система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях

Формула изобретения

Система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях, использующая солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая из многоячеистой панели солнечных параболоидных концентраторов, в фокусах которых расположены арсенид-галлиевые фотоприемники, имеющие возможность преобразовывать концентрированную солнечную энергию с КПД до 20% и с удельной мощностью 200 Вт/м, по бокам солнечной батареи установлены фотодиоды в цилиндрических отражателях, имеющие возможность ориентировать батарею на солнце с помощью сельсинов с точностью ±2°, а сама батарея размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, первый радиопередатчик, радиоприемник, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8 1 км друг от друга, первый радиопередатчик подключен к дуплексеру, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных микропроцессора, генератора высокой частоты и многоотводной линии задержки, кодовые отводы которой через фазоинверторы, обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180°, в соответствии с идентификационным кодом, подключены к сумматору, первый вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора, усилитель мощности и передающая антенна, первый радиопередатчик и радиоприемник установлены в коробке, которая крепится к разделительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, второй радиопередатчик установлен на локомотиве, радиоприемник содержит два исполнительных блока, звуковой сигнализатор, световой сигнализатор и последовательно подключенные к выходу дуплексера первый узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй полосовой фильтр, третий фазоинвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, четвертый сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, первую линию задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и первый блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, при этом к второму выходу гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на +90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй усилитель промежуточной частоты и второй фазовращатель на +90°, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, отличающаяся тем, что радиоприемник снабжен фазовращателем на -90°, пятым сумматором, вторым перемножителем, третьим, четвертым и пятым узкополосными фильтрами, вторым, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, второй, третьей и четвертой линиями задержки, вторым, третьим и четвертым фазовыми детекторами, вторым, третьим и четвертым блоками памяти, вторым, третьим и четвертым блоками сравнения и логическим элементом ИЛИ, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель на -90°, пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, третий узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, вторая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, и логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход подключен к входам первого и второго исполнительных блоков, звукового и светового сигнализаторов, к выходу второго перемножителя последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, третья линия задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и третий блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, а выход подключен к третьему входу логического элемента ИЛИ, к выходу первого перемножителя последовательно подключены пятый узкополосный фильтр, четвертый амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четвертая линия задержки, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, и четвертый блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока памяти, а выход подключен к четвертому входу логического элемента ИЛИ.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемая система относится к средствам обеспечения безопасности, защиты и спасения человека в условиях движения на крупных автомагистралях и на железнодорожных переездах.

Известны системы для радиотелефонных сообщений на автомагистралях и автоматического ограждения железнодорожных переездов (авт. свид. СССР № № 1.342.796, 1.592.206, 1.796.521, 1.801.849; патенты РФ № № 2.090.777, 2.170.187, 2.183.351, 2.282.897, 2.319.212; 2.395.121, 2.397.548; патенты США № № 4.753.895, 4.816.893; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. - СПб, 2007, с.78-104 и другие).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях (патент РФ № 2.395.121, G08B 25/12, 2009), которая и выбрана в качестве прототипа.

В состав радиооборудования системы, устанавливаемого на железнодорожном переезде, входит супергетеродинный радиоприемник, в котором одно и то же значение промежуточной частоты _пр может быть получено в результате приема сигналов на двух частотах _с и _з, т.е.

_пр= _с- _г и _пр= _г- _з.

Следовательно, если частоту настройки _с принять за основной канал приема, то наряду с ним будет иметь место зеркальный канал приема, частота _з которого отличается от частоты _с на 2 _пр и расположена симметрично (зеркально) относительно частоты _г гетеродина (фиг.4).

Преобразование по зеркальному каналу приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_пр, что и по основному каналу. Поэтому он наиболее существенно влияет на избирательность и помехоустойчивость радиоприемника.

Кроме зеркального существуют и другие дополнительные (комбинационные, интермодуляционные и канал прямого прохождения) каналы приема.

В общем виде любой комбинационный канал приема имеет место при выполнении условия:

,

где - частота i -го комбинационного канала;

m, n, i - целые положительные числа.

Наиболее вредными комбинационными каналами приема являются каналы, образующиеся при взаимодействии первой гармоники частоты сигнала с гармониками частоты гетеродина малого порядка (второй, третьей и т.д.), так как чувствительность радиоприемника по этим каналам близка к чувствительности основного канала. Так, двум комбинационным каналам при m=1 и n=2 соответствуют частоты:

_к1=2 _г- _пр и _к2=2 _г+ _пр.

Если несущая частота помехи равна промежуточной частоте _пр, то образуется канал прямого прохождения.

Если два или более сигналов одновременно попадают в полосу частот _п1, расположенную «слева» от полосы пропускания _п радиоприемника, или в полосу частот _п2, расположенную «справа» от полосы пропускания _п радиоприемника, то на нелинейных элементах образуются интермодуляционные частоты, которые могут попадать в полосу пропускания _п радиоприемника, т.е. образуются интермодуляционные каналы приема (фиг.5, 6). Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам, приводит к снижению избирательности и помехоустойчивости радиоприемника.

Известная система обеспечивает подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения, зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам. Благодаря этому повышаются избирательность и помехоустойчивость радиоприемника.

Однако с точки зрения расширения диапазона рабочих частот в ряде случаев целесообразно не подавлять некоторые дополнительные каналы, а использовать их.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина путем использования зеркального и комбинационных каналов.

Поставленная задача решается тем, что система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях, использующая в соответствии с ближайшим аналогом солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая из многоячеистой панели солнечных параболоидных концентраторов, в фокусах которых расположены арсенид-галлиевые фотоприемники, имеющие возможность преобразовывать концентрированную солнечную энергию с КПД до 20% и с удельной мощностью 200 Вт/м² , по бокам солнечной батареи установлены фотодиоды в цилиндрических отражателях, имеющие возможность ориентировать батарею на солнце с помощью сельсинов с точностью ±2°, а сама батарея размещается в герметичной прозрачной полусфере, на которой сверху установлена штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, первый радиопередатчик, радиоприемник, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8-1 км друг от друга, первый радиопередатчик подключен к дуплексеру, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, второй радиопередатчик выполнен в виде последовательно включенных микропроцессора, генератора высокой частоты и многоотводной линии задержки, кодовые отводы которой через фазоинверторы, обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом, подключены к сумматору, первый вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен с вторым выходом микропроцессора, усилитель мощности и передающая антенна, первый радиопередатчик и радиоприемник установлены в коробке, которая крепится к разделительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, второй радиопередатчик установлен на локомотиве, радиоприемник содержит два исполнительных блока, звуковой сигнализатор, световой сигнализатор и последовательно подключенные к выходу дуплексера первый узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом дуплексера, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй полосовой фильтр, третий фазоинвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, первый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, четвертый сумматор, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, первую линию задержки, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого ключа, и первый блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, при этом к второму выходу гетеродина последовательно подключены первый фазовращатель на +90°, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, второй усилитель промежуточной частоты и второй фазовращатель на +90°, выход которого соединен с вторым входом четвертого сумматора, отличается от ближайшего аналога тем, что радиоприемник снабжен фазовращателем на -90°, пятым сумматором, вторым перемножителем, третьим, четвертым и пятым узкополосными фильтрами, вторым, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, второй, третьей и четвертой линиями задержки, вторым, третьим и четвертым фазовыми детекторами, вторым, третьим и четвертым блоками памяти, вторым, третьим и четвертым блоками сравнения, и логическим элементом ИЛИ, причем к выходу второго усилителя промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель на -90°, пятый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, третий узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, вторая линия задержки, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, второй блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, и логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход подключен к входам первого и второго исполнительных блоков, звукового и светового сигнализаторов, к выходу второго перемножителя последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора, третья линия задержки, третий фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, и третий блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока памяти, а выход подключен к третьему входу логического элемента ИЛИ, к выходу первого перемножителя последовательно подключены пятый узкополосный фильтр, четвертый амплитудный детектор, четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора, четвертая линия задержки, четвертый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа, и четвертый блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока памяти, а выход подключен к четвертому входу логического элемента ИЛИ.

Общий вид предлагаемой системы изображен на фиг.1. Структурная схема второго радиопередатчика, устанавливаемого на локомотиве, представлена на фиг.2. Структурная схема радиооборудования, устанавливаемого в коробке на железнодорожном переезде, изображена на фиг.3. Частотные диаграммы, поясняющие образование дополнительных каналов приема, представлены на фиг.4, 5 и 6.

Второй радиопередатчик содержит последовательно включенные микропроцессор 13, генератор 14 высокой частоты и многоотводную линию задержки 15, некоторые отводы которой через фазоинверторы 16j (j=1, , m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M(t), подключены к сумматору 17, первый вход которого соединен с выходом генератора 14 высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ 18, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора 13, усилитель 19 мощности и передающая антенна 20.

К выходу первого радиопередатчика 21 последовательно подключены дуплексер 22, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 11, и радиоприемник 35, состоящий из последовательно подключенных к выходу дуплексера 22 первого узкополосного фильтра 36, первого фазоинвертора 37, первого сумматора 38, второй вход которого соединен с выходом дуплексера 22, первого полосового фильтра 39, второго фазоинвертора 40, второго сумматора 41, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 38, второго полосового фильтра 42, третьего фазоинвертора 43, третьего сумматора 44, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 41, первого смесителя 24, второй вход которого соединен с первым выходом гетеродина 23, первого усилителя 25 промежуточной частоты, четвертого сумматора 49, первого перемножителя 50, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 44, второго узкополосного фильтра 51, первого амплитудного детектора 52, первого ключа 53, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 49, первой линии задержки 26, первого фазового детектора 27, второй вход которого соединен с выходом первого ключа 53, первого блока 29 сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока 28 памяти, и логический элемент ИЛИ 78, выход которого соединен с входами первого 30 и второго 31 исполнительных блоков, звукового сигнализатора 33 и светового сигнализатора 34. К второму выходу гетеродина 23 последовательно подключены первый фазовращатель 45 на +90°, второй смеситель 46, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 44, второй усилитель 47 промежуточной частоты и второй фазовращатель 48 на +90°, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 49. К выходу второго усилителя 47 промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель 54 на -90°, пятый сумматор 55, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 25 промежуточной частоты, второй перемножитель 56, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 44, третий узкополосный фильтр 57, второй амплитудный детектор 58, второй ключ 59, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора 55, вторая линия 60 задержки, второй фазовый детектор 61, второй вход которого соединен с выходом второго ключа 59, и второй блок 63 сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго блока 62 памяти, а выход подключен к второму входу логического элемента ИЛИ 78. К выходу второго перемножителя 56 последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр 64, третий амплитудный детектор 65, третий ключ 66, второй вход которого соединен с выходом пятого сумматора 55, третья линия 67 задержки, третий фазовый детектор 68, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа 66, и третий блок 70 сравнения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока 69 памяти, а выход подключен к третьему входу логического элемента ИЛИ 78. К выходу первого перемножителя 50 последовательно подключены пятый узкополосный фильтр 71, четвертый амплитудный детектор 72, четвертый ключ 73, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 49, четвертая линия 74 задержки, четвертый фазовый детектор, 75, второй вход которого соединен с выходом четвертого ключа 73, и четвертый блок 77 сравнения, второй вход которого соединен с выходом четвертого блока 76 памяти, а выход подключен к четвертому входу логического элемента ИЛИ 78. Звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы размещаются на сигнальной панели 32, которая устанавливается на железнодорожном переезде так, чтобы приближающийся участок движения мог в любое время заметить ее перед въездом на железнодорожные пути.

Солнечная батарея 1 представляет собой набор солнечных параболоидных оптических концентраторов 2, сфокусированных на арсенид-галлиевые преобразователи, размещенные на тыловой стороне планок 3. Для азимутально-зенитальной ориентации по бокам батареи установлены фотодиоды 4 с отражателями 5, управляющие сельсинами 6.

Батарея установлена в герметичном прозрачном полусферическом колпаке 7 на герметичной коробке 8, внутри которой расположены буферная щелочная батарея, радиопередатчик 21, дуплексер 22 и радиоприемник 35, а на противоположных стенах коробки размещены микрофоны 9 и кнопки вызова 10. Штыревая приемно-передающая радиоантенна 11 установлена в верхней части полусферы, а вся система закреплена на разделительном барьере 12 автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда.

Система работает следующим образом.

При возникновении дорожно-транспортного происшествия его участники нажимают кнопку 10 и через микрофон 9 сообщают в дежурную часть о подробностях случившегося.

В течение дня солнечную батарею ориентируют на солнце (или на наиболее освещенную часть неба) при помощи фотодиодов 4 с отражателями 5, которые на основе достижения равносигнальной зоны управляют сельсинами 6. При этом подзаряжают буферную батарею для работы в ночное время.

При приближении локомотива к железнодорожному переезду на определенном расстоянии R микропроцессор 13 включает радиопередатчик и генератор 14 высокой частоты, который формирует радиоимпульс

,

где U_c, _с, _с, _и - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность радиоимпульса.

Сформированный импульс с выхода генератора 14 высокой частоты поступает на первый вход сумматора 17 и на вход многоотводной линии задержки 15.i (i=1, 2, , n). В многоотводной линии задержки 15.1 время задержки между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса ( _i= _и, i=1, 2, , n). В некоторых отводах линии задержки включены фазоинверторы 16.j (j=1, 2, , m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом M(t). На выходе сумматора 17 образуется сложный фазоманипулированный (ФМн) радиосигнал в виде алгебраической суммы радиоимпульсов со всех отводов линии задержки 15.i (i=1, 2, , n) и с выхода генератора 14 высокой частоты

,

где _k(t)={0, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем _k(t)=const при k _и<t<(k+1) _и и может изменяться скачком при t=k _и, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульсами) (k=1, , n);

_и, n - длительность и количество элементарных радиоимпульсов, из которых составлен сигнал длительностью Т _с (Т_с= _иn).

Данный радиосигнал с выхода сумматора 17 через телеграфный ключ 18 и усилитель 19 мощности поступает в передающую антенну 20, излучается ею в эфир, улавливается приемопередающей антенной 11 и через дуплексер 22 И сумматоры 38, 41, у которых работает только одно плечо, поступает на первые входы смесителей 24 и 46, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 23:

,

.

На выходе смесителей 24 и 46 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 25 и 47 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты

где

_пр= _с- _г - промежуточная частота;

_пр= _с- _г.

Напряжение u_пр2 (t) с выхода второго усилителя 47 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 48 и 54 на +90° и -90°, на выходах которых образуются напряжения:

Напряжения u_npl(t) и u _np4(t), поступающие на два входа пятого сумматора 55, на его выходе компенсируются.

Напряжения u_np1 (t) и u_np3(t) поступают на два входа четвертого сумматора 49, на выходе которого образуется суммарное напряжение

где .

Это напряжение подается на второй вход первого перемножителя 50, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал u₁(t) с выхода третьего сумматора 44. На выходе перемножителя 50 образуется гармоническое напряжение

u₂(t)=U₂·cos( _гt+ _г),

где

которое выделяется узкополосным фильтром 51, детектируется амплитудным детектором 52 и подается на управляющий вход ключа 53, открывая его.

В исходном состоянии ключи 53, 59, 66 и 73 всегда закрыты.

Частота настройки _н1 узкополосного фильтра 36 выбирается равной промежуточной частоте _пр (фиг.4): _н1= _пр.

Частота настройки _н2 полосового фильтра 39 и полоса пропускания _п1 выбираются равными (фиг.5):

Частота настройки _н3 полосового фильтра 42 и полоса пропускания _п2 выбираются равными (фиг.6):

Частота настройки _н4 узкополосных фильтров 51 и 57 выбирается равной частоте _г гетеродина 23 _н4= _г.

Частота настройки _н5 узкополосных фильтров 64 и 71 выбирается равной второй гармонике частоты 2 _г гетеродина 23 _н5=2 _г.

Суммарное напряжение U ₁(t) c выхода сумматора 49 через открытый ключ 53 поступает на первый вход фазового детектора 27 непосредственно и на второй вход фазового детектора 27 через линию задержки 26, время задержки _з которой выбирается равным длительности _и радиоимпульса ( _з= _и).

В фазовом детекторе 27 сравнивается фаза предыдущего радиоимпульса с фазой последующего радиоимпульса. Если указанные радиоимпульсы имеют одинаковые фазы, то формируется положительный видеоимпульс. Если указанные радиоимпульсы имеют разные фазы, то формируется отрицательный видеоимпульс. На выходе фазового детектора 27 формируется низкочастотно напряжение

где

К₂ - коэффициент передачи фазового детектора,

пропорциональное модулирующему коду M(t). Это напряжение поступает на первый вход блока 29 сравнения кодов, на второй вход которого подается модулирующий код M(t), заранее записанный в блок 28 памяти. Так как на два входа блока 29 сравнения кодов поступают идентичные коды, то на его выходе формируется постоянное управляющее напряжение, которое поступает через логический элемент ИЛИ 78, на управляющие входы двух исполнительных блоков 30 и 31, звукового 33 и светового 34 сигнализаторов.

Исполнительные блоки 30 и 31 срабатывают и обеспечивают опускание двух шлагбаумов, препятствующих с двух сторон движению транспорта через железнодорожный переезд.

Звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы срабатывают и извещают о приближении к железнодорожному переезду локомотива.

Для повышения достоверности приема ФМн-сигнала последний дублируется несколько раз с интервалом, например в 5 секунд. Это обеспечивается микропроцессором 13, который замыкает цепь телеграфного ключа 18 через тот же интервал времени. При этом звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы работают в проблесковом режиме с периодом следования Т_сл =5 секунд.

При достижении локомотивом второго рубежа R₂ (критического) микропроцессор 13 замыкает цепь телеграфного ключа 18 накоротко. При замкнутой накоротко цепи телеграфного ключа 18 звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы посылают в пространство непрерывные звуковой и световой сигналы.

При проследовании локомотива через железнодорожный переезд, шлагбаумы опускаются, а звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы прекращают свою работу.

При приближении локомотива к очередному железнодорожному переезду работа системы происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема ФМн-сигналов по основному каналу на частоте _с (фиг.4).

Если ФМн-сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте ₃ (фиг.4):

то усилителями 25 и 47 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

где

_пр= _г- _з - промежуточная частота;

_пр5= _г- _з.

Напряжение u_пр6 (t) с выхода усилителя 47 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 48 и 54 +90° и -90°, на выходах которых образуются напряжения:

Напряжения u_пp5(t) и u _пp7(t), поступающие на два входа четвертого сумматора 49, на его выходе компенсируются.

Напряжения u _пp5(t) и u_пp8(t) поступают на два входа пятого сумматора 55, на выходе которого образуется суммарное напряжение:

где

Это напряжение подается на второй вход перемножителя 56, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал u_з(t) с выхода сумматора 44. На выходе перемножителя 56 образуется гармоническое напряжение

,

где

которое выделяется узкополосным фильтром 57, детектируется амплитудным детектором 58 и подается на управляющий вход ключа 69, открывая его. При этом суммарное напряжение u ₂(t) с выхода сумматора 55 через открытый ключ 59 поступает на первый вход фазового детектора 81 непосредственно и на второй вход фазового детектора 61 через линию задержки 60, время задержки _з которой выбирается равным длительности _и элементарных посылок ( _З= _и).

На выходе фазового детектора 61 образуется низкочастотное напряжение

,

где

пропорциональное модулирующему коду M ₁(t). Это напряжение поступает на первый вход блока 63 сравнения кодов, на второй вход которого подается модулирующий код M₁(t), заранее записанный в блок 62 памяти. Так как на два входа блока 63 сравнения кодов поступают идентичные коды, то на выходе формируется постоянное управляющее напряжение, которое поступает через логический элемент ИЛИ 78 на управляющие входы исполнительных блоков 30 и 31, звукового 33 и светового 34 сигнализаторов.

Если ФМн-сигнал принимается по первому комбинационному каналу на частоте _k1 (фиг.4)

,

то усилителями 25 и 47 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

где

_пр=2 _г- _k1 - промежуточная частота;

_пр9= _г- _k1.

Напряжение u_np10 (t) с выхода усилителя 47 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 48 и 54 на +90° и -90°, на выходах которых образуются напряжения:

Напряжения u_пp9(t) и u _пp11(t), поступающие на два входа четвертого сумматора 49, на его выходе компенсируются.

Напряжения u_пp9(t) и u_пpl2(t) поступают на два входа пятого сумматора 55, на выходе которого образуется суммарное напряжение

где U ₃=2U_пp9.

Это напряжение подается на второй вход перемножителя 56, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал u_k1(t) с входа третьего сумматора 44. На выходе перемножителя 56 образуется гармоническое напряжение

u₄(t)=U₄·cos(2 _гt+ _г),

где

которое выделяется узкополосным фильтром 64, детектируется амплитудным детектором 65 и подается на управляющий вход ключа 66, открывая его. При этом суммарное напряжение с выхода сумматора 55 через открытый ключ 66 подается на два входа фазового детектора 68 непосредственно и через линию задержки 67. На выходе фазового детектора 68 образуется низкочастотное напряжение

где

пропорциональное модулирующему коду M ₂(t). Это напряжение после сравнения поступает на первый вход логического элемента ИЛИ 78.

Если ФМн-сигнал принимается по второму комбинационному каналу на частоте _к2 (фиг.4)

то усилители 25 и 47 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

где

_пр= _k2-2 _г - промежуточная частота;

_пр13= _k2- _г.

Напряжение u_пp14 (t) с выхода усилителя 47 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 48 и 54 на +90° и -90°, на выходах которых образуются напряжения:

Напряжения u_пр13(t) и u _пр16(t), поступающие на два входа сумматора 55, на его выходе компенсируются.

Напряжения u_пр13 (t) и u_прl5(t) поступают на два входа сумматора 49, на выходе которого образуется суммарное напряжение

где U ₄=2U_пр13.

Это напряжение подается на второй вход перемножителя 60, на первый вход которого поступает принимаемый сигнал u_k2(t) с выхода третьего сумматора 44. На выходе перемножителя 50 образуется гармоническое напряжение

,

где

которое выделяется узкополосным фильтром 71, детектируется амплитудным детектором 72 и подается на управляющий вход ключа 73, открывая его. При этом суммарное напряжение с выхода сумматора 49 через открытый ключ 73 подается на два входа фазового детектора 75 непосредственно и через линию задержки 74. На выходе фазового детектора 75 образуется низкочастотное напряжение

где

пропорциональное модулирующему коду M ₃(t). Это напряжение после сравнения поступает на четвертый вход логического элемента ИЛИ 78.

Если на вход радиоприемника 35 поступают ФМн-сигналы по основному каналу на частоте _с, по зеркальному каналу на частоте _з, по первому комбинационному каналу на частоте _к1 и по второму комбинационному каналу на частоте _к2, то в работе участвуют все блоки радиоприемника 35.

Предлагаемая система обеспечивает своевременное предупреждение о приближении поезда к железнодорожному переезду. Для этого используется сигнальная панель со звуковой и световой сигнализацией, которая монтируется на железнодорожном переезде так, чтобы приближающийся участник движения мог в любое время заметить ее перед выездом на железнодорожные пути.

На локомотиве устанавливается радиопередатчик, который работает на определенной частоте и излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией. Указанные сигналы обладают энергетической и структурной скрытностью и позволяют использовать структурную селекцию ФМн-сигналов среди других сигналов и помех. Работой радиопередатчика управляет микропроцессор, в памяти которого имеются все железнодорожные переезды.

Предлагаемая система, имеющая автономный источник электрической энергии, может быть смонтирована на любом железнодорожном переезде, независимо от того, где он находится. Можно быть также уверенным, что звуковая и сигнальная сигнализации обязательно сработают при приближении локомотива к железнодорожному переезду в любую погоду (туман, дождь, снег, солнце) и, следовательно, предупредят всех участников движения о приближении поезда.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием зеркального и комбинационных каналов.