автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Цифровое устройство обработки сигналов автоматической локомотивной сигнализации повышенной помехозащищенности

На правах рукописи

ЮСУПОВ Руслан Рифович

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ

Специальность 05.13.05 - «Элементы и устройства вычислительной техники и

систем управления»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САМАРА 2003

Работа выполнена на кафедре «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» Самарской государственной академии путей сообщения (СамГАПС).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент ЛЕУШИН Виталий Вениаминович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ВАСИН Николай Николаевич

кандидат технических наук, доцент, член-корреспондент Международной Академии Информатизации Качур Валерий Иосифович

Ведущая организация:

Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи

Защита диссертации состоится ««^» заседании диссертационного совета К218.011.01

2003 г. в //

на

при Самарской

государственной академии путей сообщения по адресу 443066, г. Самара, 1-й Безымянный пер., 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарской государственной академии путей сообщения. Автореферат разослан «

2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К218.011.01 кандидат технических наук, доцент

В. С. Целиковская.

© Самарская государственная академия путей сообщения, 2003

2ооз-А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи со структурным реформированием железнодорожного транспорта значительные усилия направлены на решение задач повышения эффективности работы железных дорог, снижение затрат на перевозки грузов и обеспечение безопасности движения поездов. Одним из направлений в решении этих задач является комплексное применение средств железнодорожной автоматики на базе микропроцессорной техники.

Важную роль в процессе интервального регулирования движения поездов (ИРДГТ) и обеспечении его безопасности играют системы автоматической локомотивной сигнализации (АЛС). Наиболее распространенной на сети железных дорог России является система АЛСН, функции приема и обработки сигналов которой реализованы во внедряемых в настоящее время комплексных локомотивных устройствах безопасности КЛУБ и КЛУБ-У, выполненных на микропроцессорной элементной базе.

Система АЛСН по ряду своих технических характеристик не соответствует современным требованиям, предъявляемым к системам ИРДП. Амплитудная манипуляция и числовой код, применяемые в ней, характеризуются низкой помехозащищенностью. Эксплуатация АЛСН на практике сопряжена со значительным количестве сбоев в ее работе, что приводит к задержкам в движении поездов и снижению безопасности движения. Однако эксплуатация АЛСН будет продолжаться в связи с широкой распространенностью, а также невозможностью и экономической нецелесообразностью быстрой и повсеместной замены на современную систему АЛС-ЕН. Поэтому усовершенствование системы АЛСН с целью повышения устойчивости ее работы является актуальной задачей.

Исследованию и разработке цифрового устройства обработки сигналов АЛСН повышенной помехозащищенности, предполагающему решение комплекса вопросов с единых методологических позиций, посвящена настоящая диссертация.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.Петербург А ,

ОЭ 100$' ак Ш I ................... .■!■>■

Необходимость создания цифрового устройства обработки сигналов АЛСН повышенной помехозащищенности, наиболее полно отвечающего условиям применения на железнодорожном транспорте, диктуется практикой. Работа по теме проводилась в соответствии с «Программой технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на период 2002-2005 г.г.», утвержденной постановлением расширенного заседания Коллегии МПС России от 25-26 декабря 2001 г. №20.

Исходной основой диссертации являются:

Теоретические и прикладные исследования по проектированию и модернизации систем АЛС д. т. н., профессоров Брылеева А. М., Лисенкова В. М., Кравцова Ю. А., Шалягина Д. В., Бестемьянова П. Ф., Малай Г. П., д. т. н. Белякова И. В., к. т. н., доцентов Леушина В. Б., Вековищева А. В., Иваненко Ю. М., к. т. н. Дмитриева В. С., Розенберга Е. Н., Пырова А. Е. и др.

Цель и задачи исследования. Цель работы - разработка цифрового локомотивного устройства обработки сигналов АЛСН повышенной помехозащищенности и на этой основе улучшение технико-экономических показателей системы и повышение безопасности движения железнодорожного транспорта. Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:

1) разработка функциональной схемы цифрового локомотивного устройства обработки сигналов АЛСН повышенной помехозащищенности;

2) исследование помехозащищенности существующего и разработанного локомотивных устройств обработки сигналов АЛСН при воздействии аддитивных помех:

- флуктуационных;

- импульсных;

- синусоидальных;

3) исследование влияния характеристик функциональных элементов разработанного локомотивного устройства обработки сигналов АЛСН на его помехозащищенность.

Методы исследования. В работе использованы экспериментальные методы исследования импульсных помех от тягового тока в канале АЛСН, нелинейные методы обработки сигналов систем передачи дискретных сообщений, элементы теории вероятности и математической статистики, теории планирования экспериментов, а также методы имитационного моделирования.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) получена математическая модель движения поездов по участку при наличии сбоев в работе АЛС с автостопным торможением, в которой определены условия задержки поездов и показана существенная зависимость пропускной способности от устойчивости работы АЛС;

2) разработана математическая модель импульсных помех от постоянного тягового тока в каналах АЛС, учитывающая взаимосвязь между амплитудами следующих друг за другом импульсов помехи, а также взаимосвязь амплитуды импульса с его длительностью и длительностью последующего интервала;

3) предложена новая методика нелинейной обработки сигналов АЛСН, позволяющая за счет применения схемы ШОУ с динамическим порогом ограничения и устройства динамической компенсации синусоидальных помех значительно повысить помехозащищенность устройства обработки сигналов АЛСН к воздействию как гауссовых, так и сильных негауссовых помех импульсного и синусоидального характера;

4) разработана функциональная схема нелинейного устройства, реализующего предложенный способ обработки сигналов АЛСН и обладающего значительно более высокой помехозащищенностью в сравнении с применяемым в настоящее время в КЛУБ и КЛУБ-У устройством обработки сигналов АЛСН;

5) разработаны имитационные модели синусоидальных помех от ЛЭП и импульсных помех от тягового тока в каналах АЛС, а также имитационные модели существующего устройства обработки сигналов АЛСН, применяемого в КЛУБ и КЛУБ-У, и нелинейного устройства, позволяющие в динамике исследовать влияние указанных видов помех на функционирование данных устройств.

Практическое значение работы заключается в том, что разработанное нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН, обладающее за счет использования нелинейной обработки более высокой помехозащищенностью к воздействию флуктуационных, импульсных и синусоидальных помех в сравнении с применяемым в настоящее время в КЛУБ и КЛУБ-У устройством, позволяет повысить устойчивость работы системы АЛСН.

Реализация результатов работы. Результаты исследований использованы во ВНИИАС МПС России при выполнении НИОКР по темам 1422 «Усовершенствованное приемное устройство сигналов АЛС для аппаратуры КЛУБ» и 1509 «Оборудование специального самоходного подвижного состава системами безопасности», а также при модернизации серийно выпускаемого оборудования № 36991-00-00 «Устройство безопасности комплексное локомотивное унифицированное КЛУБ-У» и № 36993-00-00 «Аппаратура системы обеспечения безопасности движения специального самоходного подвижного состава I категории КЛУБ-УП». Результаты работы используются в учебном процессе СамГАПСа при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ, а также при чтении лекций по курсам, связанным с элементами автоматики и вычислительной техники.

Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на третьей научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Москва, 2000 г.) и Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного

транспорта» (Екатеринбург, 2003 г.), а также на межкафедральных семинарах СамИИТа, СамГАПСа и кафедре «Автоматика и телемеханика РГОТУПСа.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 печатных работах, из которых одно авторское свидетельство на полезную модель и два положительных решения по заявкам.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит ю введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы - 162 страницы, в том числе 36 иллюстраций, 15 таблиц, список литературы из 100 наименований, 4 приложения на 22 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи диссертационного исследования, обоснованы научная новизна и практическая ценность диссертационной работы, приводится краткий обзор содержания.

Первая глава содержит анализ функционирования системы АЛСН, условий и особенностей ее эксплуатации.

Системы АЛС представляют собой комплекс технических средств, автоматически осуществляющих передачу от напольных к локомотивным устройствам информации об условиях движения и отображающих ее на локомотивном индикаторе.

Наиболее широко распространенная в настоящее время числовая кодовая система АЛСН характеризуется низкой помехозащищенностью в условиях действия в индуктивно-рельсовой линии комплекса интенсивных помех, разнообразных по происхождению и характеру.

Анализ влияния сбоев в работе систем АЛС на процесс движения поездов показал, что автостопное торможении поездов, обусловленное сбоями в работе АЛС в результате действия помех, вызывает значительные временные задержки поездов и существенное снижение пропускной способности участков железных дорог. Так, остановка на перегоне одного поезда вследствие сбоя в работе системы АЛС приводит к снижению пропускной способности на один поезд в сутки. Бели же на перегоне имеется участок с наличием интенсивных помех,

вызывающих сбой в работе системы АЛС и остановку каждого из деижущихся по нему поездов, то величина суммарной задержки поездов может составлять до нескольких часов. При интенсивном движении поездов по перегону с таким участком происходит снижение его пропускной способности практически вдвое.

Анализ статистики сбоев в работе системы АЛСН на локомотивах, оборудованных устройствами КЛУБ и КЛУБ-У, по локомотивному депо Москва-3 за 2001 г. показал, что на один локомотив приходится в среднем 0,38 сбоев в месяц. При этом подавляющее большинство сбоев имеет характер смены показания локомотивного светофора на белый огонь. Трансформация кодовых комбинаций АЛСН наблюдается редко, причем смены показаний локомотивного светофора на более разрешающее не отмечалось. Таким образом, эксплуатация системы АЛСН сопряжена со значительным количеством сбоев в ее работе.

Для повышения устойчивости работы АЛСН целесообразной представляется разработка цифрового локомотивного устройства обработки сигналов АЛСН с повышенной помехозащищенностью для применения в составе аппаратуры КЛУБ и КЛУБ-У, позволяющего уменьшить мешающее влияние помех и тем самым снизить количество сбоев в работе системы.

Оценка качества разработанного устройства делает актуальной задачу сравнительного исследования его помехозащищенности и помехозащищенности существующего устройства. Традиционные методы исследования связаны с определенными трудностями, т. к. возникает необходимость в проведении значительного объема статистических экспериментов на физических объектах с учетом большого количества факторов, в том числе случайных. Это, в свою очередь, требует зшчительных затрат времени и средств. Кроме того, в этом случае затруднен контроль условий проведения экспериментов. Поэтому необходимо применение таких методов исследования локомотивных устройств обработки сигналов АЛСН,

которые позволили бы решить эту задачу с высокой эффективностью и минимальными затратами.

Вторая глава посвящена анализу функционирования существующего устройства обработки сигналов АЛСН и разработке функциональной схемы устройства повышенной помехозащищенности. Кроме того, в ней представлен метод исследования помехозащищенности устройств, в качестве которого выбран метод имитационного моделирования на ЭВМ, и разработаны имитационные модели существующего и разработанного устройств обработки сигналов АЛСН.

Функциональная схема существующего устройства представлена на рис. 1, где ПК 1 и ПК2 - локомотивные приемные катушки; С - сумматор; ПФ -полосовой фильтр; АД - амплитудный детектор; РУ — пороговое решающее устройство; БВП - блок вычисления «плавающего» порога; БОЧ - блок ограничения чувствительности; ЗД - блок защиты от «дребезга» (кратковременного включения и выключения РУ).

Рис. 1. Функциональная схема существующего устройства обработки сигналов АЛСН

Как следует ш рисунка, существующее устройство осуществляет линейную обработку сигналов АЛСН, неэффективную при воздействии негауссовых (импульсных, синусоидальных) помех. Вместе с тем, для канала АЛСН характерно именно наличие интенсивных негауссовых помех. Следовательно, целесообразно повышать устойчивость устройства к воздействию этих видов помех.

Исследования последних лет показывают, что для повышения помехоустойчивости систем передачи дискретной информации (какой является

и АЛСН) в условиях воздействия негауссовых помех необходимо использовать нелинейную обработку в одном или нескольких сечениях устройства обработки сигналов системы.

Анализ нелинейных методов обработки сигналов систем передачи дискретной информации показывает, что в устройствах обработки амплигудно-манипулированных сигналов для подавления импульсных помех наиболее оптимальны бланкирующая система и схема ШОУ (широкая полоса-ограничитель-узкая полоса).

Использование на практике бланкирующего устройства вызывает трудности вследствие широкого динамического диапазона сигнала АЛСН (до 30 дБ). Поэтому было принято решение применить в разрабатываемом устройстве обработки сигналов АЛСН схему ШОУ. Для эффективного подавления схемой ШОУ импульсной помехи и исключения подавления сигнала АЛСН в ограничителе необходимо динамическое управление порогом ограничения в зависимости от уровня принимаемого с иг тала.

Анализ существующих способов защиты локомотивных устройств АЛСН от воздействия синусоидальных помех показал недостаточную эффективность предлагавшихся ранее способов защиты и наличия у них существенных недостатков, в основном связанных с их практическим применением. Это обуславливает необходимость разработки эффективного и в то же время не требующего внесения изменений в существующую аппаратуру способа защиты от синусоидальных помех.

Влияние синусоидальной помехи сказывается в появлении на выходе амплитудного детектора постоянной составляющей, вызванной напряжением помехи, вследствие чего в интервалах сигнала его огибающая может превышать порог сравнения решающего устройства, что вызовет ошибки. Компенсировать эту составляющую можно путем измерения минимальных значений огибающей в интервалах сигнала и последующего вычитания этих значений из напряжения огибающей. Таким образом возможна динамическая компенсация синусоидальной помехи.

и

В соответствии с изложенными выше соображениями разработана функциональная схема нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН с применением схемы ШОУ с динамическим порогом ограничения и устройства динамической компенсации синусоидальных помех, представленная на рис. 2.

В сравнении с существующим устройством, добавлены блоки широкополосного полосового фильтра ШПФ, управляемого амплитудного ограничителя БАО, измерения минимумов-и максимумов огибающей БИМ и вычитающего устройства ВУ. Остальные блоки аналогичны соответствующим блокам существующего устройства.

БАО имеет два входа. На первый вход (Вх1) подается сигнал с выхода ШПФ. На второй вход (Вх2) поступает сигнал со второго выхода БИМ, представляющий собой измеренные значения максимумов огибающей, по которому вычисляется динамический порог ограничения.

ПК 1

а

ПК 2

ОТ

1ШМ

Bxlr

БАО

ПФ-»АД

Вх2

Вых2

ВУ

БВП

а

—г|шмУ

РУ

БОЧ

зд

к дешифратору

Вых 1

Рис. 2. Функциональная схема нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН

На вход «+» ВУ поступает огибающая сигнала с выхода АД. На вход «-» поступает сигнал с первого выхода БИМ, представляющий собой измеренные значения минимумов огибающей, и вычитается из огибающей.

Значения максимумов и минимумов огибающей определяются внутри «скользящих» окон длительностями соответственно:

= ^яск (Г«и + 0>

п™,=кшЛтш +гш);

где Киск—коэффициент искажения временных параметров кодовых комбинаций АЛСН(ЯИс=1,5);

тт - наибольшая длительность импульса кодовой комбинации Ж трансмиттера КПТ-7,9 (гш= 0,6 с);

тпп - длительность переходных процессов в ШПФ и ПФ (гШ1 = 0,06 с); тш - наибольшая длительность интервала кодовых комбинаций Ж и 3 трансмиттера КПТ-7,9 (гнн =0,79 с).

В настоящее время во многих областях науки и техники широкое применение в решении задач разработки и исследования сложных процессов и систем получило имитационное моделирование. Имитационные модели, применяемые как средства постановки экспериментов, представляют собой модели типа так называемого «черного ящика». Они обеспечивают выдачу выходного сигнала системы, если на ее взаимодействующие подсистемы поступает входной сигнал. Имитационные модели не способны формировать свое собственное решение в том виде, в каком это имеет место в аналитических моделях, а могут лишь служить в качестве средства для анализа поведения системы в условиях, определяемых экспериментатором. Поэтому для получения необходимой информации или результатов необходимо осуществлять «прогон» имитационных моделей, а не «решать» их.

Применение имитационного моделирования при исследовании помехозащищенности существующего и нелинейного устройств обработки сигналов АЛСН в условиях воздействия разнообразных помех представляется целесообразным по следующим причинам:

- аналитические методы исследования столь сложны и трудоемки, что имитационное моделирование дает более простой способ решения задачи;

- кроме оценки показателей помехозащищенности желательно осуществить на имитационной модели наблюдение за ходом процесса функционирования отдельных элементов устройств;

- постановка контролируемых сравнительных экспериментов по исследованию помехозащищенности устройств в реальных условиях требует значительных материальных и временных затрат.

При статистическом исследовании существующего и нелинейного устройств качестве показателей их помехозащищенности приняты вероятность

ошибки вида «ложная тревога» Рт вероятность ошибки вида «пропуск цели» -Рпроп и средняя по всем символам вероятность ошибки Рош, относящиеся к обработке элементарного дискретного символа.

Разработка имитационных моделей устройств осуществлялась в соответствии с принципом визуального программирования путем замены функциональных блоков устройств их имитационными моделями с сохранением функциональных связей между ними.

Одним из важных этапов имитационного моделирования можно назвать описание внешних воздействий, оказывающих влияние на функционирование исследуемых устройств. Для локомотивных устройств обработки сигналов АЛСН такими воздействиями, от которых зависит качество их функционирования, являются сигнал и различные помехи, действующие в ИРЛ. Сложность описания внешних воздействий вызывает необходимость также разработки их имитационных моделей, пригодных для сравнительного исследования устройств.

В третьей главе решаются задачи разработки имитационных моделей внешних воздействий на локомотивные устройства обработки сигналов АЛСН.

Как известно, в канале АЛСН действует комплекс помех флуктуационного, импульсного и синусоидального характера различного происхождения. Наибольшей интенсивностью отличаются флуктуационные и импульсные помехи от постоянного тягового тока и синусоидальные помехи от высоковольтных ЛЭП. Кроме того, для сравнительного исследования помехозащищенности устройств необходим полезный сигнал.

В качестве полезного сигнала выбрана последовательность прямоугольных импульсов с периодом Тс = 0,24 с и скважностью 2 с заполнением импульсов гармонической несущей на частоте 50 Гц. Длительность импульсов и интервалов сигнала равна длительности короткого интервала кодовой комбинации «3» АЛСН. Такая форма сигнала выбрана для уменьшения объема проводимых экспериментов и возможности сопоставления полученных данных с результатами теоретических исследований.

Флуктуационные помехи от тягового тока при отсутствии импульсных

помех являются стационарным процессом, мгновенные значения амплитуды

которого распределены по нормальному закону. Анализ амплитудных спектров

флу югу анионных помех показал, что энергия помех распределена относительно

равномерно в диапазоне частот до 1000 Гц. Поэтому в исследовании моделью ,

флуктуационной помехи является процесс с нормальным распределением

мгновенных значений и равномерной спектральной плотностью мощности во

всем диапазоне частот (белый шум). ,

Влияние ЛЭП на АЛС можно определить как результат прямого влияния ,

на ПК и косвенного - через раму локомотива. Для разработки имитационных моделей помех от прямого и косвенного влияния ЛЭП использованы методики аналитического исследования этих помех.

На рис. 3 представлен график э.д.с. Епр помехи на выходе обоих ПК при скорости движения локомотива 20 м/с, полученный с помощью разработанной I

имитационной модели помехи прямого влияния трехфазной ЛЭП с 1

горизонтальным расположением проводов, поскольку такая ЛЭП оказывает наибольшее влияние на локомотивные устройства обработки сигналов АЛСН. Из графика видно, что под проводами ЛЭП имеют место минимумы э.д.с. помехи, поскольку в этих местах разница в фазах и уровнях э.д.с. помехи в левой и правой ПК минимальна и при встречном включении ПК их сумма близка к нулю.

На рис. 4 представлен график э.д.с. -Е^свь наводимой посредством косвенного влияния в одной ПК при движении локомотива под ЛЭП со 1

скоростью 20 м/с, полученный с помощью разработанной имитационной модели помехи косвенного влияния трехфазной ЛЭП с горизонтальным :

расположением проводов. Из него видно, что при прохождении центра рамы локомотива непосредственно под проводами ЛЭП имеют место снижения '

уровня э.д.с. вследствие частичной взаимокомпенсации токов в продольных и поперечных балках рамы локомотива.

Ю

Т 1 г

и с Рис. 3. График э.д.с. помехи прям ого влияния ЛЭП на выходе обоих ПК

с

Рис. 4. График э.д.с. помехи от косвенного влияния ЛЭП в одной ПК Импульсные помехи от тягового тока не поддаются теоретическим исследованиям, поэтому единственным методом их исследования является экспериментальный, подразумевающий регистрацию, обработку и анализ исследуемого процесса.

Регистрация помех осуществлялась на участках Куйбышевской и Московской железных дорог с электротягой постоянного тока на локомотивах серии ВЛ-10У, ведущих составы массой от 1 тыс. до 5 тыс. т. Временные выборки охватывают все характерные режимы движения поезда, вызванные переключениями схем управления тяговыми двигателями локомотива (в том числе при рекуперации), набором и сбросом позиций контроллера машиниста; боксованием локомотива, движением по стрелкам и боковой качкой локомотива, проездом изолирующих стыков, а также диапазон изменений величины тягового тока от 0 до 2000 А. Примеры реализаций импульсных помех представлены на графиках рис. 5-6.

Анализ реализаций помех позволяет предположить, что существует взаимосвязь между амплитудами следующих друг за другом в пачке импульсов

помехи, а также между амплитудами импульсов и длительностями импульсов и межимпульсных интервалов. Например, за импульсами большой амплитуды часто непосредственно следуют импульсы противоположной полярности с меньшей амплитудой и длительностью; импульсы с высокой амплитудой зачастую расположены на примерно одинаковом расстоянии друг от друга по оси времени.

Рис. 5. График реализации импульсной помехи

Рис. 6. График реализации импульсной помехи На гистограмме распределения амплитуд импульсов помехи (рис. 7) можно отметить области часто встречающихся значений амплитуд. Если выделить в области значений амплитуд N подобластей, то импульсную помеху можно представить как систему с N дискретными состояниями, где каждому из состояний соответствует наличие импульса, амплитуда которого попадает в ту или иную подобласть. Последовательность переходов системы из одного

состояния в другое в первом приближении может быть представлена однородной односвязной марковской цепью, дискретной по состояниям и по времени. В качестве параметров, характеризующих л-ое состояние системы, будут выступать амплитуда импульса £/им я, его длительность г„м „ и длительность интервала гин„, следующего за данным импульсом до следующего импульса.

-50 -45 -ад -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

£4ж В

Рис. 7. Гистограмма распределения амплитуд импульсов помехи от постоянного тягового тока

Марковская цепь характеризуется вектором начальных состояний Р0 и матрицей перехода Р:

р0=Ы0) - Л

' Ри Р\2 ••• PlN^

Р21 ргг ... p2N

Р =

Pn 1 PN 2

Pnn

где р") - безусловная вероятность нахождения системы в /-ом начальном состоянии; -условные вероятности перехода системы из /-го состояния ву-ое состояние (для однородной цепи Маркова вероятности ри не зависят от времени).

Область значений амплитуд импульсов была разбита на Л' = 5 подобластей, границы которых представлены в табл. 1. Соответственно, система имеет пять состояний. В каждом из состояний определены средние значения амшшуд импульсов йтп, длительностей импульсов гимл и длительностей интервалов ттп, следующих за им пульсами. Их величины приведены в табл. 2.

Таблица 1

Границы подобластей распределения амплитуд импульсов

Подобласть Границы подобласти, В

1 от-1,7 до -4,0

2 от —4,0 до -7,0

3 от-13,0 до-17,0

4 от 1,7 до 3,5

5 от 3,5 до 9,0

Таблица 2

Средние значения параметров им пульс ной помехи

Состояние, «л ^им п д Гимя, мс Г"нл, мс

1 -2,45 1,62 227,0

2 -5,29 5,95 265,8

3 -15,56 6,57 15,8

4 2,29 1,67 175,1

5 5,37 4,50 73,1

Анализ реализаций помехи позволил установить, что вектор начальных состояний системы и матрица перехода имеют ввд:

Р0 = (ОДЗ 0,36 0,10 0,30 0,11);

/п Л1 П1П 1-. П/- П 1<Г ллЛ

Р =

0,43 0,19 0,06 0,26 0.06

0,22 0,36 0,04 0,30 0,08

0,14 0,02 0,09 0,54 0,21

0,14 0,18 0,11 0,46 0,11

0,14 0,16 0,06 0,37 0,27

На рис. 8 представлен фрагмент импульсной помехи, полученный с помощью реализованной на ЭВМ математической модели помехи. Из графика видно, что за импульсами с амплитудой -15,56 В следуют импульсы с амплитудой 2,29 В, чего и следовало ожидать исходя из матрицы перехода. Наиболее частыми являются импульсы с амплитудой 2,29 В, а наиболее редкими - импульсы с амплитудой-15,56 В.

031

ь1!

(, С

Рис. 8. Фрагмент импульсной помехи

Разработанные имитационные модели полезного сигнала и помех в совокупности с имитационными моделями существующего и нелинейного устройств обработки сигналов АЛСН позволяют решить задачу сравнительного исследования помехозащищенности этих устройств.

В четвертой главе приводятся результаты статистического исследования существующего и нелинейного устройств обработки сигналов АЛСН на ЭВМ и опытной эксплуатации нелинейного устройства. Рассмотрены вопросы стратегического и тактического планирования статистических экспериментов на ЭВМ.

Результаты экспериментального исследования на ЭВМ помехозащищенности устройств при воздействии аддитивных флуктуационных помех представлены на графике рис. 9, где Рвш - теоретическая вероятность ошибки при линейной некогеренгной обработке амгеплудно-манипулированного сигнала; Р щ ош - полученная экспериментально

/

вероятность ошибки для существующего устройства; Рна ош - полученная экспериментально вероятность ошибки для нелинейного устройства.

Эксперименты показали, что помехозащищенность нелинейного устройства при воздействии белого гауссова шума в 2-3 раза выше, чем существующего.

10"'

10 ,, 4 Б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 А2

Рис. 9. Зависимости вероятности ошибки от отношения сигнал/помеха (белый гауссов шум)

Результаты экспериментального исследования помехозащищенности устройств при воздействии аддитивных импульсных помех от тягового тока представлены на рис. 10.

При воздействии импульсной помехи от тягового тока нелинейное устройство обладает в 2-4 раза более высокой помехозащищенностью, чем -существующее.

Экспериментальное исследование помехозащищенности устройств при воздействии аддитивных синусоидальных помех от ЛЭП показало, что нелинейное устройство позволило значительно (в 1,5-2 раза) снизить протяженность зоны мешающего влияния ЛЭП.

приемного тракта

Эксперименты по исследованию влияния величины относительного порога решающего устройства на помехозащищенность нелинейного устройства при воздействии флуктуационных и импульсных помех показали нецелесообразность изменения величины порогового уровня ввиду незначительности возможного выигрыша в помехозащищенности.

Испытания нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН в условиях опытной эксплуатации показали значительное (в 2-2,5 раза) снижение количества сбоев в работе АЛСН. При этом практически полностью были исключены сбои в местах пересечений железнодорожных линий с высоковольтными ЛЭП.

22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные и практические результаты диссертации состоят в следующем:

1. По результатам проведенного анализа нелинейных и адаптивных методов обработки сигналов систем передачи дискретной информации предложена методика нелинейной обработки сигналов АЛСН с применением схемы ШОУ с динамическим порогом ограничения и устройства динамической компенсации синусоидальных помех и разработана функциональная схема нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН, реализующего данную методику.

2. В результате экспериментального исследования импульсных помех от постоянного тягового тока разработана математическая модель импульсных помех, в которой учитываются взаимосвязь между амплитудами следующих друг за другом импульсов помехи, а также взаимосвязь амплитуды импульса с его длительностью и длительностью последующего интервала.

3. Разработаны имитационные модели существующего и нелинейного устройств обработки сигналов АЛСН, а также имитационные модели полезного сигнала, синусоидальных помех от ЛЭП и импульсных помех от постоянного тягового тока, позволяющие в динамике исследовать функционирование указанных устройств в условиях действия данных помех, а также других возмущающих факторов.

4. Проведенные эксперименты показали: при воздействии флуктуационной помехи (нормального белого шума) нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН в равных условиях обеспечивает в 2-3 раза более высокую помехозащищенность по сравнению с существующим; в случае воздействия импульсных помех нелинейное устройство имеет помехозащищенность в 2-4 раза большую, чем существующее; применение нелинейного устройства позволяет значительно (в 1,5-2 раза) уменьшить протяженность зоны мешающего влияния высоковольтной ЛЭП. При этом

наименьшее влияние ЛЭП наблюдается при перпендикулярном пересечении ЛЭП и ж. д. линии.

5. Показана нецелесообразность изменения величины относительного порогового уровня решающего устройства в нелинейном устройстве обработки сигналов АЛСН ввиду незначительности возможного выигрыша в его помехозащищенности.

6. Опытная эксплуатация показала, что применение нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН позволяет снизить количество сбоев в работе системы АЛСН в 2-2,5 раза и практически исключить случаи сбоев в местах пересечения железнодорожных путей с высоковольтными ЛЭП.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б. Адаптивная компенсация в приемном тракте канала АЛС / Третья научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте». - Москва: МИИТ, 2000. - С. 8.

2. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б. Метод адаптивной компенсации помех в приемном тракте канала АЛС / Межвузовский сб. науч. труд. «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта». - Самара: СамИИТ, 2000.-С. 39-41.

3. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б., Дудина Н. Е., Вековищев А. В. Метод исследования параметров импульсных помех в каналах АЛС / Межвузовский сб. науч. труд, с междунар. уч. «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». - Самара: СамИИТ, 2001.-С. 139-141.

4. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б., Дудина Н. Е. Об одном методе статистического анализа параметров импульсных помех в каналах АЛС / Межвузовский сб. науч. труд, с междунар. уч. «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». - Самара: СамИИТ, 2001. - С. 142-144.

5. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б. Об одном способе борьбы с импульсными помехами в каналах автоматической локомотивной сигнализации / Межвузовский сб. науч. труд, с междунар. уч. «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». - Самара: СамИИТ, 2002. - С. 158-160.

6. Юсупов Р. Р. Расчет задержек в движении поездов, вызываемых сбоями в работе автоматической локомотивной сигнализации / Межвузовский

P15 0 16^oq3?"a;

i

сб. науч. труд, с междунар. уч. «Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». - Самара: СамИИТ, 2002. - С. 160-163.

7. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б. Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации. Свидетельство на полезную модель № 16121 от 10.12.2000 г., выдано Российским агентством по патентам и товарным знакам.

8. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б., Гуменников В. Б., Мягков А. В. Установка для демонстрации работы и функциональных возможностей системы автоматической локомотивной сигнализации единого ряда непрерывного действия. Положительное решение по заявке № 2003117133 от 01.07.2003 г.

9. Юсупов Р. Р., Леушин В. Б., Блачев К. Э., Зорин В. И. Приемное устройство автоматической локомотивной сигнализации. Положительное решение по заявке № 2003123230 от 22.08.2003 г.

10. Юсупов Р. Р. Марковская модель импульсной помехи от постоянного тягового тока электроподвижного состава / Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта». - Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - С. 26-31.

Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю кандидату технических наук, доценту Леушину В. Б.

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ПОВЫШЕННОЙ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники систем управления

Отпечатано в Самарской государственной академии путей сообщения,

ЮСУПОВ РУСЛАН РИФОВИЧ

Подписано в печать 16.09.03. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Печать оперативная. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № 115.

г. Самара, Заводское шоссе, 18.

- стр. ВВЕДЕНИЕ.Л7:.

1. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЛОКОМОТИВНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

1.1. Особенности функционирования системы АЛСН.

1.2. Анализ влияния сбоев в работе систем АЛ С на процесс движения поездов.

1.2.1. Одиночные сбои с автостопным торможением.

1.2.2. Постоянные сбои с автостопным торможением.

1.3. Анализ сбоев кодовых комбинаций АЛСН устройств КЛУБ и КЛУБ-У.

1.4. Формулировка задач исследования.

1.5. Выводы по главе.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКОМОТИВНЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АЛСН

2.1. Анализ алгоритма функционирования существующего устройства обработки сигналов АЛСН.

2.2. Нелинейные методы обработки сигналов систем передачи дискретной информации.

2.3. Анализ существующих способов защиты от воздействия помех в канале АЛСН.

2.3.1. Способы защиты от аддитивных импульсных помех.

2.3.2. Способы защиты от аддитивных синусоидальных помех.

2.4. Разработка функциональной схемы нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН.

2.5. Метод исследования локомотивных устройств обработки сигналов АЛСН.

2.6. Разработка имитационных моделей устройств обработки сигналов AJICH. ' 2.6.1. Имитационная модель существующего устройства

Г4 обработки сигналов AJ1CH.Т?.

2.6.2. Имитационная модель нелинейного устройства обработки сигналов AJICH.

2.7. Выводы по главе.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ЛОКОМОТИВНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АЛСН

3.1. Общие требования к моделям внешних воздействий.

3.2. Имитационная модель полезного сигнала.

3.3. Имитационная модель аддитивной флуктуационной помехи от тягового тока.

3.4. Имитационная модель аддитивных синусоидальных помех от ЛЭП.

3.4.1. Модель помехи прямого влияния ЛЭП на локомотивное устройство обработки сигналов АЛСН.

3.4.2. Модель помехи косвенного влияния ЛЭП на локомотивное устройство обработки сигналов АЛСН.

3.5. Имитационная модель импульсных помех от тягового тока.

3.6. Выводы по главе.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКОМОТИВНЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ АЛСН

4.1. Стратегическое и тактическое планирование экспериментов.

4.2. Исследование помехозащищенности устройств обработки сигналов АЛСН при воздействии аддитивных флуктуационных помех.

4.3. Исследование помехозащищенности устройств обработки сигналов AJICH при воздействии аддитивных импульсных помех.

4.4. Исследование помехозащищенности устройств обработки сигналов АЛСН при воздействии аддитивных синусоидальных помехГГ/.ТТ.

4.5. Влияние величины относительного порога решающего устройства на помехозащищенность нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН.

4.6. Результаты испытаний нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН в условиях эксплуатации.

4.7. Оценка результатов работы и рекомендации по их использованию

4.8. Выводы по главе.

В связи со структурным реформированием железнодорожного транспорта значительные усилия направлены на решение задач повышения эффективности работы железных дорог, снижение затрат на перевозки грузов и обеспечение безопасности движения поездов.

Одним из направлений в решении этих задач является комплексное применение средств железнодорожной автоматики на базе микропроцессорной техники [1].

Важную роль в процессе интервального регулирования движения поездов (ИРДГТ) и обеспечении безопасности этого движения играют системы автоматической локомотивной сигнализации (AJ1C) [2-6].

С 1994 г. по сети железных дорог России серийно внедряется комплексное локомотивное устройство безопасности (КЛУБ), выполненное на микропроцессорной элементной базе. Аппаратура КЛУБ соответствует современным техническим требованиям и сертифицирована. В 1999 г. завершены разработка и полный цикл испытаний унифицированной системы (КЛУБ-У) и начато ее серийное производство. В КЛУБ и КЛУБ-У реализованы функции приема информации по каналам эксплуатируемых в настоящее время систем автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН) и автоматической локомотивной сигнализации единого ряда непрерывного действия (АЛС-ЕН).

Система АЛСН по ряду своих технических характеристик не соответствует современным требованиям, предъявляемым к системам ИРДП. Амплитудная манипуляция и числовой код, применяемые в ней, характеризуются низкой помехозащищенностью, что проявляется в значительном количестве сбоев в работе системы и, как следствие, приводит к задержкам в движении поездов и повышению затрат на их ведение. Однако ее эксплуатация будет продолжаться в связи с широкой распространенностью, а также невозможностью и экономической нецелесообразностью быстрой и повсеместной замены на современную систему AJIC-EH. Поэтому возникает необходимость усовершенствования системы AJICH с целью повышения устойчивости ее работы.' . '

Повышение устойчивости работы AJICH в значительной мере связано с повышением достоверности передаваемой на локомотив по индуктивно-рельсовым линиям (ИРЛ) информации об условиях движения [3].

Индуктивно-рельсовые линии характеризуются значительными уровнями импульсных, флуктуационных и синусоидальных помех, разнообразных по происхождению [4-5, 7-8].

В этой связи целью данной работы является разработка локомотивного цифрового устройства обработки сигналов AJICH повышенной помехозащищенности и на этой основе улучшение технико-экономических показателей системы и повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Оценка качества разработанного устройства обработки сигналов AJICH делает актуальной задачу сравнительного исследования его помехозащищенности и помехозащищенности существующего устройства. Традиционные методы исследования связаны с определенными трудностями, т. к. возникает необходимость в проведении значительного объема статистических экспериментов на физических объектах с учетом большого количества факторов, в том числе случайных, что требует значительных затрат времени и средств. Кроме того, в этом случае затруднен контроль условий проведения экспериментов. Поэтому необходимо применение таких методов исследования локомотивных устройств обработки сигналов AJICH, которые позволили бы решить эту задачу с высокой эффективностью и минимальными затратами.

В соответствии с целью работы были поставлены и решались следующие задачи:

- разработка функциональной схемы цифрового локомотивного устройства обработки сигналов AJ1CH повышенной помехозащищенности;

- исследование помехозащищенности существующего и разработанного локомотивных устройств обработки сигналов АЛСН при воздействии аддитивных помех:

- флуктуационных;

- импульсных;

- синусоидальных;

- исследование влияния характеристик функциональных элементов разработанного устройства обработки сигналов АЛСН на его помехозащищенность.

В работе использованы экспериментальные и аналитические методы исследования импульсных помех от постоянного тягового тока в канале АЛСН и синусоидальных помех от высоковольтных линий электропередачи (ЛЭП), нелинейные методы обработки сигналов систем передачи дискретной информации и статистические методы исследования устройств обработки сигналов АЛСН путем моделирования на ЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель движения поездов по участку при наличии сбоев в работе АЛС с автостопным торможением, позволяющая определять условия задержки поездов на перегоне при автостопном торможении, и оценивать величины этих задержек.

2. На основе экспериментального исследования импульсных помех от постоянного тягового тока в каналах АЛС разработана их математическая модель, учитывающая взаимосвязь между амплитудами следующих друг за другом импульсов помехи, а также взаимосвязь амплитуды импульса с его длительностью и длительностью последующего интервала.

-83. Разработан новый способ нелинейной обработки сигналов АЛСН, позволяющий за счет применения схемы «широкая полоса-ограничитель-узкая полоса» (ШОУ) с динамическим порогом ограничения и устройства компенсации синусоидальных помех повысить помехозащищенность устройства обработки сигналов АЛСН к воздействию как гауссовых, так и сильных негауссовых помех импульсного и синусоидального характера.

4. Разработана функциональная схема нелинейного устройства, реализующего предложенный способ обработки сигналов АЛСН и обладающего значительно более высокой помехозащищенностью в сравнении с применяемым в настоящее время в КЛУБ устройством обработки сигналов АЛСН.

5. Разработаны имитационные модели синусоидальных помех от ЛЭП и импульсных помех от постоянного тягового тока в каналах АЛС, а также имитационные модели существующего устройства обработки сигналов АЛСН, применяемого в КЛУБ, и нелинейного устройства, позволяющие в динамике исследовать влияние этих видов помех на функционирование данных устройств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель импульсных помех от постоянного тягового тока в каналах АЛС, учитывающая взаимосвязь амплитуд следующих друг за другом импульсов помехи, а также взаимосвязь амплитуды импульса с его длительностью и длительностью последующего интервала.

2. Способ нелинейной обработки сигналов АЛСН с применением схемы ШОУ с динамическим порогом ограничения и устройства динамической компенсации синусоидальных помех.

3. Нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН, характеризующееся более высокой помехозащищенностью в сравнении с применяемым в настоящее время в КЛУБ и КЛУБ-У устройством.

4. Имитационные модели синусоидальных помех от ЛЭП и импульсных помех от постоянного тягового тока в каналах АЛС, а также имитационные модели существующего локомотивного цифрового устройства обработки сигналов АЛСН, применяемого в КЛУБ, и нелинейного устройства.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

1. Разработано нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН, обладающее за счет использования нелинейной обработки более высокой помехозащищенностью при воздействии флуктуационных, импульсных и синусоидальных помех в сравнении с применяемым в настоящее время в КЛУБ и КЛУБ-У устройством и позволяющее значительно повысить устойчивость работы системы АЛСН.

Все основные научные результаты и результаты статистического моделирования на ЭВМ, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично.

Результаты исследований использованы во ВНИИАС МПС России при выполнении НИОКР по темам 1422 «Усовершенствованное приемное устройство сигналов АЛС для аппаратуры КЛУБ» и 1509 «Оборудование специального самоходного подвижного состава системами безопасности», а также при модернизации серийно выпускаемого оборудования № 36991-00-00 «Устройство безопасности комплексное локомотивное унифицированное КЛУБ-У» и № 36993-00-00 «Аппаратура системы обеспечения безопасности движения специального самоходного подвижного состава I категории КЛУБ-УП». Результаты работы используются в учебном процессе СамГАПС при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ, а также при чтении лекций по курсам, связанным с элементами автоматики и вычислительной техники.

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 печатных работах, из которых одно авторское свидетельство на полезную модель и два положительных решения по заявкам.

Работа выполнена на кафедре «Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном транспорте» Самарской государственной академии путей сообщения.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы - 162 страницы, в том числе 36 иллюстраций, 21 таблица, список литературы из 100 наименований, 4 приложения на 22 страницах.

4.8. Выводы по главе флуктуационной помехи (нормального белого шума) нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН в равных условиях обеспечивает в 2-3 раза более prr * • гг.;

1. Проведенные эксперименты показали, что при воздействии f

Stj^r- i • г - 1 fit?'-- ■■ ■ • J--»- j.:: ; обеспечивает повышение помехозащищенности в 2-4 раза в сравнении с высокую помехозащищенность по сравнению с существующим.

2. В случае воздействия импульсных помех нелинейное устройство существующим.

ИЙЭФя* 3. Применение нелинейного устройства позволяет значительно (в 1,5

ЙЙф-' f -vl *;:

Jj'-.i ;

Й.-Г"'- -j

- ■

И1*--' •

- '-К

Й*-'• Й^'*- Г

S.V—-: j, л

В*?» й*-- г :

5. Опытная эксплуатация показала, что применение нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН позволяет снизить количество сбоев в

2 раза) уменьшить протяженность зоны влияния высоковольтной ЛЭП на обработку сигналов АЛСН. При этом наименьшее влияние наблюдается при перпендикулярном пересечении ЛЭП и ж. д. линии.

4. Показана нецелесообразность изменения величины относительного порогового уровня решающего устройства в нелинейном устройстве ввиду незначительности возможного выигрыша в его помехозащищенности. работе системы АЛСН в 2-2,5 раза и практически исключить случаи сбоев в местах пересечения железнодорожных путей с высоковольтными ЛЭП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный на основе разработанной математической модели движения поездов при наличии сбоев в работе АЛСН и статистики сбоев по локомотивному депо Москва-3 за 2001 г. анализ функционирования системы АЛСН показал необходимость усовершенствования цифрового локомотивного устройства обработки сигналов АЛСН, направленного на повышение его помехозащищенности.

2. По результатам проведенного анализа нелинейных методов обработки сигналов систем передачи дискретной информации разработан способ нелинейной обработки сигналов АЛСН с применением схемы ШОУ с динамическим порогом ограничения и устройства динамической компенсации синусоидальных помех, и разработана функциональная схема нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН, реализующего данный способ.

3. На основе экспериментального исследования импульсных помех от постоянного тягового тока разработана математическая модель импульсных помех, в которой учитываются взаимосвязь между амплитудами следующих друг за другом импульсов помехи, а также взаимосвязь амплитуды импульса с его длительностью и длительностью последующего интервала.

4. Разработаны имитационные модели существующего и нелинейного устройств обработки сигналов АЛСН, а также имитационные модели полезного сигнала, синусоидальных помех от ЛЭП и импульсных помех от постоянного тягового тока, позволяющие в динамике исследовать функционирование данных устройств в условиях действия указанных помех, а также других возмущающих факторов.

5. Проведенные на базе разработанных имитационных моделей статистические эксперименты показали: при воздействии флуктуационной помехи нелинейное устройство обработки сигналов АЛСН в равных условиях обеспечивает в 2-3 раза более высокую помехозащищенность по сравнению с существующим; в случае воздействия импульсных помех нелинейное устройство имеет помехозащищенность в 2-4 раза большую, чем существующее; применение нелинейного устройства позволяет значительно (в 1,5-2 раза) уменьшить протяженность зоны мешающего влияния высоковольтной ЛЭП. При этом наименьшее влияние ЛЭП наблюдается при перпендикулярном пересечении ЛЭП и ж. д. линии.

6. Эксперименты показали нецелесообразность изменения величины относительного порогового уровня решающего устройства в нелинейном устройстве обработки сигналов АЛСН ввиду незначительности возможного выигрыша в его помехозащищенности.

7. Опытная эксплуатация показала, что применение нелинейного устройства обработки сигналов АЛСН позволяет снизить количество сбоев в работе системы АЛСН в 2-2,5 раза и практически исключить случаи сбоев в местах пересечения железнодорожных путей с высоковольтными ЛЭП.

1. Программа технического и технологического перевооружения хозяйства сигнализации, централизации и блокировки железных дорог на период 2002-2005 г.г. Утверждена постановлением расширенного заседания Коллегии МПС России от 25-26 декабря 2001 г. №20.

2. Системы железнодорожной автоматики и телемеханики: Учеб. для вузов/ Ю. А. Кравцов, В. Л. Нестеров, Г. Ф. Лекута и др.; Под ред. Ю. А. Кравцова. М.: Транспорт, 1996 - 400 с.

3. Лисенков В. М. Теория автоматических систем интервального регулирования-М.: Транспорт, 1987 150 с.

4. Леушин В. Б. Автоматическая локомотивная сигнализация при наличии помех рельсовых цепей. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук— МИИТ, 1985.-353 с.

5. Пыров А. Е. Исследование функционирования автоматической локомотивной сигнализации для управления движением поездов на железных дорогах. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук МИИТ, 1975.-253 с.

6. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. МПС РФ. - М.: Транспорт, 1999.

7. Леушин В. Б. Особенности структур рельсовых цепей автоблокировки: Учебное пособие-Самара: СамИИТ, 1999.-96 с.

8. Иваненко Ю. М. Исследование влияния линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжения на приемные устройства автоматической локомотивной сигнализации. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук-Харьков, 1976.

9. Казаков А. А., Казаков Е. А. Автоблокировка, локомотивная сигнализация и автостопы: Учебник для техникумов ж.-д. трансп.- 7-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1980.- 360 с.

10. Путевая блокировка и авторегулировка : Учебник для вузов. Н. Ф. Котляренко, А. В. Шишляков, Ю. В. Соболев, И. 3. Скрыпин, В. А. Шишляков; Под ред. Н. Ф. Котляренко— 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1983.-408 с.

11. Автоматическая локомотивная сигнализация частотного типа повышенной помехозащищенности и значности АЛС-ЕН: Производственное издание/ В. М. Лисенков, Д. В. Шалягин, С. П.

12. Шурыгин, И. В. Беляков, П. Ф. Бестемьянов, А. В. Вековищев; Под ред. Г. Г. Баюшкиной- М.: Транспорт, 1990 48 с.

13. Мирсанов В.Д., Ушакова А.В. Эксплуатационные основы применения систем железнодорожной автоматики и телемеханики: Учебно-методическое пособие. Хабаровск: ДВГАПС, 1996.

14. В. М. Абрамов, JI. А. Мугинштейн, Б. Д. Никифоров, М. Д. Рабинович. Повышение надежности и перспективы развития микропроцессорных локомотивных систем управления и обеспечения безопасности движения поездов // Вестник ВНИИЖТ. 2002. № 5. С. 32.35.

15. А. Е. Пыров. Исследование источников помех в канале АЛСН.- Труды УЭМИИТа, 1974, вып. 42.- с. 95-97.

16. А. Е. Пыров. Исследование помех тягового тока в канале АЛС МИИТ, 1972, вып. 407.-с. 179-183.

17. Поздняков Л. Г. и др. Исследование влияния электрической тяги постоянного тока с рекуперацией на линии связи и автоматики. Омский ин-т инж. ж.-д. тр-та. Научные труды, т. 138, вып. 2, 1972 с. 47-54.

18. Шишляков А. В. Влияние тягового тока на работу устройств АЛС. «Автоматика, телемеханика и связь», № 8, I960 — с. 27-31.

19. А. Е. Пыров. Исследование асимметрии выходных напряжений при боковой качке локомотива МИИТ, 1973, вып. 409.- с. 163-166.

20. Марков А. М. Влияние высоковольтных линий электропередачи на локомотивные устройства АЛСН Труды ЦНИИ, 1976, вып. 560, с. 67-76.

21. Котляренко Н. Ф., Жох В. П., Иваненко Ю. М. Влияние линий электропередачи на приемные устройства АЛС.- «Автоматика, телемеханика и связь», 1975, № 12.- с. 15-17.

22. Соболев Ю. В., Жох В. П., Иваненко Ю. М. Исследование влияния высоковольтных линий на приемные устройства АЛС и РЦ. В книге: XII научно-технич. конф. кафедр БелИИЖТа и секций ДорНТО Белор. ж. д. (тезисы докл.). Гомель, 1975.-е. 197.

23. Теория передачи сигналов на железнодорожном транспорте: Учеб. для вузов ж.-д. трансп./ Г. В. Горелов, А. Ф. Фомин, А. А. Волков, В. К. Котов-М.: Транспорт, 1999.-415 с.

24. Коржик В. И. и др. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник/ Коржик В. И., Финк Л. М., Щелкунов К. Н.: Под ред. Л. М. Финка.- М.: Радио и связь, 1981.-232 с.

25. Теплов Н. Л. Помехоустойчивость систем передачи дискретной информации-М.: «Связь», 1964.-359 с.

26. Семерник М. Л., Шишляков А. В. Быстродействующая автоматическая локомотивная сигнализация для метрополитенов.- М.: Транспорт, 1970128 с.

27. Степенский и др. Определение задержек поездов для системы АЛС без проходных сигналов при отказе путевых устройств- МИИТ, 1975, вып. 488, с. 44-51.

28. Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник/ В. И. Крылов, В. В. Крылов, В. Н. Ефремов, П. Т. Демушкин.-М.: Транспорт, 1989.-487 с.

29. Гребенюк П. Т., Долганов А. Н., Скворцова А. И. Тяговые расчеты: Справочник/ Под ред. П. Т. Гребенюка М.: Транспорт, 1987- 272 с.

30. Борисов Ю. П. Математическое моделирование радиосистем. Учебное пособие для вузов М.: «Сов. радио», 1976.- 296 с.1. ЙГ*-' ГЙ*^"1. JtgV» Л1. Г- -135