本發(fā)明是一種鐵路信號(hào)設(shè)備安全輔助裝置。適于我國(guó)鐵路區(qū)間、站內(nèi)、專用線、道口等各型鐵路信號(hào)機(jī)LED光源配套裝用。

長(zhǎng)期以來的鐵路運(yùn)輸實(shí)踐證明，鐵路信號(hào)設(shè)備技術(shù)性能的優(yōu)劣、安全可靠程度的高低直接關(guān)系到我國(guó)鐵路運(yùn)輸行車安全。作為行車指揮命令的信號(hào)顯示設(shè)備，應(yīng)不斷采用現(xiàn)代高新技術(shù)，發(fā)明創(chuàng)造更先進(jìn)、更安全可靠的鐵路信號(hào)光源監(jiān)控系統(tǒng)，以確保我國(guó)鐵路運(yùn)輸行車安全、高效。

背景技術(shù)：

我國(guó)鐵路目前試驗(yàn)推廣應(yīng)用的以大功率LED作為光源的鐵路信號(hào)機(jī)，尚不具備不間斷監(jiān)控功能，尤其是對(duì)運(yùn)用中更多時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)下鐵路LED信號(hào)機(jī)構(gòu)，一旦發(fā)生由于雷害等意外因素導(dǎo)致的LED光源失效故障，極易造成因光源已經(jīng)在關(guān)閉時(shí)段內(nèi)失效，而在需要開放時(shí)，相應(yīng)信號(hào)機(jī)卻無法正常顯示，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行中的列車意外停車或追尾撞車等直接危及行車安全的嚴(yán)重后果，迫切需要發(fā)明一種能夠在信號(hào)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)條件下，也能夠?qū)﹁F路信號(hào)機(jī)LED光源進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)的智能化不間斷監(jiān)控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決鐵路信號(hào)機(jī)LED信號(hào)燈在更多時(shí)間內(nèi)處于關(guān)閉狀態(tài)的不間斷監(jiān)控系統(tǒng)工作電源問題，本發(fā)明首創(chuàng)性利用了鐵路信號(hào)機(jī)械室備用直流電源以及信號(hào)備用傳輸通道。

為了克服大功率發(fā)光二極管在不間斷監(jiān)控電流驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)致的微光亂顯示弊病，本發(fā)明設(shè)計(jì)了可調(diào)控瞬態(tài)脈沖監(jiān)測(cè)方案。

為了避免環(huán)境干擾信號(hào)可能導(dǎo)致的誤報(bào)警現(xiàn)象，本發(fā)明設(shè)計(jì)了程序延時(shí)處理與多次判斷后確認(rèn)觸發(fā)信號(hào)方案。

為了保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與光源電路之間在任何情況下，都不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，本發(fā)明設(shè)計(jì)了光電耦合隔離采樣電路。

為了保證遠(yuǎn)距離傳輸監(jiān)測(cè)信號(hào)的安全可靠性，本發(fā)明設(shè)計(jì)了周期性組合脈沖驅(qū)動(dòng)及繼電式發(fā)碼方案。

為了保證與傳統(tǒng)鐵路車站電氣集中及新型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備相兼容，本發(fā)明設(shè)計(jì)了故障信息數(shù)碼顯示與傳統(tǒng)聲光報(bào)警并舉的多功能報(bào)警終端。

為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息與報(bào)警信息的高速、精確、智能化，本發(fā)明采用了大容量工業(yè)級(jí)中央微處理器。

為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)碼電路與室內(nèi)的解碼電路均采用屏蔽式外殼設(shè)計(jì)。

為了保證本發(fā)明的安全可靠性，系統(tǒng)電路全部采用工業(yè)或軍用級(jí)元器件，以適應(yīng)我國(guó)北方嚴(yán)寒與南方酷熱氣候環(huán)境。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：將室內(nèi)電路集成在一只規(guī)格為260×230×100mm長(zhǎng)方體并具有屏蔽功能的金屬盒內(nèi)，放置在信號(hào)值班室內(nèi)或者安裝在信號(hào)組合架上；將室外電路集成在一只規(guī)格為120×100×110mm設(shè)有屏蔽層的方形工程塑料盒內(nèi)，固定在信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部或者地面變壓器箱里；將不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的引線通過自鎖式插接件與圓形LED發(fā)光盤上的發(fā)光二極管的正極相連接。室內(nèi)與室外設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)電纜連接。室內(nèi)解碼電路、室 外監(jiān)控電路與發(fā)碼電路三個(gè)功能電路構(gòu)成智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)。

室內(nèi)機(jī)箱里裝有解碼及顯示等功能電路，室外的工程塑料盒裝有變壓、防護(hù)、整流、DC/DC轉(zhuǎn)換、濾波、監(jiān)測(cè)、發(fā)碼等功能電路，信號(hào)機(jī)構(gòu)裝有LED光源及監(jiān)測(cè)插接件等部件。

裝設(shè)在室外的過流防護(hù)電路是由一個(gè)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖條件控制開關(guān)、一個(gè)容量為1A防爆型熔斷器與工頻電源變壓器一次線圈相串聯(lián)而成。當(dāng)系統(tǒng)電路發(fā)生過流故障時(shí)，過流防護(hù)熔斷器會(huì)即刻啟動(dòng)，以阻止電流隨著時(shí)間延長(zhǎng)而繼續(xù)上升，從而起到過流防護(hù)作用。

一般情況下，聯(lián)鎖條件控制開關(guān)處于開路斷電狀態(tài)，只是在列車接近并需要開放信號(hào)時(shí)，才處于閉合加電狀態(tài)。

為了實(shí)現(xiàn)不間斷監(jiān)控鐵路信號(hào)機(jī)LED光源的設(shè)計(jì)目標(biāo)，本發(fā)明首創(chuàng)性利用了信號(hào)機(jī)械室直流24V備用電源以及預(yù)留應(yīng)急備用電纜作為本監(jiān)控系統(tǒng)的工作電源和信息傳輸通道。

LED發(fā)光電源變壓器的型號(hào)為BX1-34，其作用是將工頻220V電壓降為12V低壓，以確?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員的人身安全。

發(fā)光電路是由七個(gè)相互并聯(lián)的具有負(fù)載電流自動(dòng)平衡功能的光源驅(qū)動(dòng)電路組合而成。LED光源的正常工作電流將由發(fā)光電路中的場(chǎng)效應(yīng)管自動(dòng)控制在設(shè)定范圍內(nèi)。

發(fā)碼電路是由一個(gè)AT89C51型中央處理器、一個(gè)微型8位撥碼開關(guān)、一只10微法上電自動(dòng)復(fù)位電容、一只10K上電自動(dòng)復(fù)位電阻、一個(gè)微型手動(dòng)復(fù)位按鈕、兩只30P輔助振蕩電容、一只12M晶體振蕩器、一只24V2A型密封式脈沖繼電器、一只IN4007型防護(hù)二極管、一只脈沖信號(hào)平衡電阻、一個(gè)9013型脈沖信號(hào)放大器、一個(gè)DC/DC型直流電源變換器、一個(gè)470微法低頻濾波電容、一個(gè)0.1微法濾波電容順序電連接組成。中央處理器要完成的任務(wù)，其一是不間斷向七個(gè)發(fā)光二極管發(fā)送檢測(cè)脈沖；其二是檢測(cè)光電耦合器輸出的同步信號(hào)；其三是判斷同步信號(hào)是否正常？其四是發(fā)送組合脈沖，驅(qū)動(dòng)故障信號(hào)脈沖繼電器工作；其五是判斷撥碼開關(guān)的設(shè)置狀態(tài)，選擇發(fā)送預(yù)設(shè)組合脈沖。

不間斷監(jiān)控電路中的光電耦合器與發(fā)碼電路安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，其作用是將不間斷監(jiān)測(cè)脈沖輸入被檢測(cè)發(fā)光二極管。不間斷監(jiān)控電路中七個(gè)相互獨(dú)立的TLP-521型光電耦合器通過7個(gè)帶有自鎖功能的插接件與七個(gè)大功率1W型發(fā)光二極管的正極順序電聯(lián)接。

一般情況下，各光電耦合器處于周期脈沖驅(qū)動(dòng)下的工作狀態(tài)，一旦任意一路發(fā)光二極管出現(xiàn)失效故障，其光電耦合器監(jiān)測(cè)點(diǎn)輸出的信息將由周期脈沖狀態(tài)變?yōu)檫B續(xù)高電平狀態(tài)，中央處理器將即刻發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警指令。

裝設(shè)在室內(nèi)的解碼電路是由以一個(gè)三位譯碼器為核心部件并具有聲光報(bào)警功能的顯示終端。解碼電路接受發(fā)碼電路發(fā)送的光源故障脈沖信號(hào)后將按預(yù)設(shè)程序譯碼顯示00～FF十六進(jìn)制數(shù)碼。由于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)機(jī)以及燈位編碼具有唯一性，系統(tǒng)通過查表程序即可立即確定并顯示與之對(duì)應(yīng)的故障信號(hào)機(jī)位及故障燈位。為了及時(shí)將室內(nèi)聲光報(bào)警電路復(fù)原，室內(nèi)解碼電路中設(shè)有手動(dòng)復(fù)原按鈕。

本監(jiān)控系統(tǒng)基本工作原理是，當(dāng)七個(gè)發(fā)光二極管中的任何一個(gè)由不確定因素導(dǎo)致其在不確定的時(shí)間發(fā)生斷路或短路故障而失效時(shí)，相應(yīng)的光電耦合器輸出端的電平至少有一個(gè)將發(fā)生躍變，此時(shí)中央處理器的輸出口將發(fā)送由室外現(xiàn)場(chǎng)撥碼開關(guān)設(shè)置狀態(tài)限定的一組脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)脈沖繼電器同步工作，再利用脈沖繼電器的一組接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)安裝在信號(hào)機(jī)械室內(nèi)的解碼電路，這個(gè)脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖放大器放大整形后送至譯碼器，使之按預(yù)設(shè)程序編譯并顯示光源失效的室外信號(hào)機(jī)及燈位編號(hào)代碼，同時(shí)由訊響器以及故障指示燈發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，指引鐵路車站信號(hào)值班人員在第一時(shí)間采取防護(hù)措施，以確保鐵路行車安全。

本系統(tǒng)的智能化功能主要由軟件的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制功能模塊自動(dòng)轉(zhuǎn)換予以實(shí)現(xiàn)。用匯編語言或者C語言編制的源程序首先從初始化模塊開始，然后是數(shù)據(jù)定義模塊，接著是判斷模塊順序判斷各路發(fā)光二極管的工作狀態(tài)正常與否？若發(fā)生任何一路有故障，則立即轉(zhuǎn) 故障報(bào)警功能模塊運(yùn)行；故障處理完畢，系統(tǒng)將自動(dòng)返回系統(tǒng)主程序，繼續(xù)執(zhí)行對(duì)各路LED光源狀態(tài)的不間斷監(jiān)測(cè)指令，從而實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控的智能化設(shè)計(jì)。

附圖說明

結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例子。

圖1是智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成方框圖。

圖2是智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的電原理圖。

圖3是智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控插接件與LED光源連接示意圖。

圖4是智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)軟件工作流程示意圖。

具體實(shí)施方式

智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)，由過流防護(hù)電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)與不間斷監(jiān)控電源電路(7)共七個(gè)部分構(gòu)成，過流防護(hù)電路(1)與LED發(fā)光電源電路(2)和發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)集成在一只設(shè)有屏蔽層的工程塑料殼體內(nèi)并根據(jù)不同需要安裝在信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)或信號(hào)變壓器箱子里，解碼電路(4)集成在一只具有電磁屏蔽功能的機(jī)箱內(nèi)并安裝在鐵路信號(hào)機(jī)械室，發(fā)光電路(3)裝設(shè)在信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的透鏡后方，其電路系統(tǒng)由過流防護(hù)電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)、不間斷監(jiān)控電源電路(7)順序電聯(lián)結(jié)而成，不間斷監(jiān)控電路(6)核心部件(601、602、603、604、605、606、607)是一組TLP-521型光電耦合器；發(fā)碼電路(5)核心部件(510)是一只AT89C51型中央處理器。

過流防護(hù)電路(1)是由一個(gè)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖條件控制開關(guān)(101)、一個(gè)容量為1A防爆型熔斷器(102)與工頻電源變壓器(201)一次線圈相串聯(lián)而成。

LED發(fā)光電源電路(2)是由一個(gè)容量為1000微法的濾波電容(203)、一個(gè)10A容量的整流器(202)并聯(lián)后再與BX1-34型變壓器(201)的二次線圈串聯(lián)而成。

發(fā)光電路(3)是由七個(gè)相互并聯(lián)的具有負(fù)載電流自動(dòng)平衡功能的光源驅(qū)動(dòng)電路組合而成。

解碼電路(4)是由以一個(gè)三位譯碼器(409)為核心部件并具有聲光報(bào)警功能的顯示終端。

發(fā)碼電路(5)是由一個(gè)AT89C51型中央處理器(510)、一個(gè)微型8位撥碼開關(guān)(509)、一只10微法上電自動(dòng)復(fù)位電容(515)、一只10K上電自動(dòng)復(fù)位電阻(514)、一個(gè)微型手動(dòng)復(fù)位按鈕(516)、兩只30P輔助振蕩電容(512、513)、一只12M晶體振蕩器(511)、一只24V2A型密封式脈沖繼電器(506)、一只IN4007型防護(hù)二極管(505)、一只脈沖信號(hào)平衡電阻(508)、一個(gè)9013型脈沖信號(hào)放大器(507)、一個(gè)DC/DC型直流電源變換器(503)、一個(gè)470微法低頻濾波電容(502)、一個(gè)0.1微法濾波電容(504)順序電連接組成。

不間斷監(jiān)控電路(6)中的光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)與發(fā)碼電路(5)安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，七個(gè)光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)通過帶有自鎖功能的7個(gè)插接件(611、612、613、614、615、616、617)分別與發(fā)光電路(3)中的七只大功率1W型發(fā)光二極管(314、324、334、344、354、364、374)的正極順序電連接。

解碼電路(4)用以接受發(fā)碼電路(5)發(fā)送的光源故障脈沖信號(hào)并按預(yù)設(shè)程序譯碼后顯示00～FF十六進(jìn)制數(shù)碼，并通過查表程序確定并顯示故障信號(hào)機(jī)位及燈位。

發(fā)碼電路(5)中的中央處理器(510)，通過其七個(gè)輸出口(541、542、543、544、 545、546、547)向?qū)?yīng)的1W型LED光源定時(shí)發(fā)送檢測(cè)脈沖，當(dāng)七個(gè)發(fā)光二極管中的任何一個(gè)由不確定因素導(dǎo)致其在不確定的時(shí)間發(fā)生斷路或短路故障而失效時(shí)，相應(yīng)的光電耦合器輸出端(621、622、623、624、625、626、627)的電平至少有一個(gè)將發(fā)生躍變，此時(shí)中央處理器(510)的輸出口(537)將發(fā)送由室外現(xiàn)場(chǎng)撥碼開關(guān)(509)設(shè)置狀態(tài)限定的一組脈沖信號(hào)，這個(gè)脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)脈沖繼電器(506)同步工作，利用脈沖繼電器(506)的一組接點(diǎn)(501)驅(qū)動(dòng)安裝在信號(hào)機(jī)械室內(nèi)的解碼電路(4)，脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖放大器(408)放大整形后送至譯碼器(409)，使之按預(yù)設(shè)程序編譯并顯示光源失效的室外信號(hào)機(jī)及失效燈位的編號(hào)代碼，同時(shí)由訊響器(413)以及故障指示燈(414)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，指引鐵路車站信號(hào)值班人員在第一時(shí)間采取防護(hù)措施，以確保鐵路行車安全。

在圖1所示實(shí)例中，智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)，由過流防護(hù)電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)與不間斷監(jiān)控電源電路(7)共七個(gè)部分構(gòu)成。

在圖2所示實(shí)例中，智能化鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的過流防護(hù)電路(1)與LED發(fā)光電源電路(2)和發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)集成在一只設(shè)有屏蔽層的工程塑料殼體內(nèi)并根據(jù)不同需要安裝在信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)或信號(hào)變壓器箱子里，解碼電路(4)集成在一只具有電磁屏蔽功能的機(jī)箱內(nèi)并安裝在鐵路信號(hào)機(jī)械室，發(fā)光電路(3)裝設(shè)在信號(hào)機(jī)構(gòu)內(nèi)部的透鏡后方，其電路系統(tǒng)由過流防護(hù)電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)、不間斷監(jiān)控電源電路(7)順序電聯(lián)結(jié)而成，不間斷監(jiān)控電路(6)核心部件(601、602、603、604、605、606、607)是一組TLP-521型光電耦合器；發(fā)碼電路(5)核心部件(510)是一只AT89C51型中央處理器。

過流防護(hù)電路(1)是由一個(gè)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖條件控制開關(guān)(101)、一個(gè)容量為1A防爆型熔斷器(102)與工頻電源變壓器(201)一次線圈相串聯(lián)而成。

LED發(fā)光電源電路(2)是由一個(gè)容量為1000微法的濾波電容(203)、一個(gè)10A容量的整流器(202)并聯(lián)后再與BX1-34型變壓器(201)的二次線圈串聯(lián)而成。

發(fā)光電路(3)是由七個(gè)相互并聯(lián)的具有負(fù)載電流自動(dòng)平衡功能的光源驅(qū)動(dòng)電路組合而成。

解碼電路(4)是由以一個(gè)三位譯碼器(409)為核心部件并具有聲光報(bào)警功能的顯示終端。

發(fā)碼電路(5)是由一個(gè)AT89C51型中央處理器(510)、一個(gè)微型8位撥碼開關(guān)(509)、一只10微法上電自動(dòng)復(fù)位電容(515)、一只10K上電自動(dòng)復(fù)位電阻(514)、一個(gè)微型手動(dòng)復(fù)位按鈕(516)、兩只30P輔助振蕩電容(512、513)、一只12M晶體振蕩器(511)、一只24V2A型密封式脈沖繼電器(506)、一只IN4007型防護(hù)二極管(505)、一只脈沖信號(hào)平衡電阻(508)、一個(gè)9013型脈沖信號(hào)放大器(507)、一個(gè)DC/DC型直流電源變換器(503)、一個(gè)470微法低頻濾波電容(502)、一個(gè)0.1微法濾波電容(504)順序電連接組成。

不間斷監(jiān)控電源電路(7)由一個(gè)電源引入端子(701)和一個(gè)容量為2A的防爆型熔斷器(702)串聯(lián)而成，熔斷器(702)的輸出端分別向解碼電路(4)的電源端子(401)和發(fā)碼電路(5)的電源端子(500)供出直流24V監(jiān)控系統(tǒng)工作電源。

在圖3所示實(shí)例中，不間斷監(jiān)控電路(6)中的七個(gè)光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)與發(fā)碼電路(5)安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，七個(gè)光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)通過帶有自鎖功能的7個(gè)插接件(611、612、613、614、615、616、617)分別與發(fā)光電路(3)中的七只大功率1W型發(fā)光二極管(314、324、334、344、354、364、374)的正極順序電連接。

在圖4所示實(shí)例中，用匯編語言或者C語言編制的源程序首先從初始化模塊(001) 開始，然后是數(shù)據(jù)定義模塊(002)，接著是順序判斷七路發(fā)光二極管的工作狀態(tài)正常與否的判斷模塊(003、004、005、006、007、008、009)，若任何一路發(fā)現(xiàn)故障，則立即轉(zhuǎn)故障報(bào)警功能模塊(011)運(yùn)行；當(dāng)故障處理判斷模塊(012)及執(zhí)行報(bào)警模塊(013)運(yùn)行結(jié)束后，系統(tǒng)將自動(dòng)返回不間斷監(jiān)控主程序，繼續(xù)對(duì)各路LED光源狀態(tài)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)機(jī)LED光源不間斷監(jiān)控的智能化設(shè)計(jì)。

初步試驗(yàn)結(jié)果證明，本發(fā)明對(duì)鐵路信號(hào)機(jī)LED光源具有不間斷監(jiān)控功能、不影響LED光源信號(hào)正常顯示效果、光源失效報(bào)警信息數(shù)碼化、能兼容我國(guó)鐵路信號(hào)聯(lián)鎖的不同制式、安裝與更換手續(xù)簡(jiǎn)便，能夠適應(yīng)我國(guó)高、低溫及高海拔氣候環(huán)境，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合現(xiàn)行鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適于我國(guó)鐵路LED光源信號(hào)機(jī)配套，對(duì)保證我國(guó)鐵路信號(hào)設(shè)備安全、高效具有明顯的輔助作用。