Основной функцией первых систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС) была передача от напольных устройств в кабину машиниста, а именно – на локомотивный светофор, показаний напольных светофоров. Главная цель – повысить надежность восприятия машинистом локомотива показаний напольных светофоров, определяющих допустимые скорости движения по блок-участкам. Канал передачи информации системы АЛС дублирует оптический канал связи системы АБ. В зависимости от характера передачи информации от напольных устройств к локомотивным устройствам системы АЛС подразделяются на непрерывные (АЛСН) и точечные (АЛСТ). В системе АЛСН сигнал от напольных устройств к локомотивным передается непрерывно при движении поезда по блок-участку, а в системе АЛСТ сигнал передается только в начале блок-участка, условно говоря в «точке».
Структурными составляющими системы АЛСН являются кодеры тракта АЛ С, передатчик сигналов АЛ С, устройство защиты от опасных влияний сигналов рельсовых линий и сопряжения выхода передатчика с входом рельсовой линии, рельсовая линия, локомотивная индукционная катушка (ЛИК), локомотивный приемник сигналов АЛ С, декодер тракта АЛС, формирователь команд управления тормозами поезда и устройства индикации и сигнализации машиниста. В системе АЛСТ вместо рельсовой линии для передачи информации на локомотив используется напольная индукционная катушка (НИК). Все остальные структурные составляющие систем АЛСТ и АЛСН аналогичны.
Система АЛСН числового кода
Эта система является первой системой АЛС непрерывного типа, получившей широкое применение на сети ж. д. Информация на вход кодера этой системы поступает от накопителя информации системы АБ-ЧК, а именно от сигнальных реле АБ. Смысловое содержание этой информации определяется показаниями напольных светофоров АБ – красным, желтым или зеленым огнями, т. е. по каналам АЛС числового кода передается лишь три сообщения. В кодере тракта АЛС эти сообщения кодируются – каждому сообщению ставится в соответствие одна из возможных комбинаций числового кода. Так, сообщение о зеленом огне напольного светофора кодируется тремя токовыми импульсами в кодовом цикле, желтому огню соответствует комбинация из двух импульсов, красный огонь кодируется одним импульсом. Способ кодирования определил название системы – АЛСН числового кода. Первоначально кодер данной системы выполнялся в виде электромеханического устройства – кодового трансмиттера. В модифицированных системах кодер выполняется на микроэлектронной элементной базе, в т. ч. на микроконтроллерах.
В передатчике сигналов АЛСН числового кода происходит амплитудная модуляция несущих колебаний в соответствии с передаваемыми кодовыми комбинациями. Частоты несущих колебаний 25, 50 и 75 Гц. На участках с электротягой постоянного тока используются несущие колебания с частотой 50 Гц, на участках переменного тока – с частотой 25 Гц и на участках с тепловозной тягой – с частотой 75 Гц. В первых системах в качестве амплитудных модуляторов использовались электромагнитные трансмиттерные реле, в модернизированных системах модуляторы выполняются на тиристорах. В качестве устройства защиты используется разрядник, а устройством сопряжения служит дроссель-трансформатор.
В АЛС числового кода и АБ-ЧК в качестве напольных кодеров, передатчиков сигналов, устройств защиты и сопряжения применяются одни и те же устройства, поэтому эти системы называются совмещенными.
Для передачи сообщений от напольных устройств к локомотивным используется линия индуктивной связи, состоящая из двухпроводной рельсовой линии и связанной с ней локомотивной индукционной катушки.
Локомотивный приемник сигналов системы АЛСН числового кода содержит фильтр, усилитель сигналов, амплитудный детектор, с выхода которого кодовые комбинации в виде последовательностей импульсов постоянного тока поступают на вход декодера. Декодер по принятой кодовой комбинации воспроизводит сигнал на одном из выходов, что означает прием сообщения того или иного смыслового содержания. С помощью таких сигналов осуществляется управление тормозной системой поезда и устройством индикации и сигнализации машиниста, к которым относятся локомотивный светофор и устройство звуковой предупредительной сигнализации. Зеленый огонь локомотивного светофора соответствует зеленому огню напольного светофора трехзначной АБ, желтый огонь – желтому огню напольного светофора, красный огонь с желтым огнем – красному огню напольного светофора, красный огонь локомотивного светофора сигнализирует, что поезд движется по занятому другим поездом блок-участку, а лунно-белый огонь показывает, что поезд движется по свободному блок-участку и сигналы АЛС в его рельсовой цепи отсутствуют.
Система АЛС-ЕН
В ней от напольных устройств на локомотивные передается информация о показаниях напольных светофоров АБ, о сво-бодности и целостности рельсов в пределах шести блок-участков, находящихся перед движущимся поездом, о 16 градациях допустимой скорости проследования очередного светофора, о длинах блок-участков, а также сигналы, предназначенные для исключения взаимных влияний между трактами передачи различных путей и блок-участков. Для кодирования информации используется восьмиразрядный модифицированный код Бауэра. Всего передается 256 сообщений. В передатчике системы АЛС-ЕН используется двухкратная фазоразностная модуляция (2ФРМ) несущей частотой ок. 175 Гц. Передатчик содержит генератор колебаний несущей частоты, модулятор, усилитель мощности.
Напольные устройства АЛС-ЕН выполняются автономно от устройств АБ-ЧК, поэтому дополнительной функцией устройства защиты и сопряжения является обеспечение электромагнитной совместимости этих систем. Функции локомотивного приемника, декодера и устройств индикации и сигнализации аналогичны функциям одноименных структурных составляющих системы АЛСН числового кода. В приемнике осуществляется демодуляция сигналов с фазоразностной модуляцией, а в декодере – декодирование кодовых комбинаций модифицированного кода Бауэра. Устройство индикации отображает не только показания напольных светофоров, но и допустимую и фактическую скорости движения поезда.
Аппаратные средства напольных и локомотивных устройств выполняются на микроэлектронной элементной базе с высокой степенью интеграции и с программируемой логикой. Надежность функционирования обеспечивается путем перевода системы в защищенное состояние при обнаружении отказов в результате сопоставления параметров сигналов двух комплектов. Система АЛС-ЕН удовлетворяет требованиям обеспечения безопасности движения и поэтому может применяться как основное средство, обеспечивающее безопасное движение поездов.
Модернизированные локомотивные устройства системы АЛСН числового кода и локомотивные устройства АЛС-ЕН конструктивно выполнены как одно устройство в системе КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности).
Линия индуктивной связи
Линия индуктивной связи (ЛИС) – совокупность индуктивно связанных контуров, в которой один контур представляет собой линию длиной, превышающей длину волны тока в ней; широко используется для обмена информацией между путевыми и локомотивными устройствами в системах автоматической локомотивной сигнализации. Для этого вдоль рельсового пути (иногда в междупутьях) на шпалы или подошвы рельсов укладывают провода в изоляции, образующие напольный контур ЛИС; на локомотивах устанавливают локомотивные контуры (катушки индуктивности). К контурам ЛИС подключают передатчики и приемники сигналов. Различают простую и модулирующую ЛИС.
Сигналы локомотивного (путевого) передатчика на входе путевого (локомотивного) приемника изменяются (модулируются) по фазе на 180° в моменты прохода локомотивной катушки ЛК над местами скрещивания линейных проводов. По изменениям фазы сигналов путевыми или локомотивными устройствами фиксируется прохождение локомотивом определенных точек пути.
