專利名稱：鐵路軌道監(jiān)測控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鐵路信號(hào)領(lǐng)域，是針對(duì)鐵路行車安全問題所研制的鐵路軌道監(jiān)測控制器。
背景技術(shù)：
從軌道電路方面分析，目前與本技術(shù)最接近的是JZXC-480型軌道電路繼電器，其優(yōu)點(diǎn)是能夠監(jiān)測列車進(jìn)入某區(qū)段時(shí)的軌道占用情況，從而進(jìn)行有效的車輛調(diào)度。該種控制方式在鐵路上被稱為交流連續(xù)式軌道電路，其采用交流連續(xù)供電方式，接收端使用JZXC-480型整流式軌道繼電器7，屬于閉路式電路結(jié)構(gòu)。其特征是直接利用工頻電源作為發(fā)送信息，在送電端由軌道變壓器3’發(fā)出信息，接收端采用中繼變壓器4’進(jìn)行阻抗變換，實(shí)現(xiàn)軌道繼電器集中放置。但有時(shí)軌道電路會(huì)因粉塵污染、鋼軌生銹而引起分路靈敏度下降問題，此時(shí)JZXC-480軌道電路繼電器因其返還系數(shù)(即吸引值與落下值之比)較小，所以不能有效識(shí)別真正的軌道占用情況，將會(huì)導(dǎo)致調(diào)度系統(tǒng)的紊亂，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致撞車事故的發(fā)生。所以解決軌道電路分路靈敏度下降問題是實(shí)現(xiàn)鐵路安全管理的前提條件。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種鐵路軌道監(jiān)測控制器，以區(qū)分列車正常駛?cè)牒妥匀画h(huán)境變化，滿足不同現(xiàn)場對(duì)吸起值、落下值的不同要求，克服疊加電碼化信息后對(duì)軌道電壓以及多種因素的干擾。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是提供一種鐵路軌道監(jiān)測控制器，包括與鐵路軌道連接的送、受端隔離變壓器以及與鐵路軌道連接引出軌道電壓的軌道繼電器，其中在所述軌道繼電器引出軌道電壓的電路中串入控制器，軌道繼電器引出軌道電壓分別接至控制器的兩個(gè)接點(diǎn)，在軌道繼電器的線圈中，串入控制器的另外兩個(gè)接點(diǎn)，控制軌道繼電器，同時(shí)分別將控制器的兩個(gè)接點(diǎn)分別短接；控制器的一組報(bào)警接點(diǎn)，在控制器內(nèi)由軌道繼電器的干接點(diǎn)輸出；控制器的電路連接關(guān)系為將“輸入電壓”作為控制器的工作供電電源，該供電電源進(jìn)入控制器首先要經(jīng)過“濾波”電路，經(jīng)過濾波后得到的直流電有兩個(gè)用途，分別為“電壓變換”用電源和“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”用電源。經(jīng)過“電壓變換”后得到的直流電源，分別提供給“整流”電路、“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“微控制器”，以使這三部分能夠可靠工作；“分路電壓”為控制器采集的軌道電壓，“分路電壓”進(jìn)入控制器后首先經(jīng)過“整流”電路，經(jīng)過“整流”后得到與“分路電壓”相對(duì)應(yīng)的直流電壓，該直流電壓同時(shí)進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“電壓低限檢測”電路；進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”后得到8位并行二進(jìn)制數(shù)值再進(jìn)入“微控制器”進(jìn)行運(yùn)算、檢測和控制輸出，“微控制器”部分的輸出和“電壓低限檢測”電路的輸出都對(duì)“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路進(jìn)行控制，控制器最終由“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“輸出電壓”的控制，同時(shí)，“微控制器”對(duì)輸出的“報(bào)警接點(diǎn)”進(jìn)行控制。
所述軌道繼電器是插入式安全繼電器。
本實(shí)用新型的有益效果是采用改造簡單、費(fèi)用低廉的結(jié)構(gòu)方式，區(qū)分列車壓入后的阻抗變化和道床電阻變化后引起的阻抗變化，主要針對(duì)列車壓入變化的情況，可輔助提高JZXC-480型軌道繼電器的的返還系數(shù)，從而極大改善了軌道電路分路靈敏度下降的問題。該實(shí)用新型平均使用壽命為10年，功率不超過3W，無污染、無噪音，室內(nèi)操作，安全方便，對(duì)現(xiàn)有軌道電路影響極小，易于現(xiàn)場改造。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖；
圖2為本實(shí)用新型控制器的電路原理圖。
圖1中1、室外軌道 2、室外調(diào)整電阻3’、室外送電端軌道變壓器 4’、室外受電端中繼變壓器5、控制器接報(bào)警接點(diǎn) 6、防雷地7、軌道繼電器 8、控制器圖2中四個(gè)虛線框分別為控制器的輸入、輸出量；其中左側(cè)的“輸入電壓”和“分路電壓”為控制器的輸入部分；右側(cè)的“報(bào)警接點(diǎn)”和“控制輸出”為控制器的輸出部分。圖中點(diǎn)劃線內(nèi)部分為控制器的全部電路，由信息采樣電路、微控制器控制電路、動(dòng)態(tài)輸出電路與濾波電路、電壓變換電路共同組成。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的鐵路軌道監(jiān)測控制器加以說明。圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)連接示意圖，圖中除在“附圖說明”中注明的部分外，其它未說明符號(hào)為控制器接點(diǎn)號(hào)，圖2為本實(shí)用新型控制器的電路原理圖。
如圖1、2所示，本實(shí)用新型的鐵路軌道監(jiān)測控制器是依據(jù)現(xiàn)有480軌道電路在車輛進(jìn)出軌道區(qū)段時(shí)軌道電壓的變化規(guī)律對(duì)該軌道電路進(jìn)行控制。控制器利用繼電器接點(diǎn)控制480軌道繼電器，采用單片機(jī)智能控制。該鐵路軌道監(jiān)測控制器的結(jié)構(gòu)包括與鐵路軌道連接的送、受端隔離變壓器以及與鐵路軌道連接引出軌道電壓的軌道繼電器，在所述軌道繼電器7引出軌道電壓的電路中串入控制器8，軌道繼電器7引出軌道電壓分別接至控制器8的71、81兩個(gè)接點(diǎn)，在軌道繼電器7的線圈中，串入控制器8的11、12接點(diǎn)，控制軌道繼電器7，同時(shí)分別將控制器8的21、71和12、81接點(diǎn)短接；控制器8的41、42、43為控制器的一組報(bào)警接點(diǎn)，在控制器8內(nèi)由軌道繼電器7的干接點(diǎn)輸出，其中41與42為一組常開接點(diǎn)，41與43為一組常閉接點(diǎn)；控制器8的電路原理為將“輸入電壓”作為控制器的工作供電電源，該供電電源進(jìn)入控制器后首先要經(jīng)過“濾波”電路，經(jīng)過濾波后得到的直流電有兩個(gè)用途，分別為“電壓變換”用電源和“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”用電源。經(jīng)過“電壓變換”后得到的直流電源，分別提供給“整流”電路、“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“微控制器”，以使這三部分能夠可靠工作；“分路電壓”為控制器采集的軌道電壓，“分路電壓”進(jìn)入控制器后首先經(jīng)過“整流”電路，經(jīng)過“整流”后得到與“分路電壓”相對(duì)應(yīng)的直流電壓，該直流電壓同時(shí)進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“電壓低限檢測”電路；進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”后得到8位并行二進(jìn)制數(shù)值再進(jìn)入“微控制器”進(jìn)行運(yùn)算、檢測和控制輸出，“微控制器”部分的輸出和“電壓低限檢測”電路的輸出都對(duì)“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路進(jìn)行控制，控制器最終由“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“輸出電壓”的控制，同時(shí)，“微控制器”對(duì)輸出的“報(bào)警接點(diǎn)”進(jìn)行控制。
軌道繼電器7一般是采用插入式安全繼電器。
如圖2所示，控制器8的電路主要由三個(gè)基本部分組成信息采樣電路、微控制器控制電路和動(dòng)態(tài)輸出電路，即，圖中點(diǎn)劃線內(nèi)部分；同時(shí)，在供電電源的輸入部分增加了濾波和電壓變換。其中濾波電路是為了減少由外界產(chǎn)生的干擾對(duì)內(nèi)部電源的影響，使控制器能夠穩(wěn)定可靠的工作；電壓變換電路是通過電壓的轉(zhuǎn)換得到使信息采樣電路和微控制器控制電路正常工作的電源。
控制器8的信息采樣電路包括整流和電壓低限檢測，整流電路的主要功能是采集軌道電壓，經(jīng)過整流、濾波電路后，得到適宜AD轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換芯片采用ADC0804系列)的直流電壓值。該部分電路中的整流電路以集成運(yùn)算放大器LM324和LM358為中心，搭配多個(gè)電阻、電容和二極管來構(gòu)建用于常規(guī)的整流、濾波和放大的電路?？刂破髟O(shè)計(jì)的滿量程為0～25V的軌道電壓，經(jīng)過該部分電路后得到0～3.2V的直流電壓供AD轉(zhuǎn)換。電壓低限檢測電路是為了保障鐵路的行車安全而加入的控制電路，其作用是在軌道電壓出現(xiàn)異常的情況下，強(qiáng)行使控制器退出控制電路，恢復(fù)原480型軌道電路。
控制器8的微控制器控制電路包括A/D轉(zhuǎn)換(ADC0804)和微控制器(AT89S52或兼容微控制器)。該部分電路是控制器的核心部分，其中微控制器中的軟件程序包括了控制器的全部控制思想a.區(qū)分列車正常駛?cè)牒妥匀画h(huán)境變化；無論在任何情況下，當(dāng)軌道上有列車駛?cè)?或駛出)時(shí)，軌道電壓都會(huì)有突變的過程，而當(dāng)出現(xiàn)雨雪天氣時(shí)，軌道電壓的變化都是非常緩慢的。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中充分利用了這種現(xiàn)象，在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域首先提出了“突變響應(yīng)”的概念。即當(dāng)軌道電壓突降30％時(shí)即認(rèn)為有車輛駛?cè)搿Ｔ谲浖脑O(shè)計(jì)上，在實(shí)時(shí)采集軌道電壓的基礎(chǔ)上，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后保存到微控制器的存儲(chǔ)器中，保存的數(shù)據(jù)不少于1024個(gè)。在判斷軌道電壓是否出現(xiàn)了“突變”時(shí)，用實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)依次與256個(gè)數(shù)據(jù)前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，只有在比較結(jié)果全部滿足突變的條件時(shí)才認(rèn)為軌道電壓發(fā)生了“突變”，微控制器執(zhí)行相應(yīng)的控制程序。
b.滿足不同現(xiàn)場對(duì)吸起值、落下值的不同要求；由于現(xiàn)場各條軌道的狀況以及各個(gè)站場的現(xiàn)場環(huán)境不盡相同，所以現(xiàn)場對(duì)480軌道電路中的軌道繼電器的吸起值和落下值有著不同的要求，因此滿足這一要求變得非常重要。在軟件的設(shè)計(jì)上，微控制器可以自動(dòng)跟蹤軌道電壓的變化，根據(jù)軌道電壓的變化速度在一定的電壓范圍內(nèi)智能識(shí)別道床電阻的變化，控制器的電壓識(shí)別范圍為0～25V。
c.解決小型或輕型車輛在高速行駛中有可能出現(xiàn)的輕微跳動(dòng)的影響、電源電壓波動(dòng)有可能帶來影響、復(fù)雜的室外環(huán)境對(duì)軌道電壓的干擾；由于這幾種情況具有發(fā)生時(shí)間的偶然性大、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，所以在軟件程序的設(shè)計(jì)當(dāng)中，采取多次采集軌道電壓值的方法，每采集到一定數(shù)量的軌道電壓值后進(jìn)行平滑處理，當(dāng)軌道電壓出現(xiàn)突升或突降的變化后，用實(shí)時(shí)采集到的電壓值與一段時(shí)間以前的電壓值進(jìn)行多次比較后，確認(rèn)這種變化不是由于干擾造成的后再由微控制器輸出控制信號(hào)。
d.解決現(xiàn)有軌道電路在疊加電碼化信息后對(duì)軌道電壓的干擾的問題。
在軟件程序的設(shè)計(jì)中，加入了對(duì)響應(yīng)軌道電壓變化后的延時(shí)響應(yīng)的功能，即在微控制器輸出響應(yīng)軌道電壓變化的信號(hào)后，程序延時(shí)一段時(shí)間后才會(huì)對(duì)下一次的軌道電壓的變化做出響應(yīng)。
控制器8的動(dòng)態(tài)輸出電路為延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出部分。該部分電路是控制器的輸出控制電路，其輸出電路采用動(dòng)態(tài)輸出方式對(duì)控制器8內(nèi)使用的固態(tài)繼電器進(jìn)行控制。這種控制方式只有在電路中的一定頻率的正弦波時(shí)才會(huì)在其輸出部分有正常的輸出電壓，否則電路即停止工作。同時(shí)，在該部分電路的輸出端又加入了短時(shí)間的延時(shí)電路。這種控制方式在硬件上對(duì)軟件的部分控制思想進(jìn)行了有益的補(bǔ)充，包括解決小型或輕型車輛在高速行駛中有可能出現(xiàn)的輕微跳動(dòng)的影響、電源電壓波動(dòng)有可能帶來影響、復(fù)雜的室外環(huán)境對(duì)軌道電壓的干擾。同時(shí)，采用動(dòng)態(tài)輸出控制方式還可以有效的減少控制器8在發(fā)生故障時(shí)有可能對(duì)軌道電路的安全帶來的影響在未來的現(xiàn)場改造中，將控制器8內(nèi)部繼電器的常閉接點(diǎn)串入外部480軌道繼電器7的輸入回路中，當(dāng)480軌道繼電器7應(yīng)處于落下狀態(tài)時(shí)，通過內(nèi)部繼電器的接點(diǎn)將外部480軌道繼電器7的輸入回路切斷，使其落下。采用該種控制方式，由于是將常閉接點(diǎn)串入480軌道繼電器7的輸入回路，所以當(dāng)控制器8本身發(fā)生故障時(shí)，控制器8內(nèi)部的固態(tài)繼電器落下，其常閉接點(diǎn)接通，相當(dāng)于恢復(fù)了原480軌道電路的控制方式，使控制器8不會(huì)影響480軌道電路的正常工作。
控制器8最終的使用是要安裝在鐵路沿線各站的機(jī)械室中?，F(xiàn)在機(jī)械室中的設(shè)備以6502電氣集中為主，考慮到安裝、改造的方便，控制器8的外殼采用了6502設(shè)備上大量使用的AX型插入式安全繼電器外殼和底座，非常適合鐵路信號(hào)機(jī)械室使用，符合鐵路產(chǎn)品的使用習(xí)慣。這樣外觀設(shè)計(jì)解決了控制器8的安裝、改造對(duì)現(xiàn)場的影響的問題，對(duì)于該產(chǎn)品的推廣非常有利。
本實(shí)用新型的鐵路軌道監(jiān)測控制器是這樣實(shí)現(xiàn)的控制器8是為了減少軌道電路發(fā)生分路不良情況而加入的輔助控制設(shè)備，控制器在工作過程中需要檢測軌道電路的實(shí)時(shí)電壓值及其變化情況，根據(jù)軌道的阻抗的變化判斷是否有列車駛?cè)?，從而控制軌道繼電器的電源的通斷，以達(dá)到反映軌道區(qū)段是否被占用的目的。
在實(shí)際使用中，使用控制器的改造方法如圖1所示，從原軌道繼電器7引出軌道電壓分別接至控制器的71、81兩個(gè)接點(diǎn)；在原軌道繼電器7的線圈中，串入控制器8的11、12接點(diǎn)，達(dá)到對(duì)軌道繼電器7控制的目的；同時(shí)將控制器8的21、71和12、81接點(diǎn)短接。
控制器8的41、42、43為控制器8的一組報(bào)警接點(diǎn)，在控制器8內(nèi)由繼電器的干接點(diǎn)輸出，其中41與42為一組常開接點(diǎn)，41與43為一組常閉接點(diǎn)。在使用過程中，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要選用其中一組或兩組。
另外，控制器8的接點(diǎn)62是控制器內(nèi)部的防雷地，在使用中需要與其它設(shè)備的防雷地接到一起。
總之，區(qū)分出列車壓入后的阻抗變化和道床變化后引起的阻抗變化，針對(duì)列車壓入變化的情況，可輔助提高JZXC-480型軌道繼電器的的返還系數(shù)，從而極大地改善了軌道電路分路靈敏度下降這一問題。
權(quán)利要求1.一種鐵路軌道監(jiān)測控制器，包括與鐵路軌道連接的送、受端隔離變壓器以及與鐵路軌道連接引出軌道電壓的軌道繼電器，其特征是在所述軌道繼電器(7)引出軌道電壓的電路中串入控制器(8)，軌道繼電器(7)引出軌道電壓分別接至控制器(8)的71、81兩個(gè)接點(diǎn)，在軌道繼電器(7)的線圈中，串入控制器(8)的11、12接點(diǎn)，控制軌道繼電器(7)，同時(shí)分別將控制器(8)的21、71和12、81接點(diǎn)短接；所述控制器(8)的41、42、43為控制器的一組報(bào)警接點(diǎn)，在控制器(8)內(nèi)由軌道繼電器(7)的干接點(diǎn)輸出，其中41與42為一組常開接點(diǎn)，41與43為一組常閉接點(diǎn)；所述控制器(8)的電路連接關(guān)系為將“輸入電壓”作為控制器(8)的工作供電電源，該供電電源進(jìn)入控制器(8)首先要經(jīng)過“濾波”電路，經(jīng)過濾波后得到的直流電經(jīng)過“電壓變換”后得到的直流電源，分別提供給“整流”電路、“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“微控制器”，以使這三部分能夠可靠工作；“分路電壓”為控制器采集的軌道電壓，“分路電壓”進(jìn)入控制器后首先經(jīng)過“整流”電路，經(jīng)過“整流”后得到與“分路電壓”相對(duì)應(yīng)的直流電壓，該直流電壓同時(shí)進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”電路和“電壓低限檢測”電路；進(jìn)入“A/D轉(zhuǎn)換”后得到8位并行二進(jìn)制數(shù)值再進(jìn)入“微控制器”進(jìn)行運(yùn)算、檢測和控制輸出，“微控制器”部分的輸出和“電壓低限檢測”電路的輸出都對(duì)“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路進(jìn)行控制，控制器最終由“延時(shí)動(dòng)態(tài)輸出”電路實(shí)現(xiàn)對(duì)“輸出電壓”的控制，同時(shí)，“微控制器”對(duì)輸出的“報(bào)警接點(diǎn)”進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路軌道監(jiān)測控制器，其特征是所述軌道繼電器(7)是插入式安全繼電器。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種鐵路軌道監(jiān)測控制器，包括與鐵路軌道連接的隔離變壓器以及與鐵路軌道連接的軌道繼電器，從原有軌道繼電器引出軌道電壓，并將控制器的控制接點(diǎn)串入軌道繼電器供電回路中來控制軌道繼電器，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制。本實(shí)用新型的有益效果是采用改造簡單、費(fèi)用低廉的結(jié)構(gòu)方式，區(qū)分列車壓入后的阻抗變化和道床電阻變化后引起的阻抗變化，主要針對(duì)列車壓入變化的情況，可輔助提高JZXC－480型軌道繼電器的的返還系數(shù)，從而極大改善了軌道電路分路靈敏度下降的問題。本實(shí)用新型平均使用壽命為10年，功率不超過3W，無污染、無噪音，室內(nèi)操作，安全方便，對(duì)現(xiàn)有軌道電路影響極小，易于現(xiàn)場改造。
文檔編號(hào)B61L23/00GK2765839SQ200520025258
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者劉玉斌 申請(qǐng)人:天津市川鐵信號(hào)設(shè)備有限公司