專利名稱：音頻脈沖式低功耗軌道電路設(shè)備的制作方法
音頻脈沖式低功耗軌道電路設(shè)備是裝設(shè)于無(wú)可靠交流電源的車站，用于檢查站內(nèi)到發(fā)線或區(qū)間軌道被列車占用或空閑兩種狀態(tài)的設(shè)備。目前用于檢查站內(nèi)到發(fā)線占用狀況的軌道電路設(shè)備有應(yīng)答式軌道電路設(shè)備和移頻式軌道電路設(shè)備，應(yīng)答式軌道電路設(shè)備如中國(guó)專利85203407是發(fā)送脈沖信號(hào)，經(jīng)鋼軌傳輸?shù)浇邮斩?，再?jīng)接收端的電感元件儲(chǔ)能放電，將形成的脈沖信號(hào)返送回發(fā)送端，在發(fā)送端的接收設(shè)備以能否收到此信號(hào)來(lái)控制負(fù)載繼電器的吸起和落下，以表示軌道的空閑或占用狀態(tài)。這種設(shè)備電能消耗較低，但設(shè)備可靠性常不能滿足需要，移頻式軌道電路設(shè)備，電能消耗較高，顯然對(duì)無(wú)電車站是不適用的。
本發(fā)明的目的在于提供一種用于無(wú)可靠交流電源或無(wú)電車站的低功耗軌道電路設(shè)備，這種設(shè)備可利用干電池供電，能耗低、可靠性高，完全適用于無(wú)電車站。
本發(fā)明是由干電池組，音頻脈沖發(fā)送設(shè)備，鋼軌及音頻脈沖接收設(shè)備構(gòu)成。發(fā)送設(shè)備是由脈沖波對(duì)正弦振蕩波進(jìn)行調(diào)制經(jīng)功放電路和選頻電路加到鋼軌兩端，接收端從軌道上取出信號(hào)，經(jīng)選頻放大，取樣。再選頻放大、取樣整形、功放，傳給繼電器，進(jìn)行軌道區(qū)間占用情況表示。


圖1為發(fā)送設(shè)備工作方框2為接收設(shè)備工作方框3為發(fā)送設(shè)備電原理4為接收設(shè)備電原理圖下面結(jié)合附圖加以詳細(xì)描述。
圖1中，1為基波振蕩發(fā)生裝置，2為脈沖方波發(fā)生裝置，3為調(diào)制器，4為功率放大器，5為耦合變壓器，6為選頻電路，其引出線直接將信號(hào)加到鋼軌上。基波振蕩發(fā)生裝置1將正弦波輸入到調(diào)制器3內(nèi)，與此同時(shí)脈沖方波發(fā)生裝置2將脈沖方波也輸入到調(diào)制器內(nèi)，在調(diào)制器內(nèi)形成受方波調(diào)制的間斷的正弦波，該受方波調(diào)制的正弦波經(jīng)功率放大器4放大，經(jīng)耦合變壓器5，選頻電路6形成一定頻率的間歇的音頻調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)直接加到鋼軌兩端。圖2中7為選頻輸入電路;8為耦合變壓器;9為選頻放大電路;10為取樣電路;11為選頻放大電路;12為取樣電路;13為選頻整形電路;14為功率放大電路;15為軌道繼電器。經(jīng)鋼軌傳輸進(jìn)來(lái)的由發(fā)送端設(shè)備發(fā)送的音頻脈沖信號(hào)，經(jīng)選頻電路7諧振，經(jīng)耦合變壓器8，傳給選頻放大電路9，放大后的信號(hào)經(jīng)取樣電路10取樣送選頻放大電路11再次放大，后再由取樣電路12取樣，經(jīng)選頻整形電路13送功率放大器14放大，最后傳給軌道繼電器15。本發(fā)明的發(fā)送和接收設(shè)備選用500Hz，600Hz，700Hz三種頻率作中心工作頻率配套使用。以保證信號(hào)有效傳輸距離在不小于1200米的情況下，既實(shí)現(xiàn)對(duì)50Hz的交流電和客車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的干擾有較強(qiáng)的抗干擾能力，又做到了相鄰股道絕緣破損時(shí)防止相互干擾，站內(nèi)相鄰股道，可采用不同中心頻率的器材，在軌道空閑時(shí)，發(fā)送信號(hào)經(jīng)選頻耦合輸入第一級(jí)選頻放大器，對(duì)符合本機(jī)中心頻率的信號(hào)起振放大，輸入取樣電路，當(dāng)輸入信號(hào)幅值大于取樣電路導(dǎo)通門(mén)限時(shí)，取樣電路導(dǎo)通，同時(shí)取樣電路又對(duì)大于輸入上限的信號(hào)進(jìn)行限幅，取樣后的信號(hào)經(jīng)過(guò)選頻放大，整形，功放使軌道繼電器可靠吸起，表示軌道空閑，當(dāng)列車進(jìn)入軌道電路區(qū)段時(shí)，由于輪對(duì)的分路作用，軌面上的信號(hào)被短路，此時(shí)輸入信號(hào)幅值降低，選頻放大器停振，取樣電路截止，軌道繼電器可靠落下，表示軌道已被占用。利用軌道繼電器的接點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)與其它信號(hào)設(shè)備的聯(lián)鎖，該電路器材也適用于有交流電源的車站。
音頻軌道電路信號(hào)發(fā)生器和接收器分別裝設(shè)在外形尺寸為寬×高×深＝210×150×280(mm)的儀器箱內(nèi)，并采用CX型航空插接件與其他設(shè)備聯(lián)接，施工安裝時(shí)可將其設(shè)置在變壓器箱內(nèi)，儀器的面板上設(shè)有電源，輸出及頻率測(cè)試孔，信號(hào)發(fā)生器面板上不僅有電源，輸出及頻率測(cè)試孔，還設(shè)有控制脈沖連續(xù)和間斷工作的波段開(kāi)關(guān)，這樣信號(hào)發(fā)生器就能發(fā)出連續(xù)工作脈沖，以在對(duì)儀器性能進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要。
圖3為信號(hào)音頻軌道電路信號(hào)發(fā)生器工作原理圖，圖3中22為功率放大集成電路芯片，第一級(jí)晶體管16產(chǎn)生的正弦振蕩信號(hào)經(jīng)變壓器17耦合，再經(jīng)電阻18，電容19輸入到功放集成電路芯片22內(nèi)，其輸出直接推動(dòng)功放管20、21工作，功率輸出經(jīng)電容23，變壓器24的耦合發(fā)送到軌道上，這樣既減少了功放級(jí)數(shù)，又較甲類、乙類功放電路的效率要高得多。在向軌道輸出的迴路中，設(shè)有電感25和電容26組成的串聯(lián)諧振選頻回路，該回路對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行濾波整形，提高輸出信號(hào)的質(zhì)量，同時(shí)還能在一定的程度上對(duì)雷電進(jìn)行防護(hù)隔離，其作用還在于限制輸出電流，當(dāng)發(fā)送端被車輛輪對(duì)直接短路時(shí)，由于電容26的容量只有2μF，因此控制了分路電流不會(huì)增大，故而有效地降低發(fā)送整機(jī)的功耗。集成電路27及相關(guān)外圍元件組成的方波振蕩電路通過(guò)電阻29使三極管28工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，其周期為1Hz，當(dāng)三極管28的輸入端為高電平時(shí)，三極管28發(fā)射極與集電極之間導(dǎo)通，三極管16的負(fù)反饋回路形成，三極管16可以起振工作，經(jīng)功放音頻軌道電路信號(hào)發(fā)生器有信號(hào)輸出，當(dāng)三極管28輸入端為低電平時(shí)，三極管28的C-E結(jié)截止，三極管16的負(fù)反饋電路不能形成，故整機(jī)無(wú)信號(hào)輸出，集成電路27的方波信號(hào)占空比為1∶2.5，整個(gè)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)占空比為1∶2.5，即若工作時(shí)間為1，間歇時(shí)間則為2.5，電路中設(shè)有波段開(kāi)關(guān)30，開(kāi)關(guān)接通時(shí)，信號(hào)發(fā)生器處于連續(xù)工作狀態(tài)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，信號(hào)為有間歇地輸出，連續(xù)工作方式有利于對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試檢測(cè)，斷續(xù)工作時(shí)有利于降低整機(jī)的能耗，使信號(hào)發(fā)生器的整機(jī)耗電由140mA，降至70mA。信號(hào)發(fā)生器工作的中心頻率取決于電容31和電感32組成的并聯(lián)諧振回路的電氣參數(shù)，電容和電感有三組取值，使得信號(hào)發(fā)生器可以以500Hz，600Hz，700Hz為中心工作頻率工作，音頻軌道電路接收器如圖四所示，它采用與信號(hào)發(fā)生器一樣的功放集成電路芯片33，以對(duì)前級(jí)選頻后的輸入信號(hào)放下，推動(dòng)功放管34、35工作，再經(jīng)變壓器36耦合、橋堆37整流，使軌道繼電器39吸起，電容38起濾波作用，在發(fā)生器處于間歇停振狀態(tài)時(shí)，接收器也停振，此時(shí)靠電容38的放電維持繼電器39吸起。由軌道傳來(lái)的信號(hào)經(jīng)電容40和電感42組成的回路選頻輸入。當(dāng)輸入頻率與本機(jī)中心頻率相符時(shí)，只要輸入信號(hào)幅值大于40mV，變壓器42的二次側(cè)就有感應(yīng)輸出，此電壓可以打開(kāi)三極管43、二極管44、45的導(dǎo)通門(mén)限，使接收器起振工作，這種選頻耦合方式、顯著地提高了接收器的靈敏度，輸入選頻回路的Q值較高，且電容為負(fù)溫度系數(shù)，電感為正溫度系數(shù)，在環(huán)境溫度變化時(shí)，諧振頻率不發(fā)生明顯變化。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率偏離中心工作頻率50Hz以上時(shí)，接收器就不能起振工作，從而提高了抗干擾能力。由集成電路46和47組成的兩級(jí)電壓限幅取樣電路，其下限導(dǎo)通門(mén)限為6V，當(dāng)輸入電壓不低于40mV時(shí)，選頻放大后的信號(hào)，使取樣電路處于可靠的導(dǎo)通工作區(qū)，而當(dāng)輸入電壓在幾百毫伏以上時(shí)，限幅取樣電路又起到限幅作用，從而使軌道繼電器端電壓不受受端輸入電壓強(qiáng)弱的影響，提高了設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性。三極管48為選頻放大管，三極管49為末級(jí)選頻放大管，在限幅取樣電路輸出方波時(shí)，對(duì)方波有整形作用，使功放集成電路的輸入為正弦波形的信號(hào)，以提高功放效率。為使設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)軌道區(qū)間的占用情況仍不發(fā)生錯(cuò)誤判斷，在電路中串接保險(xiǎn)管，信號(hào)發(fā)生器的電容23、52，信號(hào)接收器的電容50、51短路損壞時(shí)，整機(jī)電流會(huì)在瞬間增大，立刻熔斷保險(xiǎn)管;接收器限幅取樣電路故障時(shí)，無(wú)電壓輸出或只有直流輸出，軌道繼電器均可以可靠落下;接收器三極管43的反向耐壓30V，二極管44、45的反向耐壓為250V，允許通過(guò)的電流也遠(yuǎn)大于三極管43，當(dāng)出現(xiàn)瞬間的大電流和高反壓時(shí)，三極管43將首先損壞，不會(huì)危及整個(gè)設(shè)備安全。
該設(shè)備在受端軌面電壓大于40mV時(shí)，即可起振工作，在甲電池組作供電電源，且電壓在12V時(shí)，整機(jī)耗電量不大于50mA，信號(hào)發(fā)生器間歇工作，其耗電量不大于40mA，起振工作狀態(tài)不大于140mA，故信號(hào)發(fā)生器整機(jī)總耗電量平均不大于70mA。這樣每段軌道電路設(shè)備的總耗電量不大于120mA，功耗在1.5W以內(nèi)，故一組電池，可保證使用45天以上。
該設(shè)備與原有設(shè)備相比，具有耗電量低，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種音頻脈沖式低功耗軌道電路，其特征在于它是由下列部件組合并成電氣聯(lián)接構(gòu)成的(A)一個(gè)音頻脈沖低功耗軌道電路信號(hào)發(fā)生器它的輸出端(6)直接與軌道相聯(lián)接，信號(hào)發(fā)生器中基波振蕩器(1)與脈沖方波振蕩器(2)同時(shí)與調(diào)制器(3)相聯(lián)接，脈沖間歇地工作的調(diào)制器(3)與功放(4)相聯(lián)，經(jīng)耦合電路(5)、選頻回路(6)與軌道相聯(lián)接；(B)一個(gè)音頻脈沖低功耗軌道電路信號(hào)接收器，它的輸入端(7)直接與軌道相聯(lián)接，輸出端與軌道繼電器(15)相聯(lián)接，信號(hào)接收器的輸入端(7)經(jīng)耦合器(8)與第一級(jí)選頻放大電路(9)相聯(lián)接，第一級(jí)選頻放大電路輸出端與取樣電路(10)相聯(lián)接，取樣電路輸出端與第二級(jí)選頻放大電路(11)相聯(lián)，經(jīng)第二級(jí)取樣電路(12)，選頻整形電路(13)，功率放大電路(14)與軌道繼電器(15)相聯(lián)接；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的音頻脈沖式低功耗軌道電路，其特征在于信號(hào)發(fā)生器設(shè)有可使電路工作于間歇和連續(xù)方式的波段開(kāi)關(guān)(30)。
全文摘要
音頻脈沖式低功耗軌道電路設(shè)備是裝設(shè)于無(wú)可靠交流電源的車站，用于檢查站內(nèi)到發(fā)線或區(qū)間軌道被列車占用或空閑兩種狀態(tài)的設(shè)備。它是由間歇的脈沖信號(hào)發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備構(gòu)成，由干電池組做為電源，整機(jī)耗電在1.5W，該設(shè)備可在多種中心頻率下工作。
文檔編號(hào)B61L1/18GK1057235SQ9010432
公開(kāi)日1991年12月25日 申請(qǐng)日期1990年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月14日
發(fā)明者侯玉亭, 胡明建 申請(qǐng)人:天水鐵路信號(hào)工廠