專利名稱：十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鐵路自動控制設備，特別是一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備。
目前，我國鐵路移頻自動閉塞設備主要有絕緣4信息、8信息和18信息，設備采用分立元件、集成電路及計算機技術?，F(xiàn)有的軌道電路大多采用有絕緣軌道電路，有絕緣軌道電路缺點之一就是絕緣節(jié)失效率高，另外，為了提高線路質量，長軌的應用越來越多，而在長軌區(qū)段裝設絕緣節(jié)十分困難。隨著我國鐵路向高速、重載方向發(fā)展，列車牽引重量不斷增加，行車密度不斷加大，車速不斷提高，對自動閉塞本實用新型提出了更高的要求，信息量要求更大，應變時間要求更快，抗干擾能力要求更強，對鐵路自動閉塞技術要求無絕緣化，這樣，原有的技術滿足不了鐵路發(fā)展的需要。
本實用新型的目的是提供一種高度集成、高可靠、多信息、高分辨率、抗干擾能力強、集中設置的十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備。
本實用新型的目的是通過以下連接方式實現(xiàn)的本實用新型為一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，它由發(fā)送通道電路Ⅰ、發(fā)送控制電路Ⅱ、電源電路Ⅲ、接收感應電路Ⅳ、接收通道電路Ⅴ、接收控制電路Ⅵ、執(zhí)行電路Ⅶ電連接構成，發(fā)送通道電路Ⅰ為電纜補償電路并對發(fā)送功率進行微調、提高電氣隔離度，抑制鄰近區(qū)段侵入的同載頻干擾信號，用于軌道匹配、雷電防護及工頻抑制，發(fā)送控制電路Ⅱ為區(qū)間軌道電路，發(fā)送移頻信息，四種載頻通用，提供點式信息疊加輸入接口，接收感應電路Ⅳ接受鋼軌17的移頻信號并送至接收通道電路Ⅴ，接收通道電路Ⅴ對接收傳感器的接收性能進行調整，對軌道電路阻抗進行匹配、雷電防護及工頻抑制，對接收的信號進行濾波，并用模擬電纜對接收通道電纜進行補償，接收控制電路Ⅵ用于接收軌道上傳輸?shù)囊祁l信息并進行譯碼，輸出控制信息，動作執(zhí)行繼電器控制區(qū)間信號顯示，電源電路Ⅲ向各電路提供工作電源。
本實用新型的研究目的就是要克服現(xiàn)有移頻自動閉塞設備存在的缺陷，設計一種采用計算機技術、數(shù)字信號處理技術、頻域分析處理技術、網絡技術、頻標技術，本實用新型高度集成、高可靠、多信息、高分辨率、抗干擾能力強、集中設置的新型自動閉塞設備。本實用新型為十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，適用于鐵路電氣化及非電氣氣化長軌無縫化區(qū)間自動閉塞區(qū)段。它根據(jù)鐵路區(qū)間列車的占用情況，以鋼軌做為信息傳遞的通道，通過接收設備接收本區(qū)段軌道電路信息，由微機對信息進行識別、控制，動作相應的執(zhí)行電路，驅動地面信號機顯示相應燈光，并向下一區(qū)段發(fā)送信息，同時為機車信號和列車超速防護設備提供控制信息，指揮列車在區(qū)間運行，屬于鐵路區(qū)間信號控制設備范疇。
本實用新型具有以下優(yōu)點
1、采用計算機技術、數(shù)字信號處理技術、頻與分析處理技術、頻標技術，使設備應變時間快、信息量大、穩(wěn)定性高，滿足地面信號三顯示或四顯示及列車超速防護要求，適應鐵路高速、重載、大密度的需要。
2、采用電壓發(fā)送、電流接收，自然衰耗隔離方式的無絕緣軌道電路，因而具有分界點明確、沒有死區(qū)段、傳輸距離長、抗干擾能力特別是抗鄰線干擾能力強、本實用新型傳輸性能受氣候變化影響小等特點；由于軌道電路沒有提前分路問題，列車接近分界點明確，因此更利于地面信號機的準確設置。
3、本本實用新型室外設備簡單，室內的各種發(fā)送、接收設備分別只有一種型號，通過外部配線對設備的載頻、頻標進行設置，可實現(xiàn)雙機熱備及N+1熱備工作方式，本實用新型的可靠性高、穩(wěn)定性好、安全程度高。
以下結合附圖和實施實例對本實用新型做進一步說明。


圖1為本實用新型主機柜外觀示意圖。
圖2為本實用新型各組成部分連接原理框圖圖3為本實用新型發(fā)送、接收、控制部分電路原理框圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳述。
實施例如
圖1所示的本實用新型，一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，如圖2所示，它由發(fā)送通道電路Ⅰ、發(fā)送控制電路Ⅱ、電源電路Ⅲ、接收感應電路Ⅳ、接收通道電路Ⅴ、接收控制電路Ⅵ、執(zhí)行電路Ⅶ電連接構成，發(fā)送通道電路Ⅰ為電纜補償電路并對發(fā)送功率進行微調、提高電氣隔離度，抑制鄰近區(qū)段侵入的同載頻干擾信號，用于軌道匹配、雷電防護及工頻抑制，發(fā)送控制電路Ⅱ為區(qū)間軌道電路，發(fā)送移頻信息，四種載頻通用，提供點式信息疊加輸入接口，接收感應電路Ⅳ接受鋼軌17的移頻信號并送至接收通道電路Ⅴ，接收通道電路Ⅴ對接收傳感器的接收性能進行調整，對軌道電路阻抗進行匹配、雷電防護及工頻抑制，對接收的信號進行濾波，并用模擬電纜對接收通道電纜進行補償，接收控制電路Ⅵ用于接收軌道上傳輸?shù)囊祁l信息并進行譯碼，輸出控制信息，動作執(zhí)行繼電器控制區(qū)間信號顯示，電源電路Ⅲ向各電路提供工作電源。
如圖3所示，發(fā)送通道電路Ⅰ由電纜補償電路12、陷波器13、雷電防護電路14、工頻抑制電路15、阻抗匹配電路16構成。功放輸出移頻信號經電纜補償電路12、雷電防護電路14與工頻抑制電路15進行連接，阻抗匹配電路16與工頻抑制電路15、陷波器13連接，并將信息發(fā)送至鋼軌17。發(fā)送控制電路Ⅱ由低頻控制電路1、主微處理機2、低頻編碼電路3、頻標編碼電路4、驅動單元電路5、副微處理機6、安全與門電路7、移頻信號編碼電路8、信號合成電路9、功放輸出電路10、功放激勵電路11組成。低頻控制電路1分別于主微處理機2、副微處理機6連接，主微處理機2與低頻編碼電路3、安全與門電路7連接，副微處理機
6與安全與門電路7和驅動單元電路5連接，低頻編碼電路3通過與頻標編碼電路4、移頻信號編碼電路8對信號進行調制、疊加后，連接到信號合成電路9，安全與門電路7輸出端、信號合成電路9輸出經過功放激勵電路11連接到功放輸出電路10，經放大的信號輸出至發(fā)送通道電路Ⅰ。
電源電路Ⅲ接收感應電路Ⅳ由兩個接收線圈組成。通過電磁感應的方式，將鋼軌中傳輸?shù)碾娏餍盘栟D換成具有同樣頻率特征的電壓信號，供接收設備識別。接收感應電路IV與接收通道電路Ⅴ相連。
接收通道電路Ⅴ由諧振電路18、雷電防護電路19、電纜補償電路20、濾波器21、阻抗匹配電路22、帶外抑制電路23、衰減調整電路24組成。軌道電路信息經過接收感應電路Ⅳ，進入接收通道電路Ⅴ。諧振電路18經過雷電防護電路19連接到電纜補償電路20，濾波器21將通過電纜補償電路20的信號，經阻抗匹配電路22連接到帶外抑制電路23，帶外抑制電路23經過衰減調整電路24連接到接收控制電路Ⅵ。接收控制電路Ⅵ由接收信息輸入電路25、頻標設定電路26、A／D模／數(shù)轉換電路27、28、載頻設定電路29、副微處理機30、主微處理機31組成。接收信息輸入電路25同時通過A／D模／數(shù)轉換電路27、28與副微處理機30、主微處理機31連接，頻標設定電路26、載頻設定電路29同時與副微處理機30、主微處理機31連接，副微處理機30、主微處理機31之間進行連接，完成通信聯(lián)絡，信息校核，并共同驅動安全與門電路32，將運算結果輸出至接收執(zhí)行電路Ⅶ。
執(zhí)行電路Ⅶ由驅動電路33、執(zhí)行電路34組成。由驅動電路33與執(zhí)行電路34連接，將接收控制電路Ⅵ輸出的控制信息傳遞給相應的點燈繼電器，使地面信號機點亮相應燈光。
本實用新型發(fā)送控制電路Ⅱ與接收控制電路Ⅵ分別只有一種型號，采用頻標技術，由外部連線將原有的四種載頻550Hz、650Hz、750Hz、850Hz構成8種“載頻”550(1)Hz、550(2)Hz、650(1)Hz、650(2)Hz、750(1)Hz、750(2)Hz、850(1)Hz、850(2)Hz。
如圖2所示，圖中Ⅰ為發(fā)送通道電路、Ⅱ為發(fā)送控制電路、Ⅲ為電源電路、Ⅳ為接收感應電路、Ⅴ為接收通道電路、Ⅵ為接收控制電路、Ⅶ為執(zhí)行電路。
如圖3所示1-低頻控制電路2-主微處理機3-低頻編碼電路4-頻標編碼電路5-驅動單元電路6-副微處理機7-安全與門電路8-移頻信號編碼電路9-信號合成電路10-功放輸出電路11-功放激勵電路 12-電纜補償電路
13-陷波器 14-雷電防護電路15-工頻抑制電路 16-阻抗匹配電路17-鋼軌 18-諧振電路19-雷電防護電路 20-電纜補償電路21-濾波器 22-阻抗匹配電路23-帶外抑制電路 24-衰減調整電路25-接收信息輸入電路 26-頻標設定電路27、28-A／D模／數(shù)轉換電路 29-載頻設定電路30-副微處理機 31-主微處理機32-安全與門電路 33-驅動電路34-執(zhí)行電路本實施實例中接收控制電路Ⅵ主要由接收信號輸入電路、A／D轉換電路、DSP譯碼電路、載頻設置讀入電路、頻標設置讀入電路、兩個微處理器自檢測電路、自動復位電路、故障報警及指示燈電路等組成。
來自接收通道電路Ⅴ的信號經過接收控制電路Ⅵ進行放大隔離后，分別送給兩套A／D轉換器，將模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號送至兩個數(shù)字信號處理器主微處理器和副微處理器。經過主微處理器和副微處理器的譯碼校核處理后，兩個微處理器共同控制安全與門輸出受控直流電源，給繼電器驅動電路供電，使譯碼結果輸出動作相應的執(zhí)行繼電器。當兩個微處理器譯碼結果不一致或某個微處理器有故障時，安全門將無受控電壓輸出，接收執(zhí)行電路Ⅶ也就無輸出，不會錯誤動作。發(fā)送控制電路Ⅱ主要由低頻、載頻、頻標編碼條件讀入電路、移頻編碼電路、信號合成、功率放大電路等組成。
發(fā)送控制電路Ⅱ根據(jù)低頻控制條件，經兩個微處理器處理后，產生FSK信號后經功放輸出。正常工作時發(fā)送報警繼電器吸起。當兩個微處理器校核不一致時，安全與門無受控電源輸出，功放前級無電源而使功出無輸出。
本實用新型工作原理區(qū)間發(fā)送盒根據(jù)設定的對應區(qū)段載頻條件、頻標條件和低頻編碼信息發(fā)出移頻信號，經過發(fā)送電纜盒、室外傳輸電纜、發(fā)送網絡盒、軌道發(fā)送變壓器，將移頻信號發(fā)送到鋼軌。
在調整狀態(tài)下，當信號電流流經軌道電路接收端的鋼軌時，接收傳感器通過電磁感應將電流信號轉變?yōu)殡妷盒盘?，信號經接收網絡盒、室外傳輸電纜、接收電纜盒、衰耗盒被傳遞到接收盒。接收盒根據(jù)設定的本區(qū)段載頻條件、頻標條件，對收到的信號進行譯碼、校核，輸出控制信息，相應的軌道繼電器吸起，控制區(qū)間信號顯示，表示區(qū)間空閑。
在分路狀態(tài)下，鋼軌電流被列車輪對短路，接收設備收不到本區(qū)段發(fā)送的電流信號，軌道繼電器落下，區(qū)間信號機顯示紅燈，表示區(qū)間被占用。本實用新型功能根據(jù)相應區(qū)段的載頻條件、頻標條件和低頻編碼信息，向區(qū)間軌道電路發(fā)送移頻信號。當閉塞分區(qū)有車占用時，接收設備收不到本區(qū)段發(fā)送的移頻信息，軌道繼電器落下，區(qū)間信號機點紅燈，表示本區(qū)段被占用。當閉塞分區(qū)空閑時，接收端設備根據(jù)接收到的移頻信息使相應的軌道繼電器吸起。通過各閉塞分區(qū)之間的低頻信息傳遞，反映前方若干個分區(qū)的占用情況，為機車信號及超防設備提供相應的控制信息。當發(fā)送盒檢測到低頻、載頻、頻標精度超限時，關閉安全門，禁止信號輸出，同時報警繼電器落下，向控制臺報警。當接收盒檢測到低頻、載頻、頻標精度超限時，關閉安全門，軌道繼電器落下，報警繼電器落下，向控制臺報警。當區(qū)間發(fā)送盒的輸出短路或負載過重時，設備將關閉安全門，禁止信號輸出，報警繼電器落下，向控制臺報警，對發(fā)送設備進行保護。發(fā)送設備、接收設備面板裝有指示燈，反映設備電源、安全門、低頻、載頻、頻標等工作狀態(tài)，測試塞孔便于檢測及維護。本實用新型具有“N+1”故障轉換功能。當站內發(fā)送盒、區(qū)間發(fā)送盒、接收盒及電源盒發(fā)生故障或自檢、校核出錯時，報警繼電器落下，本實用新型自動實現(xiàn)“N+1”故障轉換，同時向控制臺報警。
本實用新型性能、特點“WYZ-97型18信息無絕緣移頻自動閉塞設備”能與18信息有絕緣移頻自動閉塞設備(包括機車信號裝置、列車超速防護設備)在低頻信息和載頻頻率上完全兼容，且滿足低道床電阻區(qū)段的工作要求；由于本實用新型采用電壓發(fā)送、電流接收、自然衰耗隔離方式的無絕緣軌道電路，因而具有分界點明確、沒有死區(qū)段、不需設補償電容、傳輸距離長、抗干擾能力特別是抗鄰線干擾能力強、受氣候變化影響小等特點；由于軌道電路沒有提前分路問題，列車接近分界點明確，因此更利于地面信號機的準確設置；本實用新型室外設備簡單，室內的各種發(fā)送、接收設備分別只有一種型號，通過機柜配線對設備的載頻、頻標進行設置，可實現(xiàn)N+1熱備工作方式，本實用新型的可靠性高、穩(wěn)定性好、安全程度高。
本實用新型的可靠性本實用新型采用一送一受自然衰耗隔離方式傳輸，軌道電路結構簡單，傳輸通道上均為阻、容、感性元件，可靠性高，故障率低。本實用新型采用電流接收方式，較之電壓接收方式抗干擾能力強，特別是抗鄰線干擾能力強，工作穩(wěn)定，可靠性高，克服了電壓接收方式中接收端分路附加距離隨道床電阻變化而出現(xiàn)死區(qū)段缺點。發(fā)送盒(含區(qū)間、站內)與接收盒分別只有一種型號，可由外部條線構成8種“載頻”的發(fā)送與、接收。發(fā)送盒、接收盒及電源盒均有檢測與轉換條件輸出，可使本實用新型實現(xiàn)N+1熱備。在本實用新型參數(shù)設計上，考慮了充分的余量，以傳輸通道為例，在通道實際衰耗大于本實用新型所規(guī)定的衰耗值時，本實用新型仍能正常工作。作為頻標的標頻均選擇在本實用新型的全部工作頻率(即載頻、FSK、本區(qū)段及相鄰區(qū)段的18信息低頻及50Hz工頻)及其諧波之外，避免了其它信號對頻標的干擾。
本實用新型“故障-安全”措施18信息無絕緣移頻自動閉塞設備在本實用新型設備軟硬件上采用多項措施，滿足鐵路信號“故障-安全”原則。
接收盒、發(fā)送盒(包括區(qū)間、站內)均采用雙CPU結構和安全門供電技術方案，兩個CPU在相同的輸入條件下采用兩套軟件分別計算并輸出，將結論互相校核一致后，由雙CPU共同驅動安全門電路，產生受控電源，向執(zhí)行和輸出電路供電，使執(zhí)行電路和輸出電路才能按CPU計算結論進行動作和輸出結果，從而滿足“故障-安全”原則。在發(fā)送軟件設計中主要由雙CPU共同對發(fā)送編碼器的低頻信號進行數(shù)據(jù)采集處理計算誤差，若其中一個CPU計算結果超差，則安全門不輸出，這樣雙重防護可以更有效地防止超差的低頻信號輸出。對載頻、頻標的超差校核也由兩個CPU分別處理。移頻編碼器輸出的中心載頻由主CPU負責采集處理，邊帶頻率由副CPU負責采集處理，這兩項指標有一項超差時，就由那個負責處理的CPU關安全門，使超差的載頻不輸出，發(fā)送低頻載頻精度自檢，保證發(fā)送的可靠性。在接收軟件中主要采用FFT、數(shù)字濾波及頻標技術。為防止錯誤譯碼，軟件能準確地計算信號和干擾的幅度，超過這個標準就不進行譯碼，保證接收的可靠性。
發(fā)送軟件結構編碼信息采集采集低頻編碼條件、載頻編碼條件、頻標編碼條件、中繼信息等；將采集到的信息分析譯碼、存入RAM，做為信息校核的依據(jù)。信息校核采集硬件編碼輸出的低頻、載頻、頻標等信息，據(jù)編碼條件進行精度超差校核，若超差則置出錯標志、關閉安全門并禁止輸出。正常時輸出移頻(FSK)信號。其他安全門驅動、自動復位處理、容錯處理等。接收軟件結構信息采集對A／D變換后的FSK信號進行定時采集，存入RAM。
信息處理經數(shù)字濾波得到接收頻帶信號、將時域信號變換成頻域信號；進行頻譜分析，濾除干擾；低頻、載頻、頻標精度校核；譯碼、仲裁、計算信干比。雙CPU核對將處理結果與另一CPU進行比較，一致則輸出點燈繼電器動作條件，否則關閉安全門，禁止輸出。
其他自復位處理、雙CPU自檢和容錯處理、雙CPU通信聯(lián)絡、執(zhí)行處理、安全門驅動等。
權利要求1.一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，其特征是它由發(fā)送通道電路Ⅰ、發(fā)送控制電路Ⅱ、電源電路Ⅲ、接收感應電路Ⅳ、接收通道電路Ⅴ、接收控制電路Ⅵ、執(zhí)行電路Ⅶ電連接構成，發(fā)送通道電路Ⅰ為電纜補償電路并對發(fā)送功率進行微調、提高電氣隔離度，抑制鄰近區(qū)段侵入的同載頻干擾信號，用于軌道匹配、雷電防護及工頻抑制，發(fā)送控制電路Ⅱ為區(qū)間軌道電路，發(fā)送移頻信息，四種載頻通用，提供點式信息疊加輸入接口，接收感應電路Ⅳ接受鋼軌17的移頻信號并送至接收通道電路Ⅴ，接收通道電路Ⅴ對接收傳感器的接收性能進行調整，對軌道電路阻抗進行匹配、雷電防護及工頻抑制，對接收的信號進行濾波，并用模擬電纜對接收通道電纜進行補償，接收控制電路Ⅵ用于接收軌道上傳輸?shù)囊祁l信息并進行譯碼，輸出控制信息，動作執(zhí)行繼電器控制區(qū)間信號顯示，電源電路Ⅲ向各電路提供工作電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，其特征是發(fā)送通道電路Ⅰ由電纜補償電路12、陷波器13、雷電防護電路14、工頻抑制電路15、阻抗匹配電路16構成，功放輸出移頻信號經電纜補償電路12、雷電防護電路14與工頻抑制電路15進行連接，阻抗匹配電路16與工頻抑制電路15、陷波器13連接，并將信息發(fā)送至鋼軌17。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，其特征是發(fā)送控制電路Ⅱ由低頻控制電路1、主微處理機2、低頻編碼電路3、頻標編碼電路4、驅動單元電路5、副微處理機6、安全與門電路7、移頻信號編碼電路8、信號合成電路9、功放輸出電路10、功放激勵電路11組成。低頻控制電路1分別于主微處理機2、副微處理機6連接，主微處理機2與低頻編碼電路3、安全與門電路7連接，副微處理機6與安全與門電路7和驅動單元電路5連接，低頻編碼電路3通過與頻標編碼電路4、移頻信號編碼電路8對信號進行調制、疊加后，連接到信號合成電路9，安全與門電路7輸出端、信號合成電路9輸出經過功放激勵電路11連接到功放輸出電路10，經放大的信號輸出至發(fā)送通道電路Ⅰ。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，其特征是接收通道電路Ⅴ由諧振電路18、雷電防護電路19、電纜補償電路20、濾波器21、阻抗匹配電路22、帶外抑制電路23、衰減調整電路24組成。軌道電路信息經過接收感應電路Ⅳ，進入接收通道電路Ⅴ，諧振電路18經過雷電防護電路19連接到電纜補償電路20，濾波器21將通過電纜補償電路20的信號，經阻抗匹配電路22連接到帶外抑制電路23，帶外抑制電路23經過衰減調整電路24連接到接收控制電路Ⅵ。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備，其特征是接收控制電路Ⅵ由接收信息輸入電路25、頻標設定電路26、A／D模／數(shù)轉換電路27、28、載頻設定電路29、副微處理機30、主微處理機31組成，接收信息輸入電路25同時通過A／D模／數(shù)轉換電路27、28與副微處理機30、主微處理機31連接，頻標設定電路26、載頻設定電路29同時與副微處理機30、主微處理機31連接，副微處理機30、主微處理機31之間進行連接，完成通信聯(lián)絡，信息校核，并共同驅動安全與門電路32，將運算結果輸出至接收執(zhí)行電路Ⅶ。
專利摘要本實用新型涉及一種十八信息無絕緣移頻自動閉塞設備,它由發(fā)送通道電路Ⅰ、發(fā)送控制電路Ⅱ、電源電路Ⅲ、接收感應電路Ⅳ、接收通道電路Ⅴ、接收控制電路Ⅵ、執(zhí)行電路Ⅶ電連接構成,本實用新型信息量大、穩(wěn)定性高,滿足地面信號三顯示或四顯示及列車超速防護要求,適應鐵路高速、重載、大密度的需要,本實用新型分界點明確、沒有死區(qū)段、傳輸距離長、抗干擾能力特別是抗鄰線干擾能力強、本實用新型傳輸性能受氣候變化影響小等特點,列車接近分界點明確,因此更利于地面信號機的準確設置,可靠性高、穩(wěn)定性好、安全程度高。
文檔編號B61L23/16GK2426830SQ0021274
公開日2001年4月18日 申請日期2000年7月25日 優(yōu)先權日1999年12月3日
發(fā)明者鄧迎宏, 肖彩霞, 張紅, 劉海生, 王雨新, 彭立群, 張亞惠, 董士偉, 蘭獻彬, 趙明才 申請人:哈爾濱瑞興自動化設備有限公司