Корреляционный приемник сигнала числового кода автоматической локомотивной сигнализации с функцией восстановления полезного сигнала

Максим Эдуардович Скоробогатов; Андрей Владимирович Пультяков; Владислав Владимирович Демьянов

doi:10.17308/sait/1995-5499/2025/2/43-56

Максим Эдуардович Скоробогатов Иркутский государственный университет путей сообщения https://orcid.org/0000-0001-8761-6948
Андрей Владимирович Пультяков Иркутский государственный университет путей сообщения https://orcid.org/0000-0002-1327-0742
Владислав Владимирович Демьянов Иркутский государственный университет путей сообщения https://orcid.org/0000-0003-2893-9522

DOI: https://doi.org/10.17308/sait/1995-5499/2025/2/43-56

Ключевые слова: автоматическая локомотивная сигнализация, математическая модель, имитационная модель, функциональная схема, помехи, отношение сигнал/шум, корреляционный прием, сбои, взаимнокорреляционная функция

Аннотация

Железнодорожный транспорт является наиболее важным видом для устойчивого роста экономики Российской Федерации в целом и Восточного-Сибирского региона в частности. При этом, эффективность железнодорожного транспорта чаще всего определяется уровнем безопасности и бесперебойности доставки грузов и пассажиров. А увеличение скорости движения поездов и сокращение времени доставки влечёт за собой ужесточение требований к системам обеспечения движения поездов, среди которых автоматическая локомотивная сигнализация играет важнейшую роль. Данная система подвержена действию интенсивных помех, которые возникают из-за сложной электромагнитной обстановки на объектах железнодорожного транспорта. Существующие средства защиты локомотивных устройств безопасности не в полной мере обеспечивают выполнение требований к устройствам такого рода и требуют технической модернизации из-за морального устаревания. В статье представлены результаты моделирования и оценки эффективности работы модифицированного приемного устройства для автоматической локомотивной сигнализации с функцией восстановления полезного сигнала. Предлагаемое устройство реализовано в виде корреляционного приемника и предназначено для замещения функций типового локомотивного усилителя и фильтра. Решающее устройство приемника вычисляет взаимную корреляционную функцию между смесью сигнал/шум, поступающей с приёмных локомотивных катушек, и эталонным сигналом числового кода. По уровню ВКФ устройство автоматически определяет тип числового кода. С помощью имитационного моделирования проведена оценка порогового отношения сигнал/шум для всех кодовых посылок при действии стационарной гармонической и квазистационарной случайной помех. Во всех случаях значение данного отношения в несколько десятков раз превышает отношение сигнал/шум применяемого типового локомотивного фильтра ФЛ-25/75М, что говорит о работоспособности и высоком потенциале дальнейшего использования разработанного устройства. Проведены полунатурные измерения для проверки восстановления числового кода при действии интенсивных электромагнитных помех при движении локомотива по двухпутным электрифицированным перегонам Восточно-Сибирской железной дороги.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Максим Эдуардович Скоробогатов, Иркутский государственный университет путей сообщения

канд. техн. наук, доцент кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Андрей Владимирович Пультяков, Иркутский государственный университет путей сообщения

канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Автоматика, телемеханика и связь» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Владислав Владимирович Демьянов, Иркутский государственный университет путей сообщения

д-р техн. наук, доцент, профессор кафедры «Автоматика, телемеханика и связь» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения»

Литература

1. Rozenberg E. N., Shukhina E. E., Ozerov A. V., Malinov V. M. (2020). Modern train traffic control systems: Domestic and foreign experience. Moscow : Limited Liability Company “Publishing Solutions”, 2020. 210 p.
2. Zhou Y. B., Jiajie L., Baohua M., Tang L. (2018) Integrated optimization on train control and timetable to minimize net energy consumption of metro lines. Yuhe J Adv Transp (Article ID 7905820). P. 1–19.
3. Gapanovich V. A., Rumyantsev S. V. (2019). Modern security complex. Automation, Communications, Informatics. Vol. 6. P. 16–18.
4. Mylnikov P. D., Panferov I. A., Kuzmin A. I. (2021). Hybrid train traffic control system on the Moscow Central Circle. Railway transport. Vol. 7. P. 28–31.
5. Shcherbakov V. V., Zemerova A. A., Komyagin S. A. (2019). Digital technologies in the construction and operation of railway infrastructure. Transport construction. Vol. 2. P. 9–12.
6. Linkov V. I., Kuzmin V. S. (2024). Selection of technical and operational characteristics of VSZhM rail chains. Automation, Communications. Informatics. Vol. 6. P. 2–5.
7. Popov P. A., Ozerov A. V., Marshova A. S. (2024). Prospects of autonomous railway transport development. BRICS Transport. 2024. Vol. 3, No 3.
8. Kurzweil F. (2014). Diebstahlsichre Verbinder bei Gleisstromkreisen. Signal und Draht. Vol. 3. P. 29–32.
9. Sauer C. (2014). Gleisstromkreise - ein veraltetes oder aktuelles Mittel zur Gleisfreimtlding. Eisenbahningenieuer. Vol. 7. P. 25–30.
10. Demyanov V. V., Pultyakov A. V., Skorobogatov M. E., Alekseenko V. A. (2020). Methodology for determining the threshold value of the signal/interference ratio for automatic locomotive signaling systems. Transport automation research. Vol. 2. – P. 149-164.
11. Shamanov V. I., Denezhkin D. V. (2023). Interference from Traction-Current Harmonics in Rails on Automatic Locomotive Signaling Systems and Track Circuits. Russian Electrical Engineering. Vol. 9. P. 671–674.
12. Kuzmin V. S., Tabunshchikov A. K. (2022). Assessing the sensitivity of locomotive receivers when using test loops with crossings. World of Transport and Transportation Journal. Vol. 3(100). P. 30–38.
13. Skorobogatov M. E., Pultyakov A. V., Demyanov V. V., Alekseenko V. A. (2021). Assessing the efficiency of the locomotive digital filter ALSN using half-natural measurements. Vestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putey Soobshcheniya. Vol. 1(81). P. 62–69.
14. Shamanov V. I. (2023). Methods for normalizing the level of interference from alternating traction current to signal receivers. Automation, Communications, Informatics. Vol. 1. P. 14–19.
15. Yusupov R. R., Khokhrin A. S., Gordeev I. P., Blachev K. E. (2023). The influence of harmonic interference from high-voltage power lines on the noise immunity of the receiver of a continuous automatic locomotive signaling channel. Electrical engineering. Vol. 10. P. 35–38.
16. Pultyakov A. V., Skorobogatov M. E., Halimanov D. S. (2018). Investigation of the influence of electromagnetic interference on the operation of automatic locomotive signaling devices. Education – science – production. Vol. 1. P. 191–198.
17. Aliev R. (2022). Model Coordinate System of Interval Regulation Train Traffic. Lecture Notes in Networks and Systems. Vol. 426. P. 459–467.
18. Prisukhina I. V., Borisenko D. V., Lunev S. A. (2019). Simulation model of an electrical code signal in Russian systems of interval control of train traffic based on track circuits. SPIIRAS Proceedings. Vol. 5. P. 1212–1238.
19. Popov P. A., Korolev I. N., Mylnikov P. D. (2015). Basic principles of onboard positioning system correctness test by railway automation means. Transport automation research. Vol. 4. P. 355–366.
20. Bushuev S. V., Kovalev I. A., Permikin V. Y., Anashkina N. Y. (2020). Improving the efficiency of transport systems using simulation. Xitong Fangzhen Xuebao. Vol. 32, No 2. P. 340–345.
21. Patent No 218341 U1 Russian Federation, IPC B61L 25/06. Receiver of automatic locomotive signaling : No. 2023110361 : application. 04/22/2023 : publ. 05/23/2023 / R. R. Yusupov, A. S. Khokhrin; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Volga State Transport University.
22. Patent No 2727077 C1 Russian Federation, IPC B61L 25/06. Single-band digital filter for automatic locomotive signaling: No. 2019114631: application. 05/13/2019: publ. 07/17/2020 / M. E. Skorobogatov, A. V. Pultyakov, V. V. Demyanov; applicant Irkutsk State Transport University.
23. Patent No 190766 U1 Russian Federation, IPC B61L 25/06, B61L 23/34. Train automatic train alarm device : No 2019108217 : application 03/21/2019 : publ. 07/11/2019 / Yu. E. Grigorashvili, N. V. Makarov, R. V. Pokrovsky, E. V. Shunin ; applicant LIMITED LIABILITY COMPANY «RZN».
24. Patent No 2618616 C1 Russian Federation, IPC B61L 25/06, H04B 15/00. Pulse interference suppression device at the entrance of the ALS locomotive receiver : No. 2015154775 : application. 12/21/2015 : publ. 04.05.2017 / I. A. Argunov, N. Y. Vikhrova, E. V. Gorenstein [et al.] ; applicant Joint Stock Company Design&Research Institute for Information Technology, Signaling and Telecommunication on Railway Transport.
25. Patent No 2795355 C1 Russian Federation, IPC B61L 25/06. Receiving device for automatic locomotive signaling with the function of restoring the useful signal: No. 2022126860: application. 10/14/2022: publ. 05/03/2023 / M. E. Skorobogatov, A. V. Pultyakov, V. V. Demyanov; applicant Irkutsk State Transport University.
26. Kartashov B. A., Shabaev E. A., Kozlov O. S., Shchekaturov A. M. (2017). The environment of dynamic modeling of SimInTech technical systems: A workshop on modeling automatic control systems Moscow : DMK Press Limited Liability Company. E-books. 424 p