Для чего служит сигнал
Сигнал
Сигнал (в теории информации и связи) — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений в системе связи. Сигнал может генерироваться, но его приём не обязателен, в отличие от сообщения, которое должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым сообщением.
Сигнал, детерминированный или случайный, описывают математической моделью, функцией, характеризующей изменение параметров сигнала. Математическая модель представления сигнала, как функции времени, является основополагающей концепцией теоретической радиотехники, оказавшейся плодотворной как для анализа, так и для синтеза радиотехнических устройств и систем. В радиотехнике альтернативой сигналу, который несёт полезную информацию, является шум — обычно случайная функция времени, взаимодействующая (например, путём сложения) с сигналом и искажающая его. Основной задачей теоретической радиотехники является извлечение полезной информации из сигнала с обязательным учётом шума.
Понятие сигнал позволяет абстрагироваться от конкретной физической величины, например тока, напряжения, акустической волны и рассматривать вне физического контекста явления связанные кодированием информации и извлечением её из сигналов, которые обычно искажены шумами. В исследованиях сигнал часто представляется функцией времени, параметры которой могут нести нужную информацию. Способ записи этой функции, а также способ записи мешающих шумов называют математической моделью сигнала.
В связи с понятием сигнала формулируются такие базовые принципы кибернетики, как понятие о пропускной способности канала связи, разработанное Клодом Шенноном и об оптимальном приеме, разработанная В. А. Котельниковым.
Содержание
Классификация сигналов
По физической природе носителя информации:
По способу задания сигнала:
В зависимости от функции, описывающей параметры сигнала, выделяют аналоговые, дискретные, квантованные и цифровые сигналы:
Аналоговый сигнал (АС)
Большинство сигналов имеют аналоговую природу, то есть изменяются непрерывно во времени и могут принимать любые значения на некотором интервале. Аналоговые сигналы описываются некоторой математической функцией времени.
Пример АС — гармонический сигнал — s(t) = A·cos(ω·t + φ).
Аналоговые сигналы используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Ввести такой сигнал в компьютер и обработать его невозможно, так как на любом интервале времени он имеет бесконечное множество значений, а для точного (без погрешности) представления его значения требуются числа бесконечной разрядности. Поэтому необходимо преобразовать аналоговый сигнал так, чтобы можно было представить его последовательностью чисел заданной разрядности.
Дискретный сигнал
Дискретизация аналогового сигнала состоит в том, что сигнал представляется в виде последовательности значений, взятых в дискретные моменты времени. Эти значения называются отсчётами. Δt называется интервалом дискретизации.
Квантованный сигнал
При квантовании вся область значений сигнала разбивается на уровни, количество которых должно быть представлено в числах заданной разрядности. Расстояния между этими уровнями называется шагом квантования Δ. Число этих уровней равно N (от 0 до N-1). Каждому уровню присваивается некоторое число. Отсчёты сигнала сравниваются с уровнями квантования и в качестве сигнала выбирается число, соответствующее некоторому уровню квантования. Каждый уровень квантования кодируется двоичным числом с n разрядами. Число уровней квантования N и число разрядов n двоичных чисел, кодирующих эти уровни, связаны соотношением n ≥ log2(N).
Цифровой сигнал
Для того, чтобы представить аналоговый сигнал последовательностью чисел конечной разрядности, его следует сначала превратить в дискретный сигнал, а затем подвергнуть квантованию. Квантование является частным случаем дискретизации, когда дискретизация происходит по одинаковой величине называемой квантом. В результате сигнал будет представлен таким образом, что на каждом заданном промежутке времени известно приближённое (квантованное) значение сигнала, которое можно записать целым числом. Если записать эти целые числа в двоичной системе, получится последовательность нулей и единиц, которая и будет являться цифровым сигналом.
Сигнал и событие
Событие (получение записки, наблюдение сигнальной ракеты, прием символа по телеграфу) является сигналом только в той системе отношений, в которой сообщение опознается значимым (например, в условиях боевых действий сигнальная ракета — событие, значимое только для того наблюдателя, которому оно адресовано). Очевидно, что сигнал, заданный аналитически, событием не является и не несет информацию, если функция сигнала и её параметры известны наблюдателю.
В технике сигнал всегда является событием. Другими словами, событие — изменение состояния любого компонента технической системы, опознаваемое логикой системы как значимое, является сигналом. Событие, неопознаваемое данной системой логических или технических отношений как значимое, сигналом не является.
Представление сигнала и спектр
Есть два способа представления сигнала в зависимости от области определения: временной и частотный. В первом случае сигнал представляется функцией времени 
характеризующей изменение его параметра.
Кроме привычного временного представления сигналов и функций при анализе и обработке данных широко используется описание сигналов функциями частоты. Действительно, любой сколь угодно сложный по своей форме сигнал можно представить в виде суммы более простых сигналов, и, в частности, в виде суммы простейших гармонических колебаний, совокупность которых называется частотным спектром сигнала.
Для перехода к частотному способу представления используется преобразование Фурье: 
.
Функция 
называется спектральной функцией или спектральной плотностью.
Поскольку спектральная функция является комплексной, то можно говорить о спектре амплитуд 
и спектре фаз 
. Физический смысл спектральной функции: сигнал представляется в виде суммы бесконечного ряда гармонических составляющих (синусоид) с амплитудами 
, непрерывно заполняющими интервал частот от 0 до 
, и начальными фазами 
.
Размерность спектральной функции есть размерность сигнала, умноженная на время.
Параметры сигналов
В радиотехнике
В радиотехнике основным элементом кодирования является модуляция сигнала. При этом обычно рассматривается близкий к гармоническому сигнал вида s(t)=A sin(2πft +φ), где амплитуда (A), частота (f) или фаза (φ), медленно (относительно скорости изменения синуса) изменяются в зависимости от передаваемой информации (амплитудная, частотная или фазовая модуляция).
Стохастические модели сигнала, предполагают случайным или сам сигнал или переносимую им информацию, стохастическая модель сигнала часто формулируется как уравнение, связывающее сигнал с шумом, который в данном случае имитирует множество возможных информационных сообщений и называется формирующим шумом, в отличие от мешающего шума наблюдения.
Обобщением скалярной модели сигнала являются например векторные модели сигналов, представляющие собой упорядоченные наборы отдельных скалярных функций, с определенной взаимосвязью компонентов вектора друг с другом. На практике векторная модель соответствует в частности одновременному приему сигнала несколькими приемниками с последующей совместной обработкой. Ещё одним расширением понятия сигнала является его обобщение на случай полей.
Звуковые сигналы при движении поездов
Инструкция по сигнализации на промышленном железнодорожном транспорте устанавливает систему, когда звуковые сигналы при движении поездов для передачи приказов и указаний, относящихся к движению поездов и маневровой работе.
Сигналы служат для обеспечения безопасности движения, а также для четкой организации движения поездов и маневровой работы.
Сочетание звуков различной продолжительности
Звуковые сигналы поездов выражаются числом и сочетанием звуков различной продолжительности:
При маневрах применяются звуковые сигналы:
Разрешается локомотиву следовать управлением вперед: одним длинным звуком.
Разрешается локомотиву следовать управлением назад: двумя длинными звуками.
Звуковые сигналы при маневрах подаются ручным свистком или духовым рожком.
Сигналы при маневрах должны повторяться свистками локомотива, подтверждающими принятие их к исполнению.
Звуковые сигналы при движении поездов
Три коротких • • • «Стой
Один длинный — «Отправиться поезду
Три длинных и один короткий — — — • «Прибытие поезда на станцию не в полном составе
Следование двойной тягой:
Один короткий • Требование к машинисту второго локомотива «уменьшить тягу
Два коротких • • Требование к машинисту второго локомотива «увеличить тягу
Два длинных и два коротких — — • • Требование «Опустить токоприемник.
Звуковые сигналы при движении поездов с подталкивающим локомотивом:
Два коротких • • Требование «начать подталкивание
— повторяет сигнал машинист подталкивающего
Один короткий, один длинный и один короткий • — • Требование «прекратить подталкивание, но не отставать от поезда
Четыре длинных — — — — Требование «прекратить подталкивание и возвратиться обратно
При следовании поезда двойной тягой с подталкивающим локомотивом машинист второго локомотива повторяет все сигналы вслед за подачей их с подталкивающего локомотива.
Оповестительный сигнал подается как один длинный свисток — в случаях:
приближения поезда к станциям (постам), переносным и ручным сигналам, требующим уменьшения скорости, сигнальным знакам «С», выемкам, кривым участкам пути, тоннелям;
при встрече поездов на перегонах: первый сигнал — при приближении к встречному поезду, второй – при подходе к хвостовой части;
при приближении к находящимся на пути людям и в других случаях, требующих оповещения о приближении поезда.
Сигнал бдительности подается одним коротким и одним длинным свистком локомотива
• — и периодически повторяется:
при проследовании проходного светофора с красным огнем, а также с непонятным показанием или погасшим, после стоянки перед ним и при дальнейшем следовании по блок-участку;
при подходе к входному светофору с лунно-белым мигающим огнем пригласительного сигнала и во всех других случаях приема поезда на станцию при запрещающем показании или погасших основных огнях входного светофора;
при приеме поезда по неправильному пути (при отсутствии входного светофора по этому пути). Этот сигнал должен подаваться и при дальнейшем следовании по горловине станции;
при подходе к проходному светофору с красным огнем, имеющему условно-разрещающий сигнал, и дальнейшем следовании по блок-участку.
Сигналы тревоги подаются свистками локомотивов, сиренами, ударами в подвешенные металлические предметы.
Сигнал «Общая тревога подается группами из одного длинного и трех коротких звуков:
— • • • — • • • — • • •
при обнаружении на пути неисправности, угрожающей безопасности движения;
при остановке поезда в снежном заносе, при разрыве поезда, крушении поезда и в других случаях, когда требуется помощь.
Сигнал «Пожарная тревога подается группами из одного длинного и двух коротких звуков:
— • • — • • — • •
Сигнал общей и пожарной тревоги подаются при необходимости каждым работником железнодорожного транспорта.
Значение звуковых сигналов днем и ночью одно и то же.
Значение слова « Сигнал »
В словаре Даля
В словаре Ожегова
В словаре Ефремовой
В словаре Фасмера Макса
В словаре Д.Н. Ушакова
В словаре Синонимов
звонок, отбой, аларм, клаксон, фанфара, сообщение, команда, побудка, аппель, тревога, меандр, заря, признак, апель, шамад, симптом, примета, (условный) знак, толчок, предупреждение, отмашка
В словаре Энциклопедии
В словаре Синонимы 4
аларм, апель, аппель, аудиосигнал, блок-сигнал, видеосигнал, заря, звонок, знак, зоря, клаксон, команда, меандр, отбой, пневмосигнал, побудка, предупреждение, признак, примета, радиосигнал, светосигнал, симптом, синхросигнал, сообщение, стоп-сигнал, телесигнал, толчок, тонсигнал, тревога, фанфара, флаг-сигнал, чм-сигнал, шамад, эхосигнал, эхо-сигнал
В словаре Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализня
В словаре Словарь иностранных слов
1. Условный знак для передачи на расстояние каких-нибудь сведений, сообщений. Дать с. Световой с.
2. перен. То, что служит толчком к началу какого-нибудь действия. Статья послужила сигналом к дискус-сии.
3. перен. Предупреждение, сообщение о чем-нибудь нежелательном. Поступают сигналы с мест о небла-гополучии со снабжением.
4. геод. Вышка, возводимая в пункте триангуляции, предназначенная для установки геодезических инструментов и для визирования с других пунктов.
orgperevozok.ru
Технология транспортных процессов
Новое
Популярное
8. Поездные сигналы
VIII. Сигналы, применяемые для обозначения поездов, локомотивов и другого железнодорожного подвижного состава
85. В этой главе все указания по размещению сигналов с правой или левой стороны даны по направлению движения.
86. Голова поезда при движении на однопутных и по правильному железнодорожному пути на двухпутных участках обозначается днем и ночью одним прозрачно-белым огнем прожектора и двумя прозрачно-белыми огнями фонарей у буферного бруса (рис. 188).
Голова поезда при движении по неправильному железнодорожному пути обозначается: днем и ночью — красным огнем фонаря с левой стороны, с правой стороны — прозрачно-белым огнем фонаря, а также сигнальным прозрачно-белым огнем прожектора (рис. 189).
На локомотиве, следующем в голове поезда или без вагонов, моторвагонном поезде при движении по железнодорожным путям общего пользования на однопутных и по правильному и неправильному железнодорожному пути на двухпутных участках днем и ночью должен быть включен сигнальный прозрачно-белый огонь прожектора и два прозрачно-белых огня фонарей у буферного бруса.
87. Голова грузового поезда при движении вагонами вперед на однопутных и по правильному железнодорожному пути на двухпутных участках днем сигналами не обозначается, ночью обозначается прозрачно-белым огнем фонаря у буферного бруса (рис. 190).
При движении вагонами вперед по неправильному железнодорожному пути голова грузового поезда обозначается: днем — развернутым красным флагом, показываемым с левой стороны сопровождающим поезд работником, находящимся на передней переходной площадке; ночью — прозрачно-белым огнем фонаря у буферного бруса и красным огнем ручного фонаря, показываемым с левой стороны сопровождающим поезд работником (рис. 191).
88. Хвост поезда при движении на однопутных и по правильному и неправильному железнодорожному пути на двухпутных участках обозначается:
1) грузового и грузопассажирского днем и ночью — красным диском со светоотражателем у буферного бруса с правой стороны (рис. 192);
2) пассажирского и почтово-багажного днем и ночью — тремя красными огнями (рис. 193).
Локомотив, находящийся в хвосте грузового поезда, а также локомотив, следующий без вагонов, сзади обозначаются: днем и ночью — красным огнем фонаря у буферного бруса с правой стороны (рис. 194).
Порядок обозначения сигналами поездов при движении вагонами вперед и не сопровождаемых составителем, обеспечивающий при этом безопасность движения поездов и безопасность работников организаций железнодорожного транспорта, устанавливается владельцем железнодорожных путей необщего пользования.
На железнодорожных путях необщего пользования специализированные поезда (вертушки), обращающиеся на открытых горных разработках при движении на однопутных, двухпутных и многопутных участках при движении локомотивом вперед и вагонами вперед обозначаются:
1) голова поезда:
днем — локомотив сигналами не обозначается, а вагон обозначается диском красного цвета у буферного бруса вагона с правой стороны (рис. 195);
ночью — двумя прозрачно-белыми огнями фонарей у буферного бруса локомотива (рис. 188) или одним прозрачно-белым огнем у буферного бруса вагона с правой стороны, при этом головной вагон дополняется устройством звуковой сигнализации;
2) хвост поезда:
днем — диском красного цвета у буферного бруса вагона с правой стороны (рис. 196), локомотив в хвосте поезда сигналами не обозначается;
ночью — одним прозрачно-белым огнем фонаря на буферном брусе вагона с правой стороны (рис. 197) или двумя красными огнями на буферном брусе локомотива (рис. 198).
89. Подталкивающий локомотив и специальный самоходный железнодорожный подвижной состав обозначаются сигналами так же, как и локомотив без вагонов.
Подталкивающий локомотив и хозяйственный поезд при возвращении с двухпутного перегона по неправильному железнодорожному пути обратно на железнодорожную станцию отправления обозначаются сигналами следования по неправильному железнодорожному пути.
90. В случае разрыва на перегоне грузового поезда хвост части поезда, отправляемой на железнодорожную станцию, обозначается: днем — развернутым желтым флагом у буферного бруса с правой стороны; ночью — желтым огнем фонаря (рис. 199).
Последняя убираемая часть поезда обозначается так же, как хвост грузового поезда.
91. Поезда на многопутных участках обозначаются так же, как на однопутных и двухпутных в зависимости от установленного порядка движения по одному или другому железнодорожному пути многопутного участка.
92. Снегоочиститель при движении на однопутных и по правильному железнодорожному пути на двухпутных участках обозначается:
1) если в голове снегоочиститель:
днем — два желтых развернутых флага на боковых крюках;
ночью — два желтых огня боковых фонарей, а в сторону локомотива — два прозрачно-белых контрольных огня (рис. 200);
2) если в голове локомотив:
днем — два желтых развернутых флага у буферных фонарей;
ночью — два желтых огня буферных фонарей (рис. 201).
Хвост снегоочистителя обозначается как хвост одиночно следующего локомотива.
93. Снегоочистители при движении их в голове по неправильному железнодорожному пути на двухпутных участках обозначаются:
днем — два желтых развернутых флага и красный развернутый флаг под желтым слева на боковых крюках;
ночью — соответственно два желтых и один красный огни фонарей, а в сторону локомотива — три прозрачно-белых контрольных огня (рис. 202).
Если в голове локомотив, то он обозначается так же, как снегоочиститель при движении в голове (рис. 202).
94. Локомотив и специальный самоходный подвижной состав при маневровых передвижениях, в том числе при следовании к составу и от состава поезда, ночью должен иметь по одному прозрачно-белому огню впереди и сзади на буферных брусьях со стороны основного пульта управления локомотивом или спецаильным самоходным подвижным составом, а моторвагонный подвижной состав должен иметь днем и ночью в голове поезда два прозрачно-белых огня, в хвосте поезда — три красных огня.
95. Дрезины съемного типа, путевые вагончики и другие съемные подвижные единицы при нахождении на перегоне должны иметь:
на однопутных и при движении по неправильному железнодорожному пути на двухпутных участках: днем — прямоугольный щит, окрашенный с обеих сторон в красный цвет, или развернутый красный флаг на шесте; ночью — спереди и сзади красный огонь фонаря, укрепленного на шесте;
на двухпутных участках при следовании по правильному железнодорожному пути: днем — прямоугольный щит, окрашенный с передней стороны в белый и с задней в красный цвета; ночью — впереди прозрачно-белый огонь и сзади красный огонь фонаря, укрепленного на шесте.
Съемные ремонтные вышки на электрифицированных участках при работе на перегоне должны иметь:
на однопутных и при движении по неправильному железнодорожному пути на двухпутных участках: днем — развернутый красный флаг с двух сторон; ночью — спереди и сзади красный огонь фонаря;
на двухпутных участках при следовании по правильному железнодорожному пути: днем — развернутый красный флаг с правой стороны по ходу движения поездов; ночью — спереди прозрачно-белый огонь фонаря, сзади — красный огонь фонаря.
Сигналы во всех случаях должны быть закреплены на верхнем уровне заземленного пояса съемной ремонтной вышки.
Съемные ремонтные вышки и путевые вагончики на перегоне должны быть, кроме того, ограждены с обеих сторон переносными или ручными красными сигналами, переносимыми одновременно с передвижением ремонтной вышки и вагончика, на расстоянии Б, указанном в графе 4 таблицы 1, в зависимости от руководящего спуска и максимальной допускаемой скорости движения на перегоне.
При работе на железнодорожной станции:
съемная ремонтная вышка должна иметь: днем — развернутый красный флаг с двух сторон; ночью — спереди и сзади красный огонь фонаря;
путевой вагончик: днем — щит, окрашенный с обеих сторон в красный цвет, или красный флаг на шесте; ночью — спереди и сзади красный огонь фонаря, укрепленного на шесте.
При движении по станционным железнодорожным путям и стрелочным переводам съемная ремонтная вышка и путевой вагончик, кроме того, должны быть ограждены на железнодорожных путях общего пользования на расстоянии не менее 50 м, а на железнодорожных путях необщего пользования — не менее 15 м с обеих сторон переносными или ручными красными сигналами, переносимыми одновременно с передвижением съемной ремонтной вышки и путевого вагончика.
Ограждение с обеих сторон путевых тележек разного типа и других съемных подвижных единиц, применяемых при работах, производится в случаях, установленных владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей необщего пользования.
Если на двухпутном или многопутном участке по смежному железнодорожному пути будет следовать встречный поезд, то красный сигнал, ограждающий съемную ремонтную вышку, путевой вагончик или другую съемную подвижную единицу с передней стороны, до прохода поезда снимается.
На двухпутных электрифицированных участках, кроме участков, оборудованных двухсторонней автоблокировкой, и участков, где пассажирские поезда обращаются со скоростью более 120 км/ч, допускается ограждение съемных ремонтных вышек только со стороны движения поездов по правильному железнодорожному пути.
Порядок организации работы съемных ремонтных вышек на таких участках, обеспечивающий безопасность движения поездов, устанавливается с учетом местных условий владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей необщего пользования.
Работники подразделений железнодорожного транспорта, ограждающие съемные ремонтные вышки, путевые вагончики и другие съемные подвижные единицы, а также работники, руководящие передвижением съемных единиц, должны быть снабжены, кроме переносных щитов, ручных флагов и сигнальных фонарей, петардами и духовыми рожками для подачи сигналов о приближении поезда, а также сигналов для остановки поезда, если это потребуется.