.4 Выводы по главе..................................................................................................83

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ....................................................84

4.1. Общие сведения..................................................................................................84

4.2. Физическая имитация отказов элементов и узлов ПП ТРЦ...........................85

4.3. Анализ откликов сигналов на выходе контрольных точек путевого

приемника ТРЦ..........................................................................................................92

4.3.1. Планирование эксперимента.......................................................................92

4.3.2. Отклики сигналов на выходе контрольных точек путевого приемника

ТРЦ...........................................................................................................................93

4.4. Определение неисправных узлов и элементов в путевом приемнике

тональной рельсовой цепи......................................................................................108

4.5. Выводы по главе...............................................................................................115

ЗАКЛЮЧЕНИЕ...........................................................................................................116

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................................................117

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................125

Приложение А.............................................................................................................126

Приложение Б..............................................................................................................127

Приложение В.............................................................................................................128

Приложение Г..............................................................................................................129

Приложение Д.............................................................................................................130

Приложение Е..............................................................................................................131

Приложение Ж............................................................................................................132

Приложение 3..............................................................................................................134

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт, представляющий сложную территориально рассредоточенную систему огромного числа технологических подразделений и технических средств, обеспечивает перевозку пассажиров и грузов. Главная задача его на современном этапе - возможность с максимальной производительностью и эффективностью, минимальной себестоимостью и гарантированной безопасностью движения обеспечить перевозочный процесс. Эта задача требует постоянного совершенствования систем управления железнодорожным транспортом, т.е. улучшения организации взаимодействия технологических подразделений и совершенствования технической оснащенности. Поэтому постоянно возрастает роль устройств автоматики и телемеханики, призванных обеспечить максимальную безопасность перевозочного процесса и повысить пропускную способность железных дорог.

Системы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), к которым относятся системы интервального регулирования движения поездов (СИРДП), определяют временной и пространственный безопасный интервал между поездами, т.е. задают критерии безопасности перевозочного процесса и пропускной способности, устанавливаемые с помощью технических устройств СИРДП.

Перевозочный процесс, реализуемый на железнодорожном транспорте, состоит из множества частных технологических процессов, основным из которых является процесс управления движением поездов. И, как следствие, все технологические процессы, выполняемые в других хозяйствах железнодорожного транспорта и связанные с перевозочным процессом, могут интегрироваться только на основе СИРДП. Что, в свою очередь, определяет роль, значение и эффективность систем ЖАТ.

Новые технологии, внедряемые в СИРДП, позволяют повысить безопасность перевозочного процесса и пропускную способность

железнодорожных линий и, следовательно, увеличить эффективность перевозочного процесса в целом за счет интенсивных факторов развития транспортного производства. К новым технологиям относятся, в частности, современные системы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), выполненные на микроэлектронной элементной базе.

В настоящее время на железных дорогах РФ широко эксплуатируются системы автоблокировки (АБ) с тональными рельсовыми цепями (ТРЦ). На 1 января 2012 года 62295 км сети магистральных железных дорог оборудовано АБ. Около 10 тыс. км оборудовано системами с тональными рельсовыми цепями, что составляет 16,5% всех устройств автоблокировки. Приемо-передающая аппаратура ТРЦ выполнена на микроэлектронной элементной базе в неразборных блоках. Относительно низкий профессиональный уровень персонала, обслуживающего ТРЦ, и отсутствие технических средств в контрольно-измерительных пунктах (КИП) дистанций автоматики и телемеханики вызывают трудности в обслуживании приемо-передающей аппаратуры. Поэтому требуется значительное время на выявление и устранение неисправности и на ремонт, а это - дополнительные экономические затраты.

В этой связи одним из направлений совершенствования функционирования устройств ЖАТ является модернизация методов и средств диагностики аппаратуры.

Степень разработанности проблемы.

Значительный вклад в развитие теории и создание систем управления движением поездов внесли известные ученые A.M. Брылеев, П.Ф. Бестемьянов, И.В. Беляков, М.Н. Василенко, A.B. Горелик, И.Е. Дмитренко, B.C. Дмитриев, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, В.М. Лисенков, Б.Д. Никифоров, Н.Ф. Пенкин, E.H. Розенберг, В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, Д.В. Шалягин, В.И. Шаманов, A.A. Шишляков и другие.

Целью исследования является разработка и исследование тестового метода диагностирования аппаратуры ТРЦ, позволяющего устанавливать диагноз без

вскрытия диагностируемых блоков на основе сигнатурного анализа параметров контрольных откликов сигналов, посредством оригинального автоматизированного стенда диагностики приёмной аппаратуры ТРЦ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ методов диагностирования и основных отказов в работе путевого приемника (ПП) ТРЦ;

2. Разработать метод тестового диагностирования аппаратуры ТРЦ путем автоматизации получения параметров контрольных откликов сигналов и их последующего сравнения с помощью сигнатурного анализа;

3. Установить параметры откликов сигналов на выходе контрольных точек ПП ТРЦ при неисправном состоянии элементов;

4. Создать базу данных параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП при исправной и неисправной работе его элементов;

5. Разработать стенд, реализующий метод тестового диагностирования.

Объектом исследования является приёмо-передающая аппаратура ТРЦ,

предметом - методы и средства диагностирования аппаратуры ТРЦ.

Научная новизна результатов исследования, полученных автором диссертации, состоит в следующем:

1. Разработана методика, позволяющая определять глубину диагностирования ПП ТРЦ на основании вычисления коэффициента глубины поиска дефекта;

2. Получены зависимости параметров откликов сигналов с выходов контрольных точек ПП ТРЦ от конкретного вида неисправности;

3. Разработан тестовый метод диагностирования состояния аппаратуры ТРЦ, основанный на автоматическом определении технического состояния объекта диагностирования при детерминированном наборе контрольных точек и заданном значении глубины поиска дефекта;

4. Разработан алгоритм диагностирования ПП ТРЦ и его программно-аппаратная реализация, позволяющий устанавливать диагноз и указывать место локализации неисправности.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Установлена глубина поиска дефекта ПП ТРЦ при проведении тестового диагностирования.

2. Разработанный метод позволяет производить автоматическое диагностирование блока ПП без его вскрытия на основании идентификации параметров откликов сигнала на выходе имеющихся контрольных точек в условиях КИПа дистанций автоматики и телемеханики.

3. Стенд, разработанный для диагностики ПП ТРЦ, применяется в учебном процессе в СамГУПС.

4. Основные результаты, полученные в диссертационном исследовании, использованы в Проектном-конструкторском-технологическом бюро железнодорожной автоматики и телемеханики ОАО «РЖД» при разработке системы диагностики и мониторинга состояния технических средств в хозяйстве автоматики и телемеханики, а также для совершенствования процесса диагностики путевых приемников тональных рельсовых цепей в ОАО «Объединенные электротехнические заводы» (ОАО «ЭЛТЕЗА»).

Методология и методы исследований. В работе использованы цифровая обработка сигналов, методы физического и математического моделирования, численные методы расчета и анализа, натурные испытания.

Положения, выносимые на защиту.

1. Разработанный метод тестового диагностирования блока ЕЙ ТРЦ, позволяющий существенно упростить процесс диагностирования аппаратуры в условиях контрольно-измерительных пунктов дистанций автоматики и телемеханики;

2. Методика экспериментального моделирования и исследования неисправностей, возникающих в аппаратуре ТРЦ с помощью имитатора отказов ПП;

3. Программно-аппаратная реализация метода тестового диагностирования, позволяющая осуществлять автоматическое диагностирование без разбора исследуемого блока.

Достоверность научных положений подтверждается соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований и испытаниями в лабораторных условиях разработанных технических решений, результатами практического применения тестового метода диагностирования аппаратуры ТРЦ.

Личный вклад соискателя. Все результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в работе, получены автором самостоятельно. Статья [3] опубликована единолично. В работах опубликованных в соавторстве, личный вклад заключается в следующем: в статье [1, 7, 9, 10, 11, 12] предложен метод диагностики, разработана функция вычисления непараметрического коэффициента корреляции Спирмена для системы МАТЬАВ, получены графики сигналов с выходов контрольных точек путевого приемника ТРЦ, произведена оценка адекватности вычисления коэффициента. В статье [2] произведен анализ отказов возникающих в путевом приемнике ТРЦ, определено значение коэффициента глубины поиска неисправности при различном уровне деления исследуемого объекта диагностирования. В работах [4, 8] предложен способ реализации физического моделирования неисправностей в путевом приемнике ТРЦ с помощью имитатора отказов и применении машинной модели. В статьях [5, 6, 13] реализован метод обработки сигналов на выходе аппаратуры ТРЦ в системе МАТЬАВ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях и научных секциях кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» СамГУПС и «Автоматика, телемеханика и связь» Московского государственного университета путей сообщении (МИИТ),

на XXXVIII научной конференции студентов и аспирантов СамГУПС в г. Самара, научной конференции «Методы идентификации сложных технических систем» кафедры «Мехатроника автоматизированных производств» СамГУПС, I региональном молодежном форуме «Инновационные технологии повышения эффективности транспортных систем» СамГУПС, Международной научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» СамГУПС, и опубликованы в девяти печатных работах. По теме диссертации в 2012 г. был получен грант ОАО «РЖД» для молодых ученых на проведение научных исследований.

Реализация результатов работы. Предложенные в диссертационном исследовании результаты используется в «Проектно-конструкторско-технологическом бюро железнодорожной автоматики и телемеханики (ПКТБ ЦШ ОАО «РЖД»)» филиала ОАО «РЖД» и в ОАО «ЭЛТЕЗА». Стенд, разработанный на основе тестового метода диагностирования, используется в учебном процессе при преподавании дисциплин «Основы технической диагностики» и «Основы теории надежности» в ФГБОУ ВПО СамГУПС.

1. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ТОНАЛЬНЫХ РЕЛЬСОВЫХ ЦЕПЕЙ

АВТОБЛОКИРОВКИ

1.1 Приёмо-передающая аппаратура тональных рельсовых цепей

В настоящее время в России широко эксплуатируются системы АБ с ТРЦ [1, 2, 3], которые имеют ряд преимуществ перед числовыми кодовыми рельсовыми цепями (РЦ) и рельсовыми цепями с фазочувствительными приемниками:

- применение бесконтактной аппаратуры;

- повышенная помехоустойчивость;

- значительная экономия потребления электроэнергии;

- функционирование при наличии рельсовых линий (РЛ), построенных на основе цельносварных рельсовых плетей.

Учеными ВНИИЖТ совместно с КБ ЦШ и ГТСС были разработаны следующие системы с ТРЦ: ЦАБ-АЛСО, АБТс, АБТ и АБТМ, имеющими централизованное и децентрализованное размещение аппаратуры.

Система ЦАБ-АЛСО обеспечивает пропуск поездов по сигналам локомотивного светофора. В данной системе применяется аппаратура ТРЦ первого и второго поколения с несущими частотами 425, 475, 575, 725, 775 Гц. Основная часть аппаратуры размещается на постах ЭЦ смежных станций, благодаря чему повышается надежность работы устройств, улучшаются условия работы обслуживающего персонала и снижаются расходы на техническое обслуживание системы.

Система АБТ разрабатывалась для участков с номинальным и пониженным сопротивлением изоляции РЛ. Ее характерной особенностью является наличие изолирующих стыков на границах блок-участков и проходных светофоров. В этой системе применяется приемо-передающая аппаратура ТРЦ третьего поколения, которая размещается на перегоне в релейных шкафах сигнальных установок.

Система АБТ имеет децентрализованное размещение аппаратуры ТРЦ третьего и четвертого поколения с установкой проходных светофоров. В этой системе применяются ТРЦ с РЛ, построенными на основе цельносварных рельсовых плетей.

Основными особенностями системы АБТЦ являются наличие проходных светофоров, применение цельносварных рельсовых плетей и централизованное размещение приемо-передающей аппаратуры ТРЦ третьего поколения на постах ЭЦ.

В системах АБТ и АБТЦ [4] сигнал ТРЦ формируется посредством амплитудной манипуляции (AM) прямоугольными импульсами с частотой следования 8 или 12 Гц и несущей сигнала на частотах 420,480, 580, 720 и 780 Гц.

Подключение путевых генераторов (ГП) и ПП к РЛ осуществляется через устройства согласования и защиты, содержащими, в частности, полосовые фильтры и согласующие трансформаторы.

На Рисунке 1.1 представлена схема расположения приемо-передающей аппаратуры ТРЦ на перегоне.

Один ГП является общим для двух смежных ТРЦ (формирует сигнал с частотой несущей 480 Гц и частотой манипуляции 8 Гц).