專利名稱：鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備智能無接點控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵路信號控制裝置，特別是一種鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備智能無接點控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備-轉(zhuǎn)轍機、信號機、軌道電路都是延用傳統(tǒng)的繼電式控制電路。由于繼電器的輸入控制是靠動作指令的電平信號接入繼電器線包，而驅(qū)動基礎(chǔ)設(shè)備(如轉(zhuǎn)轍機、信號機)的動作是通過繼電器觸點的通斷實施其控制操作的。從控制角度來說，這只是一種電氣信號控制，從輸出控制來說，是通過觸點的通斷實現(xiàn)的。很明顯這就需要計劃維修和日常維護(hù)，以保證繼電器的觸點的可靠接觸。此外，6～8個繼電器，組合接線繁雜，施工困難，且不易查找故障，還存在壽命短，體積大，轉(zhuǎn)換速度慢，故障定位困難的固有缺陷。顯然這制約了鐵路的運營安全和運輸能力的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種采用微電子功率器件取代繼電器，通過計算機實現(xiàn)鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的直接控制的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備智能無接點控制裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是設(shè)有指令輸入隔離電路和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路，上位機下達(dá)的指令經(jīng)由指令輸入隔離電路和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路進(jìn)入計算機；基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路，用于將基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)的信號送計算機；軌道電路及隔離電路，軌道電路用于檢測軌道的占車或軌道的空閑情況，并通過隔離電路將信息送計算機；計算機，該計算機的輸入口分別連接上述指令輸入隔離電路、工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路、和基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路、軌道電路的隔離電路，并根據(jù)輸入指令和通訊信號進(jìn)行邏輯判斷，由輸出口輸出指令，控制無接點控制裝置；
無接點控制裝置，其輸入端連接計算機的輸出口，其輸出接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備，根據(jù)計算機的指令控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備工作。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該無接點控制裝置是由驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路和功率輸出電路所組成。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該無接點控制裝置中的驅(qū)動輸出是由多個光電隔離電路所組成，其輸入端分別接計算機的對應(yīng)輸出口，多個光電隔離電路的輸出分別接功率輸出電路的對應(yīng)輸入端；該功率輸出電路是由多個無接點電子開關(guān)所組成，各無接點電子開關(guān)的控制端作為功率輸出電路的輸入端接通過上述光電隔離電路接計算機的對應(yīng)輸出口，各個無接點電子開關(guān)接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的對應(yīng)輸入端，根據(jù)計算機不同輸出端的指令使不同無接點電子開關(guān)接通或斷開，進(jìn)一步控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備動作，轉(zhuǎn)轍機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，不同信號燈(紅、黃、綠)的通斷。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是所述的電子開關(guān)是晶體管，或場效應(yīng)管、或IGBT管，或可控硅管。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是于該無接點控制裝置中進(jìn)一步還設(shè)有模擬電流處理電路和功率管在線檢測電路，該模擬電流處理電路是串接在功率管發(fā)射極或漏極上的電流變送器，如分流器、霍爾放大器，用以檢測鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的工作電流其輸出接計算機；該功率管在線檢測電路是通過電阻并接于功率管兩端的隔離電路，用于檢測功率管是否完好，其輸出接計算機。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該軌道電路是由兩路恒流源所組成，其中一路恒流源的輸出端并接于軌道區(qū)段上的采樣電阻，該采樣電阻的兩端經(jīng)由有源濾波器接另一路恒流源的輸入，該另一路恒流源將檢測的上述采樣電阻兩端的電壓經(jīng)V-I變換器變換成電流量，再經(jīng)由隔離電路送計算機。
所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是所述恒流源是由基準(zhǔn)電壓源、運算放大器及功率晶體管所組成。
本發(fā)明的優(yōu)點在于由于本發(fā)明的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備是由嵌入式計算機完成通訊、數(shù)字通道和模擬通道的數(shù)據(jù)采集、處理和邏輯判斷，輸出控制基礎(chǔ)設(shè)備由功率微電子開關(guān)的通斷代替繼電器控制，具有功耗低、體積小、壽命長、動作快的優(yōu)點，因此不需要像繼電器組件的日常維護(hù)和維修，大大節(jié)省了人力，減小了機房面積。同時其遠(yuǎn)程通訊功能，為鐵路系統(tǒng)的全計算機化，網(wǎng)絡(luò)化奠定了基礎(chǔ)。
該裝置集指令接收、信息采集、邏輯判斷、輸出控制、遠(yuǎn)程通訊、故障定位為一體，達(dá)到無須維護(hù)，工作穩(wěn)定可靠，提高了鐵路運營安全和運輸能力。
為對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及其功效有進(jìn)一步了解，茲列舉具體實施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置的方框圖；圖2是無接點控制裝置的具體電路圖；圖3是存儲在圖1鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置的計算機中的指令流程圖；圖4是本發(fā)明的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置中的軌道電路的具體電路圖。
具體實施例方式
參照附圖，圖1是本發(fā)明用于鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備(道岔轉(zhuǎn)轍機、信號機)的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置(以下簡稱控制裝置)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。由圖可見，本發(fā)明的控制裝置主要包括指令輸入隔離電路1和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路9，所述的指令輸入隔離電路1是光電隔離電路，所述的工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路9是型號為SJA1000的CAN電路；基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路2，所述的隔離電路是光電隔離電路，用于將基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)的信號隔離后送計算機；軌道電路及隔離電路11，軌道電路用于檢測軌道的占車或軌道的空閑情況，并通過隔離電路將信息送計算機4；該計算機(ECU)的輸入口分別連接上述指令輸入隔離電路1、工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路9、基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路2、軌道電路及隔離電路11，并根據(jù)輸入指令和通訊信號進(jìn)行邏輯判斷，由輸出口輸出指令，控制無接點控制裝置12；該無接點控制裝置12，其輸入端連接計算機4的輸出口，其輸出接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備7，所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備7是指道岔轉(zhuǎn)轍機和信號機，根據(jù)計算機的指令控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備工作，為方便說明，以下以轉(zhuǎn)轍機為例進(jìn)行說明。
其中，計算機ECU是由嵌入式8或16位單片機，或帶有JTAG接口的SOC單片機所組成，其型號可為80C592，或80C196或C8051F040等，最佳構(gòu)成為帶有JTAG接口的SOC單片機組成的計算機系統(tǒng)ECU。上位機下達(dá)的指令經(jīng)指令輸入和隔離電路1及工業(yè)現(xiàn)場總線CAN通訊電路9進(jìn)入計算機ECU，計算機ECU對這兩種指令進(jìn)行異性判定。現(xiàn)場道岔轉(zhuǎn)轍機的狀態(tài)信息，如位置表示等經(jīng)道岔狀態(tài)及隔離電路2也進(jìn)入ECU，同時軌道的占車或軌道空閑信息經(jīng)軌道電路及隔離電路11進(jìn)入ECU進(jìn)行狀態(tài)識別。上位機下達(dá)的轉(zhuǎn)轍機動作指令是否執(zhí)行，是由轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)和軌道電路空閑與否決定。只有轉(zhuǎn)轍機正常，軌道電路送出空閑信息時，才允許執(zhí)行道岔動作指令。這些條件經(jīng)ECU的指令冗余接收，信息采集，和邏輯判斷最終輸出指令給無接點控制裝置12，該無接點控制裝置12主要是由驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5和功率輸出電路6所組成(圖2所示)，驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5是由多個光電隔離電路所組成，其輸入端分別接計算機的對應(yīng)輸出口，多個光電隔離電路的輸出分別接功率輸出電路的對應(yīng)輸入端；對于轉(zhuǎn)轍機而言，該驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5是由二個光電隔離電路所組成，這是由于轉(zhuǎn)轍機的驅(qū)動信號只有兩個，即正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，對于信號機而言，則應(yīng)該有多個輸出分別控制紅、黃、綠、白信號燈或其組合。其輸入端分別接計算機的對應(yīng)輸出口，多個光電隔離電路的輸出分別接功率輸出電路的對應(yīng)輸入端；該功率輸出電路是由多個無接點電子開關(guān)所組成，同樣，對于轉(zhuǎn)轍機而言，該無接點電子開關(guān)也是有二組，各無接點電子開關(guān)的控制端作為功率輸出電路的輸入端通過上述驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5(即光電隔離電路)接計算機的對應(yīng)輸出口，各個無接點電子開關(guān)接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的對應(yīng)輸入端，根據(jù)計算機不同輸出端的指令使不同無接點電子開關(guān)接通或斷開，進(jìn)一步控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備動作，轉(zhuǎn)轍機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，不同信號燈(紅、黃、綠、白)的通斷。所述的電子開關(guān)是晶體管開關(guān)電路，或場效應(yīng)管開關(guān)電路、或IGBT管或可控硅管開關(guān)。
該無接點控制裝置12進(jìn)一步還設(shè)有檢測保護(hù)電路，其中包括模擬電流處理電路8和功率管在線檢測電路8’，該模擬電流處理電路8是串接在功率管主電路(發(fā)射極、集電極、漏極、源極)上的電流變送器，如分流器、電流互感器、霍爾放大器，用以檢測鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的工作電流，其輸出接計算機；該功率管在線檢測電路是通過電阻并接于功率管兩端的隔離電路，用于檢測功率管是否完好，其輸出接計算機，所述隔離電路是光電隔離電路。
上述驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5隔離差動輸出(有時為脈沖輸出)至標(biāo)號6的功率輸出電路，該功率輸出電路的輸出經(jīng)電線接至現(xiàn)場鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備一轉(zhuǎn)轍機7。同時，在轉(zhuǎn)轍機運行和靜止中轉(zhuǎn)轍機的位置表示狀態(tài)及功率管的是否正常經(jīng)道岔狀態(tài)及隔離電路2及功率管在線檢測電路8’送至計算機ECU。而轉(zhuǎn)轍機7的工作電流經(jīng)模擬電流處理及隔離電路8，進(jìn)行模擬量動態(tài)采集，并送計算機ECU，由此可以描繪出轉(zhuǎn)轍機的運行曲線。通過道岔狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)及隔離電路2和模擬電流處理及隔離電路8和功率管在線檢測電路8’形成閉環(huán)，ECU就能隨機檢測轉(zhuǎn)轍機的工況和外線狀態(tài)。例如，ECU沒有發(fā)出轉(zhuǎn)轍機的動作指令，而此時ECU檢測到了電流信息，就立刻確定出功率輸出管損壞擊穿，ECU就立即報警，并切斷功率管的驅(qū)動電源，使該控制裝置進(jìn)入故障一安全狀態(tài)，如計算機ECU檢測到轉(zhuǎn)轍機狀態(tài)發(fā)生變化，就能判斷出回線斷線或人為使轉(zhuǎn)轍機動作。當(dāng)ECU發(fā)出了轉(zhuǎn)轍機動作指令，而ECU檢測不到電流或轉(zhuǎn)轍機的位置表示沒有變化，則說明驅(qū)動轉(zhuǎn)轍機外線開路或發(fā)生故障，此時立即報警，進(jìn)行故障處理。
本發(fā)明的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置中還具有看門狗電路10，計算機ECU動態(tài)地檢測各路電源和程序的運行，如程序跑飛，則經(jīng)看門狗電路10使系統(tǒng)復(fù)活。
由上面分析可知，本發(fā)明解決了鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備由繼電式組合控制的諸多缺點，實現(xiàn)了鐵路基礎(chǔ)設(shè)備的智能化無接點直接控制，通過少檢多測，使該裝置符合鐵路系統(tǒng)的故障一安全原則。由于本發(fā)明的控制裝置具有工業(yè)現(xiàn)場總線遠(yuǎn)程通訊功能，為鐵路系統(tǒng)的全計算機化、網(wǎng)絡(luò)化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
本發(fā)明的智能無接點控制裝置控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備，取代了傳統(tǒng)的繼電器，解決了繼電器組合的固有缺點功能單一，體積龐大，故障防護(hù)能力差，處理故障時間長，維修工作量大的缺點。
圖2為該無接點控制裝置12的具體電路圖，其中包括驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5、功率輸出電路6、轉(zhuǎn)轍機7、模擬電流處理及隔離電路8和功率管在線檢測電路8’。下面對無接點控制裝置12進(jìn)行詳細(xì)說明。
計算機ECU4發(fā)出的轉(zhuǎn)轍機動作指令1或2(轉(zhuǎn)轍機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn))，進(jìn)入輸出驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換電路5，它由二個光電耦合器D1、D2、相應(yīng)電阻和或門D3組成。輸出驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換電路5的輸出驅(qū)動功率輸出電路6的功率電子開關(guān)IGBT組件BG1-BG3的控制極，相應(yīng)地BG1、BG3或BG2、BG3導(dǎo)通，經(jīng)電纜接至轉(zhuǎn)轍機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)電機的線包，進(jìn)行差動輸出使轉(zhuǎn)轍機運行。串接在BG3的漏極上的模擬電流及隔離電路8為電流變送器SEN(如分流器、電流互感器、霍爾放大器)，由它來監(jiān)測轉(zhuǎn)轍機的工作電流，通過模擬量處理及隔離電路8回采至ECU進(jìn)行處理。而并接在BG1-BG3的漏極和源極間的D10-D12的瞬變管進(jìn)行續(xù)流保護(hù)。工作原理如下由ECU經(jīng)邏輯判斷發(fā)出的轉(zhuǎn)轍機動作指令1(正轉(zhuǎn))或動作指令2(反轉(zhuǎn))，經(jīng)輸出驅(qū)動和電平轉(zhuǎn)換電路5輸出至功率輸出電路6中IGBT管的控制極，使BG1、BG3或BG2、BG3導(dǎo)通或截止，從而為轉(zhuǎn)轍機7提供受控的工作電流，該工作電流經(jīng)模擬量處理及隔離電路8進(jìn)入ECU監(jiān)測處理；形成閉環(huán)監(jiān)測控制轉(zhuǎn)轍機的運行狀態(tài)。功率管在線檢測電路8’是通過電阻并接于功率管兩端的光電隔離器D4、D5、D6，用于檢測功率管是否完好。當(dāng)計算機未輸出動作指令1和動作指令2時，BG1～BG3均截止，此時光電隔離器D4～D6不導(dǎo)通，其輸出FKJC、DKJC和KHJC為高電平。若此時功率開關(guān)管損壞導(dǎo)通，如BG1導(dǎo)通，電源DZ經(jīng)D4回到DF，使D4導(dǎo)通，其輸出其輸出為低電平，ECU立即報警。當(dāng)有指令使轉(zhuǎn)轍機轉(zhuǎn)動時，如有動作指令1(正轉(zhuǎn))就使BG1和BG3導(dǎo)通，這時D4和D6均導(dǎo)通，使DKJC和KHJC為低電平，如果此時DKJC和KHJC為高電平，就表明BG1或BG3不導(dǎo)通損壞。由上所述，ECU就能在線檢測功率開關(guān)管的工作狀態(tài)。本發(fā)明的功率開關(guān)器件除采用IGBT器件外，還可由功率MOS管、控硅組件或功率晶體管構(gòu)成。
上述的驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路5是由光電耦合器，或者DC-DC轉(zhuǎn)換器，或者運算放大器構(gòu)成。
圖3是本發(fā)明的道岔轉(zhuǎn)轍機的控制流程圖。流程圖表示的程序運作是由預(yù)裝在計算機ECU中的PSD芯片中的Flash或EPOM中的編程指令完成的。在流程圖中的每一步驟在實際執(zhí)行的程序中可包含一個或多個函數(shù)。
參照圖3，它公開了本發(fā)明用于道岔轉(zhuǎn)轍機控制裝置的一個程序主流程。該程序主要完成三個任務(wù)一是實時采集各類信息，如圖1中指令輸入及隔離電路1、道岔狀態(tài)、設(shè)備狀態(tài)及隔離電路2、電源和檢測電路3、模擬電流處理及隔離電路8、功率管在線檢測電路8’、工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路9和軌道電路及隔離電路11進(jìn)入ECU的信息；二是啟動或停止運行轉(zhuǎn)轍機實現(xiàn)無接點控制；三是實時判斷靜態(tài)和動態(tài)的各類故障信息，并遠(yuǎn)傳至上位機的人-機對話界面，同時使轉(zhuǎn)轍機進(jìn)入故障-安全狀態(tài)。
圖3的流程圖指示在開始步驟100之后，步驟101進(jìn)行資源和文件初始化。步驟102定時采集各類信息，以便判斷轉(zhuǎn)轍機是否正常，判斷為否定則進(jìn)入故障處理，即進(jìn)入步驟104，切斷功率輸出管電源，繼而進(jìn)入步驟105報警處理，通過通訊把故障信息傳輸至上位機的人-機對話畫面，并發(fā)出聲音報警，通知有關(guān)人員進(jìn)行排除故障處理。若無故障，則進(jìn)入步驟106或108，進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機的動作指令判定，而這種指令判定是基于數(shù)字通道和通訊通道的指令相互校核決定。同時判斷步驟107或109的轉(zhuǎn)轍機運作的必要條件如系統(tǒng)解鎖閉和軌道空閑時才進(jìn)入步驟115或110，啟動轉(zhuǎn)轍機運行。步驟116-120和步驟111-114和121是轉(zhuǎn)轍機運行中停機判斷條件。當(dāng)然這也是本發(fā)明用于轉(zhuǎn)轍機控制的主要程序，其程序步驟完全是按照鐵道部的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求進(jìn)行處理，特別是故障-安全程序尤為重要。
由上所述，對鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備-轉(zhuǎn)轍機、信號機的控制由智能無接點控制裝置代替繼電式控制，但是這些設(shè)備的運行都和軌道電路密切相關(guān)，而現(xiàn)在使用的軌道電路是由一個電壓源經(jīng)串聯(lián)一個軌道繼電器線包組成，線包得電吸起為軌道空閑，失電落下使其觸點接通電壓信號被判為軌道區(qū)段占車。但由于聯(lián)線長，道床泄漏而使軌道繼電器錯誤失電落下而占車，此時需調(diào)整供電電壓，有時因雨雪天道床泄漏太大，使整場癱瘓。針對這些缺點，本發(fā)明圖1中的軌道電路及隔離電路11是一種新型電子軌道電路，它解決了雙區(qū)段和因道床泄漏能夠在線自動調(diào)整的電子軌道電路，完成軌道電路的狀態(tài)識別，并具有遠(yuǎn)程通訊功能。圖4詳細(xì)提供了這種新型軌道電路的原理圖。
本發(fā)明的這種軌道電路主要是應(yīng)用恒流源原理，恒定電流饋送至軌道區(qū)段鋼軌上，這有別于繼電式軌道電路使用的是電壓源，因此饋送線的長短不再是一個主要因素。在軌道區(qū)段上串接雙區(qū)段兩個電阻形成電流回路，通過軌道區(qū)段上的車廂輪對分別短接這兩個區(qū)段電阻而產(chǎn)生不同的電壓，即產(chǎn)生軌道DG、DG1和空閑電壓，此電壓經(jīng)V-I變換器，對應(yīng)狀態(tài)的電流經(jīng)長線送至控制室內(nèi)的采樣電阻產(chǎn)生對應(yīng)的電壓，經(jīng)模擬隔離進(jìn)入ECU處理，完成對軌道電路狀態(tài)的識別。
圖4是本發(fā)明的新型軌道電路的原理圖。交流市電經(jīng)防雷器件進(jìn)入電源處理電路20，它產(chǎn)生兩路直流電壓源一路通過基準(zhǔn)電壓源21得到的基準(zhǔn)電壓，并通過電阻器23的大小調(diào)整或調(diào)整基準(zhǔn)電壓源21的基準(zhǔn)電壓，使運算放大器22及擴流電路產(chǎn)生所需的恒定電流，經(jīng)串接穩(wěn)壓管24饋送至軌道區(qū)段25上。對于雙區(qū)段的軌道電路，在絕緣的兩段鋼軌上串接大功率電阻器33、34。車廂輪對行進(jìn)在軌道區(qū)段25上時，會分別短接電阻33或34而產(chǎn)生兩段電壓源，還可通過產(chǎn)生兩段電壓的時間與軌道區(qū)段的長度計算車廂的行進(jìn)速度，為車輛減速器提供一種測速條件，無車廂通過該軌道區(qū)段時，恒流流經(jīng)電阻器33和34上產(chǎn)生空閑電壓值。其電壓大小經(jīng)標(biāo)號26的有源濾波器標(biāo)號27的V--I變換器，而上述兩種電路的電源為標(biāo)號20產(chǎn)生的另一路直流電壓源。調(diào)整標(biāo)號28的電阻器的值即可獲得軌道區(qū)段上占車狀態(tài)和空閑時的電流大小，該電流經(jīng)串接標(biāo)號為29的穩(wěn)壓管隔離送至標(biāo)號30的采樣電阻產(chǎn)生對應(yīng)的電壓值，經(jīng)標(biāo)號31的隔離電路和標(biāo)號32的濾波電路送入ECU，進(jìn)行軌道區(qū)段占車和空閑的邏輯判斷。隨著道床泄漏而分流，只需經(jīng)通訊通道在線修改判斷軌道區(qū)段占車、空閑的基淮值。這種動態(tài)采樣判定有效地解決了軌道區(qū)段使用中狀態(tài)變化而引起的錯誤判斷。若標(biāo)號25中標(biāo)號33電阻器短路，則變成單區(qū)段占車和空閑的軌道電路。
上述的標(biāo)號22的恒流產(chǎn)生電路和標(biāo)號26、27的濾波和V-I變換電路由運算放大器構(gòu)成，其點流輸出由功率三級管、或者功率MOS管構(gòu)成，而標(biāo)號24和標(biāo)號29由穩(wěn)壓管或二極管構(gòu)成。
總之，本發(fā)明是一個采用嵌入式計算機和無接點直接控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的控制裝置，它集指令接收、信息采集、邏輯判斷、控制輸出、故障定位、遠(yuǎn)程通訊為一體，有效解決現(xiàn)行鐵路基礎(chǔ)設(shè)備繼電式控制的諸多缺點，大大提高了鐵路的運營安全和運輸能力。
權(quán)利要求
1.一種鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是設(shè)有指令輸入隔離電路和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路，上位機下達(dá)的指令經(jīng)由指令輸入隔離電路和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路進(jìn)入計算機；基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路，用于將基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)的信號送計算機；軌道電路及隔離電路，軌道電路用于檢測軌道的占車或軌道的空閑情況，并通過隔離電路將信息送計算機；計算機，該計算機的輸入口分別連接上述指令輸入隔離電路、工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路、基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路、軌道電路的隔離電路，并根據(jù)輸入指令和通訊信號進(jìn)行邏輯判斷，由輸出口輸出指令，控制無接點控制裝置；無接點控制裝置，其輸入端連接計算機的輸出口，其輸出接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備，根據(jù)計算機的指令控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該無接點控制裝置是由驅(qū)動輸出和電平轉(zhuǎn)換電路和功率輸出電路所組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該無接點控制裝置中的驅(qū)動輸出是由多個光電隔離電路所組成，其輸入端分別接計算機的對應(yīng)輸出口，多個光電隔離電路的輸出分別接功率輸出電路的對應(yīng)輸入端；該功率輸出電路是由多個無接點電子開關(guān)所組成，各無接點電子開關(guān)的控制端作為功率輸出電路的輸入端接通過上述光電隔離電路接計算機的對應(yīng)輸出口，各個無接點電子開關(guān)接鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的對應(yīng)輸入端，根據(jù)計算機不同輸出端的指令使不同無接點電子開關(guān)接通或斷開，進(jìn)一步控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備動作，轉(zhuǎn)轍機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，不同信號燈的通斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是所述的電子開關(guān)是晶體管，或場效應(yīng)管、或IGBT管，或可控硅管。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是于該無接點控制裝置中進(jìn)一步還設(shè)有模擬電流處理電路和功率管在線檢測電路，該模擬電流處理電路是串接在功率管發(fā)射極或漏極上的電流變送器，如分流器、霍爾放大器，用以檢測鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的工作電流其輸出接計算機；該功率管在線檢測電路是通過電阻并接于功率管兩端的隔離電路，用于檢測功率管是否完好，其輸出接計算機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是該軌道電路是由兩路恒流源所組成，其中一路恒流源的輸出端接并接于軌道區(qū)段上的采樣電阻，該采樣電阻的兩端電壓經(jīng)由有源濾波器接另一路恒流源的輸入，該另一路恒流源將檢測的上述采樣電阻兩端的電壓經(jīng)V-I變換器變換成電流量，再經(jīng)由隔離電路送計算機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其特征是所述恒流源是由基準(zhǔn)電壓源、運算放大器及功率晶體管所組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的智能無接點控制裝置，其包括指令輸入隔離電路和工業(yè)現(xiàn)場總線通訊電路、基礎(chǔ)設(shè)備狀態(tài)隔離電路、軌道電路、計算機和無接點控制裝置。該控制裝置完成道岔轉(zhuǎn)轍機、信號機的直接控制和軌道電路的狀態(tài)識別。通過上位機動作指令、鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的狀態(tài)信息和工業(yè)現(xiàn)場總線完成異性判定，其輸出經(jīng)無接點微電子功率開關(guān)根據(jù)動作指令要求通斷，使基礎(chǔ)設(shè)備獲取受控的工作電流。根據(jù)恒流源原理構(gòu)成的軌道電路可完成單區(qū)段、雙區(qū)段軌道狀態(tài)判斷，還可根據(jù)外界條件變化進(jìn)行在線調(diào)整判定。該裝置集命令接收、信號采集、邏輯判斷、控制輸出、故障定位、遠(yuǎn)程通訊為一體，是控制鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的新型控制裝置。
文檔編號B61L27/00GK1562688SQ200410031690
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月13日
發(fā)明者孔照云, 齊建亞, 尹建平, 胡崇漢, 李進(jìn)表 申請人:孔照云, 齊建亞, 尹建平, 胡崇漢, 李進(jìn)表