一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路及其檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路及其檢測(cè)方法，該軌道電路包括阻抗調(diào)整電路，第一隔離器、第二隔離器、第一電壓調(diào)整電路、第二電壓調(diào)整電路、第一AD轉(zhuǎn)換器、第二AD轉(zhuǎn)換器、第一CPU、第二CPU和第三隔離器。本發(fā)明還提供一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法。本發(fā)明的阻抗調(diào)整電路模擬傳統(tǒng)的480繼電器阻抗特征，保證了與傳統(tǒng)的交流連續(xù)式軌道電路的兼容性；采用二取二結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)獨(dú)立且隔離的運(yùn)算通道，通過對(duì)軌道電壓采樣結(jié)果的分析，提高分路靈敏度的檢測(cè)水平；本發(fā)明可以取代傳統(tǒng)的480繼電器，有效提高軌道電路的防雷性和安全性。
【專利說明】一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路及其檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交流連續(xù)式軌道電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路及其檢測(cè)方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]軌道電路是以一段鐵路線路的鋼軌為導(dǎo)體構(gòu)成的電路，用于自動(dòng)、連續(xù)檢測(cè)這段線路是否被機(jī)車車輛占用，也用于控制信號(hào)裝置或轉(zhuǎn)轍裝置，以保證行車安全的設(shè)備。軌道電路范圍內(nèi)，無輪對(duì)占用時(shí)的狀態(tài)稱為軌道電路調(diào)整狀態(tài)，有輪對(duì)占用時(shí)的狀態(tài)稱為軌道電路的分路狀態(tài)。
[0004]傳統(tǒng)的交流連續(xù)式軌道電路采用480軌道電路，如圖1所示，480軌道電路一般采用干線供電方式，即由信號(hào)樓內(nèi)引出一對(duì)或兩對(duì)供電干線(使用電纜芯線)，向各軌道電路區(qū)段的送電端軌道電源變壓器BG1-50供電，軌道繼電器GJ采用JZXC-480型繼電器，設(shè)在信號(hào)樓內(nèi)，通過電纜與受電端的電纜盒(中繼變壓器)BZ4相連。該480軌道電路存在著分路靈敏度低、防雷性能差等缺點(diǎn)，并且不能避免共模干擾，影響了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)以及列車運(yùn)行的安全性。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路及其檢測(cè)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路，包括:阻抗調(diào)整電路，用于模擬傳統(tǒng)的480繼電器阻抗特征；以及分別與所述阻抗調(diào)整電路的輸出端連接的第一運(yùn)算單元和第二運(yùn)算單元；所述第一運(yùn)算單元包括第一隔離器、第一電壓調(diào)整電路、第一 AD轉(zhuǎn)換器和第一 CPU;所述第二運(yùn)算單元包括第二隔離器、第二電壓調(diào)整電路、第二 AD轉(zhuǎn)換器和第二 CPU;所述阻抗調(diào)整電路的輸出端依次通過第一隔離器、第一電壓調(diào)整電路和第一 AD轉(zhuǎn)換器與第一 CPU的輸入端連接，依次通過第二隔離器、第二電壓調(diào)整電路和第二 AD轉(zhuǎn)換器與第二 CPU的輸入端連接；所述第一 CPU與第二 CPU通過第三隔離器交互連接。
[0008]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，所述第一運(yùn)算單元還包括第一自檢電路，所述第一自檢電路用于在第一 CPU的控制下切短第一電壓調(diào)整電路的輸入；所述第二運(yùn)算單元還包括第二自檢電路，所述第二自檢電路用于在第二 CPU的控制下切短第二電壓調(diào)整電路的輸入。
[0009]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，所述第一隔離器具體為電流型隔離變壓器，所述第二隔離器具體為電壓型隔離變壓器。
[0010]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，所述第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路具體為兩個(gè)種類相同而型號(hào)不同的集成運(yùn)算放大器。
[0011]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，所述第一自檢電路和第二自檢電路具體為低導(dǎo)通阻抗N型MOS管。
[0012]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，所述第三隔離器具體為數(shù)字隔離器或者光率禹。
[0013]所述的一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
(O由電纜盒升壓后的軌道電壓通過阻抗調(diào)整電路輸入第一隔離器和第二隔離器；
(2)第一隔離器以電流耦合的方式將軌道電壓傳輸至第一電壓調(diào)整電路，第二隔離器以電壓耦合的方式將軌道電壓傳輸至第二電壓調(diào)整電路；
(3)第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路分別對(duì)輸入其中的軌道電壓進(jìn)行調(diào)整，輸出脈動(dòng)直流信號(hào)；
(4)第一AD轉(zhuǎn)換器對(duì)第一電壓調(diào)整電路的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第一CPU,第二 AD轉(zhuǎn)換器對(duì)第二電壓調(diào)整電路的輸出信號(hào)進(jìn)行米樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第二 CPU ；
(5)第一CPU和第二 CPU分別對(duì)各自接收到的軌道電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，若軌道電壓的數(shù)值高于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道調(diào)整狀態(tài)，若軌道電壓的數(shù)值低于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道分路狀態(tài)；
(6)第一CPU和第二 CPU分別將各自的判定結(jié)果通過第三隔離器交換比較，若判定結(jié)果一致，則將判定結(jié)果上報(bào)至聯(lián)鎖系統(tǒng)，若判定結(jié)果不一致，則上報(bào)故障并輸出導(dǎo)向安全測(cè)。
[0014]所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法，還包括:第一 CPU通過第一自檢電路定時(shí)切短第一電壓調(diào)整電路的輸入信號(hào)，第二 CPU通過第二自檢電路定時(shí)切短第二電壓調(diào)整電路的輸入信號(hào)，分別判斷第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路是否處于正常的工作狀態(tài)。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的阻抗調(diào)整電路模擬傳統(tǒng)的480繼電器阻抗特征，設(shè)計(jì)阻抗為480歐，保證了與傳統(tǒng)的交流連續(xù)式軌道電路的兼容性；采用二取二結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)獨(dú)立且隔離的運(yùn)算通道，通過對(duì)軌道電壓采樣結(jié)果的分析，提高分路靈敏度的檢測(cè)水平；本發(fā)明可以取代傳統(tǒng)的480繼電器，有效提高軌道電路的防雷性和安全性。
[0015]優(yōu)選地，兩個(gè)隔離器分別采用電流型隔離變壓器和電壓型隔離變壓器設(shè)計(jì)，提高了電路抗共模干擾的能力，同時(shí)也提高了級(jí)間隔離度。
[0016]優(yōu)選地，兩個(gè)電壓調(diào)整電路采用具有相同功能而性能不同的集成運(yùn)算放大器，使電壓范圍滿足AD轉(zhuǎn)換器電壓采樣要求，提高了電路抗共模干擾能力。
[0017]優(yōu)選地，通過設(shè)計(jì)自檢電路，可定時(shí)對(duì)電壓調(diào)整電路的工作狀態(tài)進(jìn)行自檢，提高了電路的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)的交流連續(xù)式軌道電路原理圖；
圖2是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的電路原理圖。
[0019]【具體實(shí)施方式】
[0020]下面，結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0021]如圖2所示，一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路，包括阻抗調(diào)整電路1，第一隔離器21、第二隔離器22、第一自檢電路31、第二自檢電路32、第一電壓調(diào)整電路41、第二電壓調(diào)整電路42、第一 AD轉(zhuǎn)換器51、第二 AD轉(zhuǎn)換器52、第一 CPU61、第二 CPU62和第三隔離器7 ο第一隔離器21、第一自檢電路31、第一電壓調(diào)整電路41、第一 AD轉(zhuǎn)換器51和第一 CPU61構(gòu)成第一運(yùn)算通道，第二隔離器22、第二自檢電路32、第二電壓調(diào)整電路42、第二 AD轉(zhuǎn)換器52、第二 CPU62構(gòu)成第二運(yùn)算通道，兩個(gè)運(yùn)算通道之間獨(dú)立且隔離。
[0022]阻抗調(diào)整電路I的輸出端依次通過第一隔離器21、第一自檢電路31、第一電壓調(diào)整電路41和第一 AD轉(zhuǎn)換器51與第一 CPU61的輸入端連接，阻抗調(diào)整電路I的輸出端依次通過第二隔離器22、第二自檢電路32、第二電壓調(diào)整電路42和第二 AD轉(zhuǎn)換器52與第二CPU62的輸入端連接。第一 CPU61與第二 CPU62通過第三隔離器7交互連接。第一自檢電路31設(shè)置在第一電壓調(diào)整電路41的輸入端，在第一 CPU61的控制下切短第一電壓調(diào)整電路41的輸入；第二自檢電路32設(shè)置在第二電壓調(diào)整電路42的輸入端，在第二 CPU62的控制下切短第二電壓調(diào)整電路42的輸入。
[0023]阻抗調(diào)整電路I等效輸入阻抗480歐，模擬傳統(tǒng)的交流連續(xù)式軌道電路接收端JZXC-480繼電器阻抗特征。第一隔離器21采用電流型隔離變壓器，第二隔離器22采用電壓型隔離變壓器，采用兩種不同工作模式的隔離器可以提高電路抗共模干擾的能力。第一電壓調(diào)整電路41和第二電壓調(diào)整電路42采用兩個(gè)功能相同而性能不同的集成運(yùn)算放大器，具體如通用型運(yùn)算放大器、高阻型運(yùn)算放大器、低溫漂型運(yùn)算放大器、高速型運(yùn)算放大器、低功耗型運(yùn)算放大器等同類運(yùn)算放大器中不同型號(hào)的運(yùn)算放大器，運(yùn)算放大器正端接地，輸出脈動(dòng)直流信號(hào)。第一自檢電路31和第二自檢電路32采用低導(dǎo)通阻抗N型MOS管。用于第一 CPU61和第二 CPU62交換數(shù)據(jù)的第三隔離器7采用數(shù)字隔離器或者光耦。第一CPU61和第二 CPU62包括單片機(jī)、含有AD轉(zhuǎn)換的單片機(jī)、DSP處理器以及含有AD轉(zhuǎn)換的DSP處理器等。
[0024]圖3中的電阻Rl、R2、R3、R4構(gòu)成阻抗調(diào)整電路I，變壓器TI及其外圍電路構(gòu)成第一隔離器21，變壓器T2及其外圍電路構(gòu)成第二隔離器22，MOS管Ql及其外圍電路構(gòu)成第一自檢電路31，MOS管Q2及其外圍電路構(gòu)成第二自檢電路32，集成運(yùn)算放大器Ul及其外圍電路構(gòu)成第一電壓調(diào)整電路41，集成運(yùn)算放大器U2及其外圍電路構(gòu)成第二電壓調(diào)整電路42。
[0025]一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法，包括以下步驟:
51、軌道電壓由電纜盒升壓，經(jīng)保險(xiǎn)絲Fl防護(hù)通過阻抗調(diào)整電路I輸入第一隔離器21和第二隔離器22 ；
52、第一隔離器21采用電流型隔離變壓器，以電流耦合的方式將軌道電壓傳輸至第一電壓調(diào)整電路41，第二隔離器22采用電壓型隔離變壓器，以電壓耦合的方式將軌道電壓傳輸至第二電壓調(diào)整電路42;
53、第一電壓調(diào)整電路41和第二電壓調(diào)整電路42采用集成運(yùn)算放大器，分別對(duì)輸入其中的軌道電壓進(jìn)行調(diào)整，將軌道電壓調(diào)節(jié)到AD轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍，輸出脈動(dòng)直流信號(hào); 54、第一AD轉(zhuǎn)換器51對(duì)第一電壓調(diào)整電路41的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第一 CPU61,第二 AD轉(zhuǎn)換器52對(duì)第二電壓調(diào)整電路42的輸出信號(hào)進(jìn)行米樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第二 CPU62 ；
55、第一CPU61和第二 CPU62分別對(duì)各自接收到的軌道電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，若軌道電壓的數(shù)值高于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道調(diào)整狀態(tài)，若軌道電壓的數(shù)值低于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道分路狀態(tài)；
56、第一CPU61和第二 CPU62分別將各自的判定結(jié)果通過第三隔離器7交換比較，若判定結(jié)果一致，則將判定結(jié)果上報(bào)至聯(lián)鎖系統(tǒng)，若判定結(jié)果不一致，則上報(bào)故障并輸出導(dǎo)向安全測(cè)；
57、第一自檢電路31和第二自檢電路32采用低導(dǎo)通阻抗N型MOS管，第一CPU61通過第一自檢電路31定時(shí)切短第一電壓調(diào)整電路41的輸入信號(hào)，第二 CPU62通過第二自檢電路32定時(shí)切短第二電壓調(diào)整電路42的輸入信號(hào)，分別判斷第一電壓調(diào)整電路41和第二電壓調(diào)整電路42是否處于正常的工作狀態(tài)，保證對(duì)低壓的可靠檢測(cè)。
本發(fā)明對(duì)軌道電壓的檢測(cè)采用二取二結(jié)構(gòu)，將一路輸入軌道電壓轉(zhuǎn)換為兩路輸出，分別送至兩個(gè)微處理器，任意單個(gè)元器件的任意故障模式都不會(huì)導(dǎo)致微處理器輸出導(dǎo)向危險(xiǎn)偵U。此外，兩個(gè)微處理器CPU對(duì)各自接收到的軌道電壓信號(hào)的波形分析比較后，可初步判斷前級(jí)電路中隔離器的失效模式，提高電路故障定位和維修效率。對(duì)于兩個(gè)及兩個(gè)以上元器件同時(shí)故障，根據(jù)EN50126和IEC61508標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算得到的失效率遠(yuǎn)小于歐標(biāo)中對(duì)鐵路安全完整性等級(jí)4的要求，即該電路符合歐標(biāo)中最高安全完整性等級(jí)要求。
[0026]具體考慮的元器件故障模式包括:(I)電阻:短路、短路、阻值隨機(jī)變化；(2)隔離變壓器:單邊線圈斷路、輸入/輸出端短路、初級(jí)和次級(jí)線圈短路、有效匝比變化；(3)集成運(yùn)算放大器:輸入端短路、輸入端開路、輸出寄生震蕩、固有失效等；(4)電容:短路、短路、容值隨機(jī)變化；(5) NMOS管:任意兩極間短路、任意兩極間斷路、導(dǎo)通電壓變化。
[0027]以上所述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，包括: 阻抗調(diào)整電路，用于模擬傳統(tǒng)的480繼電器阻抗特征；以及分別與所述阻抗調(diào)整電路的輸出端連接的第一運(yùn)算單元和第二運(yùn)算單元； 所述第一運(yùn)算單元包括第一隔離器、第一電壓調(diào)整電路、第一 AD轉(zhuǎn)換器和第一 CPU ； 所述第二運(yùn)算單元包括第二隔離器、第二電壓調(diào)整電路、第二 AD轉(zhuǎn)換器和第二 CPU ； 所述阻抗調(diào)整電路的輸出端依次通過第一隔離器、第一電壓調(diào)整電路和第一 AD轉(zhuǎn)換器與第一 CPU的輸入端連接，依次通過第二隔離器、第二電壓調(diào)整電路和第二 AD轉(zhuǎn)換器與第二 CPU的輸入端連接； 所述第一 CPU與第二 CPU通過第三隔離器交互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，所述第一運(yùn)算單元還包括第一自檢電路，所述第一自檢電路用于在第一 CPU的控制下切短第一電壓調(diào)整電路的輸入； 所述第二運(yùn)算單元還包括第二自檢電路，所述第二自檢電路用于在第二 CPU的控制下切短第二電壓調(diào)整電路的輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，所述第一隔離器具體為電流型隔離變壓器，所述第二隔離器具體為電壓型隔離變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，所述第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路具體為兩個(gè)種類相同而型號(hào)不同的集成運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述 的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，所述第一自檢電路和第二自檢電路具體為低導(dǎo)通阻抗N型MOS管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路，其特征在于，所述第三隔離器具體為數(shù)字隔離器或者光耦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: (O由電纜盒升壓后的軌道電壓通過阻抗調(diào)整電路輸入第一隔離器和第二隔離器； (2)第一隔離器以電流耦合的方式將軌道電壓傳輸至第一電壓調(diào)整電路，第二隔離器以電壓耦合的方式將軌道電壓傳輸至第二電壓調(diào)整電路； (3)第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路分別對(duì)輸入其中的軌道電壓進(jìn)行調(diào)整，輸出脈動(dòng)直流信號(hào)； (4)第一AD轉(zhuǎn)換器對(duì)第一電壓調(diào)整電路的輸出信號(hào)進(jìn)行采樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第一CPU,第二 AD轉(zhuǎn)換器對(duì)第二電壓調(diào)整電路的輸出信號(hào)進(jìn)行米樣并轉(zhuǎn)換后傳輸至第二 CPU ； (5)第一CPU和第二 CPU分別對(duì)各自接收到的軌道電壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，若軌道電壓的數(shù)值高于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道調(diào)整狀態(tài)，若軌道電壓的數(shù)值低于預(yù)設(shè)的閾值，則判定為軌道分路狀態(tài)； (6)第一CPU和第二 CPU分別將各自的判定結(jié)果通過第三隔離器交換比較，若判定結(jié)果一致，則將判定結(jié)果上報(bào)至聯(lián)鎖系統(tǒng)，若判定結(jié)果不一致，則上報(bào)故障并輸出導(dǎo)向安全測(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的二取二的交流連續(xù)式軌道電路的檢測(cè)方法，其特征在于，還包括:第一CPU通過第一自檢電路定時(shí)切短第一電壓調(diào)整電路的輸入信號(hào)，第二CPU通過第二自檢電路定時(shí)切短第二電壓調(diào)整電路的輸入信號(hào)，分別判斷第一電壓調(diào)整電路和第二電壓調(diào)整電路是否處 于正常的工作狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】B61L1/18GK103640597SQ201310631412
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】魏臻, 胡慶新, 許崇, 蘭龍, 倪璞, 蘇燚, 范永東, 張磊磊 申請(qǐng)人:合肥工大高科信息科技股份有限公司