Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Управление процессами перевозок

Диссертационная работа:

Паршина, Екатерина Валерьевна. Повышение помехоустойчивости передачи информации по рельсовой цепи в системах железнодорожной автоматики и телемеханики : диссертация ... кандидата технических наук : 05.22.08 / Паршина Екатерина Валерьевна; [Место защиты: Ур. гос. ун-т путей сообщ.].- Екатеринбург, 2011.- 135 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2059

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. На сети железных дорог России широкое распространение получила числовая кодовая автоблокировка и система автоматической локомотивной сигнализации непрерывного действия (АЛСН). В этой системе используется один частотный канал, организованный по рельсовой линии. В зависимости от вида тяги частота несущего колебания выбирается равной 25 или 50 Гц. Передача информации осуществляется путем амплитудной манипуляции несущей и числовым кодированием. Система кодовой автоблокировки позволяет передавать три сообщения: желтый с красным (КЖ), желтый (Ж) и зеленый (З). В качестве элементной базы использованы электромагнитные реле.

В силу ограниченности функциональных возможностей, высокой энерго- и материалоёмкости аппаратуры, низкой помехозащищенности и надежности эта система не удовлетворяет возросшим требованиям, предъявляемым к современным устройствам интервального регулирования движения поездов. Число отказов и сбоев в работе системы АЛСН достаточно велико (порядка 300 тысяч в год). Анализ отказов АЛСН показывает, что более 46 % из них приходится на рельсовую цепь (РЦ). Почти половина из них вызвана её неустойчивой работой при флуктуациях сопротивления балласта и мешающим действием помех от тягового тока.

Машинист при частых сбоях вынужден отключать систему и вмешиваться в ее работу. Неустойчивая работа АЛСН вызывает задержки поездов и нарушение графика исполненного движения (например, экстренное торможение, которое влечет за собой экономические потери, вызванные увеличением времени хода, перерасходом электроэнергии, утомляемостью машиниста).

Для обеспечения устойчивой работы системы АЛСН на входном конце рельсовой цепи необходимо обеспечить величину тока полезного сигнала не менее 1,5 А. Протяженность железных дорог России составляет около 150 тыс. км. При средней длине блок-участка в 2 км потребляемая мощность одной рельсовой цепи составляет 250 ВА. Эксплуатационная длина сети железных дорог России составляет 84 767,5 км. Мощность, потребляемая системой автоблокировки и АЛСН, составляет порядка 10,6 МВт, что соизмеримо с мощностью Саяно-Шушенской ГЭС.

Поэтому дальнейшее совершенствование систем АЛСН связано с переводом технических средств на современную, более надёжную микроэлектронную элементную базу. Это позволит расширить их функциональные возможности, снизить энерго- и материалоемкость аппаратуры. Применение новых, более совершенных алгоритмов обработки сигналов, реализация которых на старой элементной базе была принципиально невозможной, обеспечивает повышение устойчивости функционирования системы АЛСН в условиях воздействия помех от тягового тока.

В данный момент активно развивается движение высокоскоростных поездов. Поэтому исследование каналов передачи информации на локомотив обладающих более высоким, по сравнению с АЛСН, быстродействием и помехоустойчивостью является актуальной задачей.

Задача повышения помехоустойчивости АЛСН и качественного сокращения количества сбоев в работе этой системы является одной из стратегических направлений научно-технического развития ОАО «РЖД» до 2015 г., способствующих повышению безопасности и скоростей движения. Поэтому работы по исследованию помехозащищенных способов передачи информации по рельсовой цепи как канала связи не прекращены.

Основным направлением является применение новых способов преобразования, приема и передачи сигналов по рельсовой линии и использование современной микроэлектронной элементной базы.

Цели и задачи исследований. Целью данной диссертационной работы является повышение помехоустойчивости передачи информации по рельсовой цепи в системах железнодорожной автоматики и телемеханики.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие основные задачи:

1. Предложить способ преобразования, приема и передачи, а также принцип кодирования сигналов, передаваемых по РЦ, позволяющий достигнуть потенциально возможный уровень их помехоустойчивости.

2. Разработать структурные и принципиальные схемы микроэлектронных устройств, обеспечивающих кодирование информации, прием информации на релейном конце РЦ и на локомотиве.

3. Разработать имитационную модель для анализа работы предложенного принципа передачи сигналов.

4. Оценить помехоустойчивость предложенного способа передачи и приема информации по РЦ.

Методы исследования. В ходе выполнения диссертационной работы применялись классические и современные методы исследований: теория вероятности, теория передачи сигналов, а также цифровая обработка сигналов, компьютерное имитационное и программное моделирование, корреляционный анализ.

Достоверность научных исследований подтверждается результатами теоретических исследований и результатами имитационного моделирования.

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем:

1. Предложен принцип кодирования сигналов, передаваемых по рельсовой цепи, и их согласованная фильтрация для обеспечения помехоустойчивости информации передаваемой по рельсовой цепи.

2. Разработан алгоритм получения двоичных сигналов для кодирования показаний путевых светофоров на базе 13-ти импульсного сигнала Баркера.

3. Определены критерии использования сигналов, полученных путем циклической перестановки 13-ти импульсного сигнала Баркера.

4. Разработан алгоритм, повышающий достоверность обнаружения полезного сигнала при использовании сигналов с сильной взаимной корреляцией, полученных при циклической перестановке 13-ти импульсного сигнала Баркера.

5. Определены пороги срабатывания решающего устройства в зависимости от отношения сигнал/шум в рельсовой цепи, обеспечивающие достоверный прием информации.

На защиту выносятся:

1. Способ повышения помехоустойчивости информации, передаваемой по рельсовой цепи, за счет применения согласованной фильтрации.

2. Алгоритм получения двоичных сигналов на базе сигнала Баркера.

3. Алгоритм, повышающий достоверность обнаружения полезного сигнала.

4. Результаты имитационного моделирования способа помехоустойчивой передачи сигналов по рельсовой цепи.

Практическая значимость полученных результатов. Результаты исследований позволяют решить вопросы повышения помехоустойчивости передачи данных в системах управления движением поездов на линиях магистрального и промышленного железнодорожного транспорта, использующих рельсовые цепи для передачи информации, которые справедливы и для других каналов передачи данных в системах автоматики и телеуправления.

Технические решения, предложенные в диссертации, являются основой для инженерных разработок в данной области.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуждались на: Международной конференции ТрансЖАТ 2008 (Сочи, 2008); Международной научно-практической конференции «СвязьПромЭкспо» (Екатеринбург, 2009); Международной научно-практической конференции «СоюзПромЭкспо» (Екатеринбург, 2010); Всероссийской научно-технической конференции «Транспорт, наука, бизнес: проблемы и стратегия развития», посвященной 130-летию Свердловской ж.д. (Екатеринбург, 2008); Всероссийской научно-практической конференция «Актуальные проблемы развития транспортного комплекса» (Самара, 2009); V объединенном научно-техническом совещании ЗАО «Отраслевой центр внедрения новых технологий» и секции «Железнодорожный транспорт «Российской инженерной академии» (Москва, 2010 г); научно-практической конференции «Молодые ученые – транспорту – 2009» (Екатеринбург, 2010).

Основные положения диссертации отражены в 11 публикациях, в том числе 2-е – в журналах, рекомендованных ВАК. Получен патент РФ по теме диссертации № 2392150 МПК В61Д 3/24.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, включающего 80 наименований. Диссертация изложена на 132 страницах, содержит 59 рисунков и 5 таблиц.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net