本發(fā)明涉及軌道檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)軌道占用的方法。

背景技術(shù)：

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)檢測(cè)列車對(duì)某區(qū)段軌道的占用情況十分重要，直接關(guān)系到行車和調(diào)度的安全作業(yè)。軌道占用的檢測(cè)一般由軌道電路相關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，其中軌道電路一般由鋼軌、絕緣節(jié)、軌端接續(xù)線、發(fā)送端和接收端組成。當(dāng)區(qū)段內(nèi)無車時(shí)，電流從電源經(jīng)鋼軌流過繼電器，使繼電器動(dòng)作，從而表示無車占用的情況，即出清狀態(tài)；當(dāng)區(qū)段內(nèi)有車時(shí)，電流經(jīng)鋼軌改由車軸返回而不經(jīng)過繼電器，使繼電器失磁，從而表示占用的情況。

經(jīng)過不斷發(fā)展目前有多種軌道電路，包括：交流工頻軌道電路、模擬式軌道電路和數(shù)字編碼式軌道電路，國(guó)內(nèi)常用的是單軌條50Hz相敏軌道電路、25Hz相敏軌道電路和ZPW-2000軌道電路。以單軌條50Hz相敏軌道電路為例，其功能僅為軌道占用和軌道完整性的檢查，但其鋼軌還承擔(dān)負(fù)牽引回流的作用。這種軌道電路基本組成包括：送電端設(shè)備和受電端設(shè)備，如圖1所示。其中送電端設(shè)備由送電端扼流變壓器、送電端電源變壓器、限流電阻和熔斷器組成；受電端由受電端扼流變壓器、受電端電源變壓器、受電端限流電阻和熔斷器、接收變壓器盒以及50Hz相敏軌道電路接收器、報(bào)警盒等組成。電源采用交流220V/50Hz、110V/50Hz，直流電源為24V，檢測(cè)應(yīng)變時(shí)間為0.4～0.6s。該軌道電路故障或軌道斷裂等情況下將會(huì)導(dǎo)致軌道執(zhí)行繼電器落下，從而表示軌道占用或線路不完整；只有當(dāng)軌道電路完整，而且軌道電源和局部電源電壓之間的相位差和電壓滿足要求時(shí)，相敏接收器內(nèi)部控制器才會(huì)將軌道繼電器吸起，從而表示軌道出清的情況。

單軌條50Hz相敏軌道電路和25Hz相敏軌道電路在國(guó)內(nèi)較為常用，但是應(yīng)用條件苛刻，需要的外部設(shè)備多而且體積大質(zhì)量重、電壓及功耗也較大、應(yīng)用和維護(hù)成本較高(移動(dòng)到下面)，容易受到牽引電流干擾的影響，不符合發(fā)展趨勢(shì)的要求。采用的執(zhí)行繼電器也有較多缺點(diǎn)：返還系數(shù)較低不利于提高軌道電路傳輸性能；機(jī)械結(jié)構(gòu)容易引起多點(diǎn)卡阻的現(xiàn)象使得繼電器不能可靠落下，造成重大事故。另外當(dāng)電力機(jī)車加、減速或升弓、降弓時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的50Hz牽引脈沖干擾，可能造成繼電器錯(cuò)誤動(dòng)作，直接危及行車安全。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決前述問題，本發(fā)明提出可靠性更高的一種檢測(cè)軌道占用的方法，。

為達(dá)到前述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種檢測(cè)軌道占用的方法，其特征在于，包括：

軌道信號(hào)檢測(cè)單板向軌道發(fā)送第一正弦波，所述第一正弦波經(jīng)設(shè)于所述軌道上的傳輸單元衰減后形成第二正弦波；

所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板接收所述第二正弦波，并與內(nèi)存的第一范圍進(jìn)行比較；

當(dāng)所述第二正弦波的相位及幅值在第一范圍內(nèi)時(shí)，所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板輸出軌道未被占用信號(hào)，當(dāng)所述第二正弦波的相位及幅值在第一范圍外時(shí)，所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板輸出軌道占用信號(hào)。

本發(fā)明的第一優(yōu)選方案為，所述軌道包括第一軌道及與所述第一軌道并列的第二軌道，所述傳輸單元包括第一導(dǎo)線、第二導(dǎo)線、第一電容；所述第一導(dǎo)線的一端與所述第一軌道連接，所述第一導(dǎo)線的另一端與所述第二軌道連接；所述第二導(dǎo)線的一端與所述第一軌道連接，所述第二導(dǎo)線的另一端與所述第二軌道連接；所述第一電容的一端與所述第一軌道連接，所述第一電容的另一端與所述第二軌道連接；所述第一電容設(shè)于所述第一導(dǎo)線及所述第二導(dǎo)線之間。

本發(fā)明的第二優(yōu)選方案為，所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第一輸出端連接于所述第一導(dǎo)線與第一電容間的第一軌道上，所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第二輸出端連接于所述第一導(dǎo)線與第一電容間的第二軌道上；

所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第一接收端連接于所述第二導(dǎo)線與第一電容間的第一軌道上，所述軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第二接收端連接于所述第二導(dǎo)線與第一電容間的第二軌道上。

本發(fā)明的第三優(yōu)選方案為：所述第一電容為1.2至12uF。

本發(fā)明的第四優(yōu)選方案為：所述第一范圍為第一正弦波的相位值加第一相位范圍。

本發(fā)明可達(dá)到如下技術(shù)效果：所需設(shè)備少：軌道電路構(gòu)成簡(jiǎn)單僅需兩根短路條和一個(gè)電容；電壓和功耗低：采用24V電源逆變成正弦波輸出；抗干擾能力強(qiáng)：利用諧振原理構(gòu)成的帶通濾波器參數(shù)、幅頻和頻相特性比較穩(wěn)定，有較好的選頻效應(yīng)，可以有效濾除干擾?？捎眯院茫簠?shù)穩(wěn)定，且不同軌道電路的差異性還可以通過調(diào)整第一電容來調(diào)整；安全性高：通過相位和幅值、數(shù)字和模擬DO來控制兩個(gè)安全繼電器，可以大大提高安全性，避免傳統(tǒng)繼電器故障導(dǎo)致的嚴(yán)重后果。

本發(fā)明的這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在下面的具體實(shí)施方式、附圖中詳細(xì)的揭露。

【附圖說明】

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的檢測(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中軌道與傳輸單元構(gòu)成的帶通濾波器模型。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中軌道信號(hào)檢測(cè)單板的原理框圖。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行解釋和說明，但下述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非全部?；趯?shí)施方式中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1。

參考圖1、圖2、圖3，一種檢測(cè)軌道占用的方法，包括：

軌道信號(hào)檢測(cè)單板向軌道發(fā)送第一正弦波，第一正弦波經(jīng)設(shè)于軌道上的傳輸單元衰減后形成第二正弦波；

軌道信號(hào)檢測(cè)單板接收第二正弦波，并與內(nèi)存的第一范圍進(jìn)行比較；

當(dāng)?shù)诙也ǖ南辔患胺翟诘谝环秶鷥?nèi)時(shí)，軌道信號(hào)檢測(cè)單板輸出軌道未被占用信號(hào)，當(dāng)?shù)诙也ǖ南辔患胺翟诘谝环秶鈺r(shí)，軌道信號(hào)檢測(cè)單板輸出軌道占用信號(hào)。

軌道包括第一軌道及與第一軌道并列的第二軌道，傳輸單元包括第一導(dǎo)線N6、第二導(dǎo)線N5、第一電容C1；第一導(dǎo)線C1的一端與第一軌道連接，第一導(dǎo)線N6的另一端與第二軌道連接；第二導(dǎo)線N5的一端與第一軌道連接，第二導(dǎo)線N5的另一端與第二軌道連接；第一電容C1的一端與第一軌道連接，第一電容C1的另一端與第二軌道連接；第一電容C1設(shè)于第一導(dǎo)線及第二導(dǎo)線之間。

軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第一輸出端P1連接于第一導(dǎo)線N6與第一電容C1間的第一軌道上，軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第二輸出端P2連接于第一導(dǎo)線N6與第一電容C1間的第二軌道上；軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第一接收端P4連接于第二導(dǎo)線N5與第一電容C1間的第一軌道上，軌道信號(hào)檢測(cè)單板的第二接收端P3連接于第二導(dǎo)線N5與第一電容C1間的第二軌道上。

第一電容C1優(yōu)選為3.2uF、5.2uF、5.6uF或7.6uF。第一范圍的相位范圍為第一正弦波的相位值加第一相位范圍，第一相位范圍為80.9°至81.5°。第一正弦波的幅值范圍為8～15V，第一范圍的幅值范圍為1.5V～0.6V。

圖2，軌道電感是2.6uH/m，電阻是0.01Ω/m，還考慮到連接電阻的影響。

其中L1、L2、L3、L4、L5和L6是3米長(zhǎng)鋼軌(2N1、N2、N3、2N4等)的電感，R1、R2、R3和R4是3米長(zhǎng)鋼軌的電阻，R5為第一導(dǎo)線N6的電阻，R6為第二導(dǎo)線N5的電阻，R7為第一電容C1安裝和本身的電阻。需要盡量減小安裝點(diǎn)接觸電阻和短路線電阻，其中第一電容C1的容值可以選擇如3.2uF、5.2uF、7.6uF等，電容越大可通過的頻率信號(hào)頻率越低，增益越小。

當(dāng)?shù)谝浑娙軨1為5.6uF時(shí)，諧振頻率為21.8Khz，增益為10.8dB，當(dāng)?shù)谝徽也ǖ念l率小于21.3KHz或大于22.5KHz時(shí)增益小于7.8dB減小3dB，說明該電路具有較好的帶通濾波作用，其他頻率信號(hào)幅值衰減較大。

第一正弦波頻率為21.8Khz時(shí)，第二正弦波與第一正弦波相位相差80.9°至81.5°，在該頻率范圍附近相位角度對(duì)頻率的敏感度較大?？梢詰?yīng)用這個(gè)特性判斷是否有車占用，當(dāng)接收和發(fā)送信號(hào)相位差在80.9°至81.5左右一定范圍時(shí)，才認(rèn)為沒有列車占用。這兩個(gè)相位差是電路及外部情況和處理器處理時(shí)間共同決定的(軟件初始化后減去固有的相位差，認(rèn)為相位差為0°，第二相位差和第一相位差如果大于-60°則認(rèn)為占用；占用到出清需要相位差小于-25°)。

發(fā)送端峰峰值范圍：8～15V，接收端峰峰值范圍1.5V～0.6V：

參看圖3，操作人員可以根據(jù)“MCU顯示控制模塊”的旋鈕和LED屏設(shè)置和獲取單板工作參數(shù)。MCU顯示控制模塊,根據(jù)這些參數(shù)，通過SPI總線調(diào)整時(shí)鐘頻率模塊輸出作為信號(hào)生成、濾波和控制的基礎(chǔ)時(shí)鐘信號(hào)，并通過I2C總線控制外部阻抗測(cè)量模塊調(diào)整期望輸出正弦波的頻率和幅值，期望輸出的正弦波和信號(hào)發(fā)送處理與采樣模塊反饋信號(hào)通過輸出信號(hào)比較與控制模塊進(jìn)行比較處理來控制H橋電路的通斷，最終通過信號(hào)發(fā)送處理與采樣模塊的變壓器作為第一正弦波。

信號(hào)通過軌道上的傳輸單元后返回，經(jīng)過信號(hào)接收采樣預(yù)處理模塊分成兩路，一路輸出到濾波器，另一路輸出到數(shù)字多路開關(guān)；輸入到濾波器的信號(hào)整流后獲得幅值電平、并同外部阻抗測(cè)量模塊輸出的期望正弦波比較獲得相位電平，幅值和相位電平作為兩路模擬量DO來控制繼電器控制檢測(cè)模塊的輸出；幅值和相位還發(fā)送給MCU顯示控制模塊用來作為兩路數(shù)字量DO輸出依據(jù)。另一路信號(hào)同發(fā)送端“電流”和“電壓”信號(hào)一起通過“信號(hào)通道選擇與控制處理模塊”輸入到“外部阻抗測(cè)量模塊”，這些通路的阻抗測(cè)量值一起通過I2C總線發(fā)送到“MCU顯示控制模塊”作為兩路數(shù)字量DO輸出另一個(gè)依據(jù)。

繼電器控制與檢測(cè)模塊根據(jù)兩路數(shù)字、模擬DO控制兩個(gè)安全繼電器，安全繼電器通過觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)兩種動(dòng)態(tài)方波的切換輸出實(shí)現(xiàn)軌道電路占用與否的安全表示。

電路實(shí)施要點(diǎn)。

正弦波逆變電路：主要是“H橋電路”和“信號(hào)發(fā)送處理與采樣模塊”，將H橋MOS管的開關(guān)輸出通過變壓器和濾波電路轉(zhuǎn)換成正弦波信號(hào)；

時(shí)鐘頻率模塊：采用有源晶振和DDS芯片AD9835以及計(jì)數(shù)器、分頻器來構(gòu)成相應(yīng)的時(shí)鐘頻率，時(shí)鐘輸出通過SPI由MCU控制。

輸入信號(hào)濾波與相位獲取模塊：這部分電路由精密整流電路和相位比較電路、濾波器可以采用類似LTC1264等芯片；是輸入信號(hào)的幅值獲取電路，U66A和U66B構(gòu)成一個(gè)典型的精密整流電路，幅值電壓等于0.45倍正弦波有效值。

相位獲取電路，用放大器將期望的正弦波和實(shí)際返回的通過放大器整成方波信號(hào)，并通過運(yùn)放進(jìn)行比較得到占空比同相位差成正比的方波信號(hào)，相位差距越小方波占空比越小。

外部阻抗測(cè)量模塊：主要有AD5933構(gòu)成，根據(jù)MCU命令生成不同頻率的正弦波信號(hào)，其幅值通過運(yùn)放U65A數(shù)字和電位器AD5241調(diào)整后由放大器U65B輸出。

輸出信號(hào)比較與控制模塊：用來產(chǎn)生控制H橋的電平信號(hào)，實(shí)現(xiàn)類似SPWM的正弦波逆變。時(shí)鐘輸入同控制MOS開關(guān)周期有關(guān)，一般選擇40倍正弦波頻率；AD5933芯片產(chǎn)生的期望輸出波形和實(shí)際輸入波形經(jīng)過放大器AD8052(U58B)比較，如果實(shí)際輸出大于期望輸出則控制L兩個(gè)JK觸發(fā)器74HC73D使得H橋輸出負(fù)電平，如果實(shí)際輸出小于期望輸出則控制兩個(gè)JK觸發(fā)器使得H橋輸出正電平，通過這一“開關(guān)控制”實(shí)現(xiàn)正弦波的輸出控制。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，熟悉該本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白本發(fā)明包括但不限于附圖和上面具體實(shí)施方式中描述的內(nèi)容。任何不偏離本發(fā)明的功能和結(jié)構(gòu)原理的修改都將包括在權(quán)利要求書的范圍中。