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/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, радиопередатчик, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8 1 км друг от друга, в коробке, которая крепится к распределительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, размещена аппаратура, состоящая из первого радиопередатчика и первого радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных второго генератора высокой частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника цифровых сообщений, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и усилителя третьей промежуточной частоты, последовательно включенных четвертого усилителя мощности, первого дуплексера, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, третий усилитель мощности, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к первому и второму исполнительным блокам, звуковому и световому сигнализаторам, на локомотиве установлена аппаратура, состоящая из второго радиопередатчика и второго радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных микропроцессора, первого 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 первого генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и блок регистрации и анализа, при этом частоты _Г1 и _Г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты _Г2- _Г1= _пр2, второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁= _Г2, а второй радиоприемник, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₂= _Г1, первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ₂, а первый радиоприемник, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁, отличающаяся тем, что первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, снабжен логическим элементом ИЛИ, причем к выходу усилителя третьей промежуточной частоты подключен логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, а выход подключен к входу четвертого усилителя мощности, второй радиоприемник, установленный на локомотиве, снабжен ключом, третьим перемножителем, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором дальности, блоком формирования критической дальности, блоком сравнения и третьим исполнительным блоком, причем к выходу второго усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора, третий перемножитель, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом сумматора, фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, ко второму выходу которого подключены индикатор дальности и последовательно соединенные блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования критической дальности, и третий исполнительный блок, вход микропроцессора соединен с выходом блока сравнения.

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.

В последнее время на крупных автомагистралях иностранных государств (США, Германия, Южная Корея и др.) в целях оперативного сообщения о дорожно-транспортных происшествиях по обеим сторонам магистрали через каждый километр устанавливаются системы SOS-телефоны прямой радиосвязи с ближайшими пунктами оказания медицинской и технической помощи. Эти системы имеют автономные источники питания и постоянно настроены на волну соответствующего пункта. Чаще всего имеются автономные системы с солнечными источниками энергии с устройствами их ориентации на Солнце.

Известны системы для радиотелефонных сообщений на автомагистралях и на железнодорожных переездах (авт.свид. СССР № № 1.342.796, 1.592.206, 1.796.521, 1.801.849; патенты РФ № № 2.090.777, 2.137.644 2.170.187, 2.183.351, 2.282.897, 2.319.212, 2.397.893; Дикарев В.И. Безопасность, защита и спасение человека. Санкт-Петербург, 2007, с.78-104 и др.).

Из известных систем наиболее близкой к предлагаемой является «Система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях» (патент РФ № 2.397.548, G08В 25/12, 2008), которая и выбрана в качестве прототипа.

Указанная система обеспечивает между дежурным по переезду и машинистами приближающихся к железнодорожному переезду поездов дуплексную радиосвязь с использованием двух частот ₁, ₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией.

Следует отметить, что большое количество железнодорожно-транспортных происшествий с тяжелыми последствиями происходит именно на железнодорожных переездах. Одна из основных причин - это недостаточно предупредить о том, что приближается поезд. Необходимо своевременно сообщить также машинисту приближающегося поезда о чрезвычайной ситуации на железнодорожном переезде, чтобы избежать происшествия.

Однако известная система в ряде случаев не в полной мере обеспечивает безопасность дорожного движения на железнодорожных переездах. К этим случаям относятся и случаи выключения внимания машиниста в различных экстремальных ситуациях (усталость, обморок, сон и т.п.). В таких экстремальных ситуациях необходимы автоматическое определение расстояния от приближающегося поезда до железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированное экстренное торможение поезда. Критическое расстояние между приближающимся поездом и аварийным железнодорожным переездом определяется длиной тормозного пути поезда, которая в среднем равна 1000 м и более.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности дорожного движения на железнодорожных переездах путем автоматического определения расстояния от приближающегося поезда до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированного экстренного торможения поезда.

Поставленная задача решается тем, что система для радиотелефонных сообщений на автомагистралях, использующая солнечную энергию для электропитания радиопередатчика в дневное и ночное время и состоящая, в соответствии с ближайшим аналогом, 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 установлены штыревая антенна, соединенная с коробкой, в которой размещены буферная щелочная батарея, радиопередатчик, микрофоны и кнопки вызова, при этом коробки крепятся к разделительному барьеру автомагистрали на расстоянии 0,8 1 км друг от друга, в коробке, которая крепится к разделительному барьеру автомагистрали в непосредственной близости от железнодорожного переезда, размещена аппаратура, состоящая из первого радиопередатчика и первого радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных второго генератора высокой частоты, фазового манипулятора, второй вход которого соединен с выходом источника цифровых сообщений, четвертого смесителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, и усилителя третьей промежуточной частоты, последовательно включенных четвертого усилителя мощности, первого дуплексира, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной, третий усилитель мощности, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, первый усилитель второй промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина, второй полосовой фильтр, первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, и блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока памяти, а выход подключен к первому и второму исполнительным блокам, звуковому и световому сигнализаторам, на локомотиве установлена аппаратура, состоящая из второго радиопередатчика и второго радиоприемника и выполненная в виде последовательно включенных микропроцессора, первого 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 первого генератора высокой частоты, а к выходу последовательно подключены телеграфный ключ, второй вход которого соединен со вторым выходом микропроцессора, второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, второй дуплексер, вход-выход которого связан с второй приемопередающей антенной, второй усилитель мощности, третий смеситель, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, второй усилитель второй промежуточной частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, первый полосовой фильтр, второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина, и блок регистрации и анализа, при этом частота ₁ и _г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты _г2 - _г1 = _пр2, второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, изучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте _г1 - _г2, а второй радиопередатчик, установленный на локомотиве, изучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте _г1 = _г2, а второй радиоприемник, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₂ = _г1, первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ₂, а первый радиоприемник, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁, отличается от ближайшего аналога тем, что первый радиопередатчик, установленный на железнодорожном переезде, снабжен логическим элементом ИЛИ, причем к выходу усилителя третьей промежуточной частоты подключен логический элемент ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, а выход подключен к входу четвертого усилителя мощности, второй радиоприемник, установленный на локомотиве, снабжен ключом, третьим перемножителем, фильтром нижних частот, экстремальным регулятором, блоком регулируемой задержки, индикатором дальности, блоком формирования критической дальности, блоком сравнения и третьим исполнительным блоком, причем к выходу второго усилителя второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора, третий перемножитель, второй вход которого через блок регулируемой задержки соединен с выходом сумматора, фильтр нижних частот и экстремальный регулятор, выход которого соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, к второму выходу которого подключены индикатор дальности, и последовательно соединенные блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования критической дальности, и третий исполнительный блок, вход микропроцессора соединен с выходом блока сравнения.

Общий вид предлагаемой SOS-системы изображен на фиг.1. Структурная схема второго радиопередатчика 40 и второго радиоприемника 49, устанавливаемых на локомотиве, представлена на фиг.2. Структурная схема первого радиопередатчика 21 и первого радиоприемника 35, устанавливаемых в коробке на железнодорожном переезде, изображена на фиг.3. Частотная диаграмма, поясняющая преобразование сигналов, представлена на фиг.4.

Второй радиопередатчик 40 содержит последовательно включенные микропроцессор 13, первый генератор 14 высокой частоты и многоотводную линию задержки 15.i (i=l, 2, ,n), кодовые отводы которой через фазоинверторы 16.j (j=l, 2, m), обеспечивающие на своих выходах поворот фазы на 180° в соответствии с идентификационным кодом Mi(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, второй смеситель 37, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 36, усилитель 38 первой промежуточной частоты и первый усилитель 19 мощности, выход которого подключен к входу второго дуплексера 39, вход-выход которого связан со второй приемопередающей антенной 20.

Второй радиоприемник 49 содержит последовательно подключенные к выходу второго дуплексера 39 второй усилитель 41 мощности, третий смеситель 43, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 42, второй усилитель 44 второй промежуточной частоты, первый перемножитель 45, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 36, первый полосовой фильтр 46, второй фазовый детектор 47, второй вход которого соединен с выходом третьего гетеродина 42, и блок 48 регистрации и анализа.

К выходу второго усилителя 44 второй промежуточной частоты последовательно подключены ключ 61, второй вход которого соединен с третьим выходом микропроцессора 13, третий перемножитель 63, второй вход которого через блок 66 регулируемой задержки соединен с выходом сумматора 17, фильтр 64 нижних частот и экстремальный регулятор 65, выход которого соединен со вторым входом блока 66 регулируемой задержки, к второму выходу которого подключены индикатор 67 дальности, и последовательно соединенные блок 69 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 68 формирования критической дальности, и третий исполнительный блок 70, вход микропроцессора 13 соединен с выходом блока 69 сравнения, третий перемножитель 63, фильтр 64 нижних частот, экстремальный регулятор 65 и блок 66 регулируемой задержки образуют коррелятор 62.

Первый радиопередатчик 21 содержит последовательно включенные второй генератор 53 высокой частоты, фазовый манипулятор 55, второй вход которого соединен с выходом источника 54 цифровых сообщений, четвертый смеситель 57, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 56, усилитель 58 третьей промежуточной частоты, логический элемент ИЛИ 60, второй вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра 52, и четвертый усилитель 59 мощности, выход которого подключен к входу первого дуплексера 22, вход-выход которого связан с первой приемопередающей антенной 11.

Первый радиоприемник 35 содержит последовательно подключенные к выходу первого дуплексера 22 третий усилитель 50 мощности, первый смеситель 24, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 23, первый усилитель 25 второй промежуточной частоты, второй перемножитель 51, второй вход которого соединен с выходом четвертого гетеродина 56, второй полосовой фильтр 52, первый фазовый детектор 27, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина 23, и блок 29 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом блока 28 памяти, а выход подключен к первому 30 и второму 31 исполнительным блокам, звуковому 33 и световому 34 сигнализаторам. Звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы размещаются на сигнальной панели 32, которая устанавливается на железнодорожном переезде так, чтобы приближающий участник движения мог в любое время заметить ее перед выездом на железнодорожные пути.

Частоты _г1 и _г2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты _пр2

_г2- _rl= _np

Второй радиопередатчик 40 излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте _l= _г2. Второй радиоприемник 49 принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₂= _г1. Первый радиопередатчик 21 излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ₂. Первый радиоприемник 35 принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁.

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 приемопередающая 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 расстоянии R₁ микропроцессор 13 включает радиопередатчик и генератор 14 высокой частоты, который формирует радиоимпульс:

U_c(t) = _cCos( _ct+ _с), 0<t< _N,

где _C, _с, _с, _N - 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.i время задержки между ближайшими соседними отводами равно длительности радиоимпульса ( _{i N}, 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 M₁(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:

U₁(t)= _cCos[ _ct+ _k1 (t)+ _c], 0<t<Т_Cl,

где _kl(t) ={0, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M ₁(t), причем _k1(t)= const при k _и<t<(k+l) _и и может изменяться скачком при t = k _и, т.е. на границах между элементарными посылками (радиоимпульса) (k= l, 2, , n);

_и, n - длительность и количество элементарных радиоимпульсов, из которых составлен сигнал длительностью T _Cl (T_Cl= _и n).

Данный сигнал поступает на первый вход второго смесителя 37, на второй вход которого подается напряжение второго гетеродина 36:

U _гl(t) = _гl ^·Cos( _гl+ _гl).

На выходе смесителя 37 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 38 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты:

U _npl(t) = _прl ^·Cos [ _nplt+ _kl(t)+ _npl], 0<t<T_Cl;

где _npl= l/2 _cl · _гl;

_npl = _c+ _гl - первая промежуточная (суммарная) частота.

_{пр 1 = с}+ _гl

Это напряжение после усиления в усилителе 19 мощности через дуплексер 39 поступает в приемопередающую антенну 20, излучается ею в эфир на частоте _l = _прl, улавливается приемопередающей антенной 11 и через дуплексер 22 и усилитель 50 мощности поступает на первый вход смесителя 24, на второй вход которого подается напряжение U_Гl(t) гетеродина 23. На выходе смесителя 24 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 25 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты:

U _пр2(t)= _пр2 ^·Cos[ _пр2t+ _kl(t)+ _пр2], 0 t T_Cl;

где _пр2=¹/_{2 пр1};^· _г1; _пр2 = _пр1 - _Г1

_пр2 = _прl - _гl - вторая промежуточная (разностная) частота;

которое поступает на первый вход перемножителя 51. На второй вход перемножителя 51 подается напряжение гетеродина 56:

U_r2(t) = _г2 ^·Cos( _г2t+ _г2).

На выходе перемножителя 52 образуется напряжение:

U₂(t) = ₂^· Cos[ _гlt - _kl(t)+ _гl], 0<t<Т_Cl,

где ₂=¹/_{2 пр2} · _г2;

которое выделяется Полосовым фильтром 52 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 27, на второй (опорный) вход подается напряжение U _rl(t) гетеродина 23. На выходе фазового детектора 27 выделяется низкочастотное напряжение:

U_Hl(t) = _нl^· Cos _kl(t), 0<t<T_Cl,

где _нl = 1/2 ₂^· _гl;

пропорциональное модулирующему коду M_l(t). Это напряжение поступает на первый вход блока 29 сравнения кодов, на второй вход которого подается модулирующий код M_l(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 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 R.2 (критического) микропроцессор 13 замыкает цепь телеграфного ключа 18 накоротко. При замкнутой накоротко цепи телеграфного ключа 18 звуковой 33 и световой 34 сигнализаторы досылают в пространство непрерывные звуковой и световой сигналы.

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

При приближении локомотива к очередному железнодорожному переезду работа системы происходит аналогичным образом. Если на железнодорожном переезде возникает чрезвычайная ситуация, например заглох двигатель транспортного средства, пересекающего железнодорожный переезд, то включается генератор 53 высокой частоты, который формирует гармоническое колебание:

U _C2(t) = _c2^· Cos( _сt+ _c2), 0 t Т_C2,

которое поступает на первый вход фазового манипулятора 55, на второй вход которого подается модулирующий код M₂(t) с выхода источника 54 цифровых сообщений. Данный код содержит сведения о чрезвычайной ситуации, возникшей на железнодорожном переезде. На выходе фазового манипулятора 55 образуется сложный сигнал с фазовой манипуляцией:

U₃(t) = _с2^· Cos[ _ct+ _k2(t)+ _c2], 0<t<Т_с2,

где _к2(t) = {0, } - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M ₂(t); который поступает на первый вход смесителя 57, на второй вход которого подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 56. На выходе смесителя 57 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 58 выделяется напряжение третьей промежуточной (разностной) частоты:

U_пр3(t) = _пр3^· Cos[ _пр3t - _к2(t)+ _пр3], 0 t T_c2

где _пр3 = ¹/₂ ^· _c2 ^· _г2;

_пр3 = _г2 - _с - третья промежуточная (разностная) частота;

_пр3 = _г2 - _с2

Это напряжение после прохождения логического элемента ИЛИ 60 и усиления в усилителе 59 мощности через дуплексер 22 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир на частоте ₂= _пр3, улавливается приемопередающей антенной 20 и через дуплексер 39 и усилитель 41 мощности поступает на первый вход смесителя 43. На второй вход смесителя 43 подается напряжение U_Г2(t) гетеродина 42. На выходе смесителя 43 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 44 выделяется напряжение второй промежуточной частоты:

U_пp4(t) = _пр4^· Cos[ _пр2t+ _k2(t)+ _пр4], 0 t T_c2,

где _пp4 = ¹/₂^· _пр3^· _г2;

_пр2 = _г2 - _пр3 - вторая промежуточная (разностная) частота;

_пр4 = _г2 - _пр3,

которое поступает на первый вход перемножителя 45, на второй вход которого подается напряжение U_Гl(t) гетеродина 36. На выходе перемножителя 45 образуется напряжение

U₄(t) = ₄^· Cos[ _г2t+ _k2(t)+ _г2], 0 t T_c2, где ₄=¹/₂^· _пр4 ^· _гl;

_г2 = _пр2 - _гl,

которое выделяется полосовым фильтром 46 и поступает на первый (информационный) вход фазового детектора 47. На второй (опорный) вход фазового детектора 47 подается напряжение U_r2(t) гетеродина 42. На выходе фазового детектора 47 образуется низкочастотное напряжение:

U_H2(t) = _н2^· Cos _k2(t), 0<t<Т_с2,

где _н2=¹/₂ ^· ₄ ^· _г2;

пропорциональное модулирующему коду M₂(t), которое поступает на вход блока 48 регистрации и анализа. Тем самым машинист локомотива оперативно получает информацию о чрезвычайной ситуации на железнодорожном переезде и принимает меры для предотвращения катастрофы.

Описанная выше работа системы для радиотелефонных сообщений на автомагистралях соответствует штатному режиму, когда окончательное решение о торможении локомотива, приближающегося к аварийному железнодорожному переезду, принадлежит машинисту.

При возникновении различных нештатных режимов, в том числе и чрезвычайных ситуаций, когда выключается внимание машиниста (усталость, обморок, сон и т.п.), определение дальности от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения - автоматизированное экстренное торможение локомотива возлагаются на автоматическую систему, входящую в состав второго радиоприемника 49, устанавливаемого на локомотиве. При достижении локомотивом второго рубежа R₂ (критического) усилителя 38 первой промежуточной (суммарной) частоты выделяется напряжение

U_пpl(t) = V_пpl · Cos[w_пplt+ _kl(t)+ _пpl], 0 t T_Cl,

которое после усиления в усилителе 19 мощности через дуплексер 30 поступает в приемопередающую антенну 20, излучается ею в эфир на частоте _l = _прl, улавливается приемопередающей антенной 11 и через дуплексер 22 поступает на вход первого радиоприемника 35. Полосовым фильтром 52 выделяется напряжение

U₂ (t) = V₂ · Cos[w_гlt - _kl (t)+ _гl], 0 t T_Cl,

которое через логический элемент ИЛИ 60, усилитель 59 мощности и дуплексер 22 поступает в приемопередающую антенну 11, излучается ею в эфир, улавливается приемопередающей антенной 20 и через дуплексер 39 и усилитель 41 мощности поступает на первый вход смесителя 43, на второй вход которого подается напряжение третьего гетеродина 42

U_Г2(t) = V_Г2 · Cos(w_Г2t+ _Г2).

На выходе смесителя 43 образуются напряжения комбинационных частот. Усилитель 44 выделяется напряжение второй промежуточной частоты

U_пp5(t) = V_пp5 · Cos[w_пp2t+ _кl(t)+ _пp5], 0 t T_C,

где V_пp5 = ;

_пp2 = _г2 - _г1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

_пp2 = _{г2 - гl} ,

которое через открытый ключ 61 поступает на первый вход перемножителя 63. Ключ 61 открывается управляющим напряжением с третьего выхода микропроцессора 13. На второй вход перемножителя 63 через блок 66 регулируемой задержки подается ФМн-сигнал

U₁(t)=V_c · Cos[ _ct+ _кl(t)+ _c],0<t<Т_с1

с выхода сумматора 17.

Полученное на выходе третьего перемножителя 63 напряжение пропускается через фильтр 64 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R( ), где текущая временная задержка. Экстремальный регулятор 65, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R( ) и подключенный к выходу фильтра 64 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 66 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им временную задержки равной ₃( = ₃), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(r). Указатель 67 дальности, связанный со шкалой блока 66 регулируемой задержки (со вторым выходом блока 66 регулируемой задержки), позволяет непосредственно считывать измеренное значение дальности R от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда

где с - скорость распространения радиоволн.

Следовательно, задача автоматического измерения дальности R от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда сводится к измерению временной задержки ФМн-сигнала, ретранслированного аппаратурой аварийного железнодорожного переезда, относительно зондирующего ФМн-сигнала.

Измеренное значение дальности R сравнивается в блоке 69 сравнения с критическим значением дальности R_кp, формируемым в блоке 68 (R _кp=1000 м). При значении дальности R меньше критического значения R<R_кp в блоке 69 сравнения формируется постоянное напряжение, которое поступает в третий исполнительный блок 70. Последний включается и приводит в действие тормозную систему локомотива, которая осуществляет экстренное торможение и остановку локомотива, приближающегося к аварийному железнодорожному переезду. Одновременно постоянное управляющее напряжение с выхода блока 69 сравнения поступает в микропроцессор 13. Последний при достижении локомотивом второго рубежа R₂ (критического R_кp) 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.

Предлагаемая система обеспечивает своевременное предупреждение о приближении поезда к железнодорожному переезду. Для предупреждения используется сигнальная панель 32 со звуковой и световой сигнализацией, которая монтируется на железнодорожном переезде так, чтобы приближающийся участник движения мог в любое время заметить ее перед въездом на железнодорожные пути.

Указанная система обеспечивает повышение безопасности на железнодорожных переездах. Это достигается установлением дуплексной радиосвязи между локомотивом и железнодорожным переездом с использованием двух частот ₁ и ₂ и сложных сигналов с фазовой манипуляцией. При этом частоты _г1 и _г2 разнесены на значение второй промежуточной частоты _г2- _г1= _пр2. Второй радиопередатчик 40, установленный на локомотиве, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁= _г2= _пр1, а второй радиоприемник 49, установленный на локомотиве, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₂= _г1= _пр3. А первый радиопередатчик 21, установленный на железнодорожном переезде, излучает сложные сигналы с фазовой манипуляцией, наоборот, на частоте ₂, а первый радиоприемник 35, установленный на железнодорожном переезде, принимает сложные сигналы с фазовой манипуляцией на частоте ₁.

Таким образом, предлагаемая система по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение безопасности дорожного движения на железнодорожных переездах в различных экстремальных ситуациях, когда выключается внимание машиниста (усталость, обморок, сон и т.п.). Это достигается автоматическим определением расстояния от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда и в случае его критического значения автоматизированного экстренного торможения локомотива.

Автоматическое измерение расстояния от приближающегося локомотива до аварийного железнодорожного переезда осуществляется корреляционным методом с использованием замечательного свойства корреляционной функции сложных сигналов с фазовой манипуляцией, которая имеет значительный главный лепесток и относительно низкий уровень боковых лепестков. Это обстоятельство позволяет повысить точность изменения указанной дальности.