專利名稱：道岔微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路信號(hào)技術(shù)領(lǐng)域，具體說屬于鐵路的道岔通過微機(jī)來監(jiān)測(cè)；使鐵路正常運(yùn)輸?shù)囊环N監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
鐵路信號(hào)設(shè)備正常工作是確保鐵路運(yùn)輸正常進(jìn)行的先決條件，道岔是最重要的信號(hào)設(shè)備之一。由于道岔廣泛暴露于室外的站場(chǎng)中長達(dá)數(shù)公里，具有無電源、缺少傳輸通道(電纜)、數(shù)量多達(dá)幾百組、易遭到雷擊等特點(diǎn)，目前對(duì)道岔的實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)實(shí)屬難點(diǎn)。
目前鐵路部門攻關(guān)“TJWX-2K信號(hào)設(shè)備微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”，雖然監(jiān)測(cè)了室內(nèi)控制臺(tái)表示燈、機(jī)械室的電源屏和繼電器觸點(diǎn)等眾多開關(guān)量和模擬量，但是仍末找到合適的道岔監(jiān)測(cè)方案。因此，針對(duì)道岔參數(shù)進(jìn)行完整監(jiān)測(cè)的設(shè)備或系統(tǒng)還未解決，只有對(duì)道岔表示缺口超標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，而對(duì)尖軌與基本軌的4mm密貼檢查、電液型轉(zhuǎn)轍機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換力的監(jiān)測(cè)、直接校核尖軌實(shí)際位置與表示是否一致，還是空白。
又如鄭州電務(wù)段與中州大學(xué)合作研制的“XZB-1型道岔表示缺口臨界報(bào)警系統(tǒng)”使目前唯一局部開通試點(diǎn)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)存在如下局限性監(jiān)測(cè)對(duì)象僅為道岔表示缺口是否超標(biāo)，道岔監(jiān)測(cè)并不完整；監(jiān)測(cè)道岔的最終目的是想知道尖軌與基本軌是否密貼，雖然道岔表示缺口是否超標(biāo)可以間接反應(yīng)尖軌與基本軌是否密貼，但是條件不充分；每路只能監(jiān)測(cè)20組道岔，當(dāng)?shù)啦頂?shù)大于20組時(shí)，所需電纜芯線增加為4、6、8、10…，對(duì)于絕大多數(shù)站來說，沒有這樣多的備用芯線，除非重新鋪設(shè)電纜才能安裝；存在誤報(bào)警，不能區(qū)分真正報(bào)警與列車行使振動(dòng)所引起的報(bào)警。
本發(fā)明的目的是提供一種由用戶電子總線為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用低壓電力線擴(kuò)頻載波通信，站場(chǎng)中所有道岔只需占用二根備用線，提供一種自身具有抗雷擊、組網(wǎng)靈活且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)即一組道岔為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)多的道岔微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
為完成上述的目的所采取的技術(shù)方案站機(jī)與若干道岔分機(jī)之間及若干道岔分機(jī)之間設(shè)置通信模塊，其中各道岔分機(jī)之間設(shè)置的通信模塊先后連接微控制器MCU單元、接口單元，采集開關(guān)量輸入和模擬量的輸入；而站機(jī)與若干道岔分機(jī)之間設(shè)置的通信模塊接MCU單元，MCU單元分別連接CAN接口及打印接口、LCD顯示、時(shí)鐘單元，其整體組成一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。上面所敘述的通信模塊由放電管G1，電阻R18、R19和壓敏電阻MOV組成防雷單元1，連接高頻磁芯隔離耦合變壓器T2的隔離耦合單元1和R型組成的隔耦合單元2的防雷變壓器T3，并由瞬變抑制二極管D3、D5、D6和蕭持基二極管D7～D10組成防雷單元2，防雷單元3由雙向管D2組成，集成塊U37805、集成塊U47809組成道岔分機(jī)電源，集成塊U1SSC P300、集成塊U2SSC P111組成載波擴(kuò)頻單元，U1完成SPI接口數(shù)字信號(hào)與擴(kuò)頻載波信號(hào)的轉(zhuǎn)換，發(fā)送信號(hào)經(jīng)R6、C11進(jìn)行濾波，三極管Q1、R7～R9緩放大，C12、C13、電感L5和R10的三極低通濾波，最后經(jīng)U2放在耦合至總線L3L4和C21組成帶通濾波器，衰減低于100KHz和高于400KHz的輸入擴(kuò)頻繁載波信號(hào)，再經(jīng)過電阻R13～R16、D11和三極管Q2組成晶體管放大，到達(dá)U1進(jìn)行解擴(kuò)，通過SPI接口輸出數(shù)字信號(hào)組成。
本發(fā)明整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成設(shè)計(jì)是解決道岔監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵，而通信模塊(類似于網(wǎng)卡)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的核心。以二線制總線形式完成通信，解決現(xiàn)場(chǎng)缺少電纜芯線矛盾，道岔分機(jī)從總線上吸收電能，解決現(xiàn)場(chǎng)無電源問題，總線與道岔分機(jī)內(nèi)部電路完全隔離，提高系統(tǒng)的可靠性，采取多級(jí)防雷措施，增強(qiáng)自身抗雷擊能力強(qiáng)，可達(dá)6KV以上，提高系統(tǒng)的可靠性，以適應(yīng)長達(dá)數(shù)公里長的野外惡劣環(huán)境，用戶電子總線為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，便于系統(tǒng)擴(kuò)展與維護(hù)，采用低壓電力線擴(kuò)頻載波通信方式，進(jìn)強(qiáng)了通信的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的可靠性，SPI串行接口方式與外部交換數(shù)據(jù)，便于與不同的微處理單元MCU相連。
本發(fā)明實(shí)施例結(jié)合附圖加以詳細(xì)描述。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2通信模塊結(jié)構(gòu)框圖3通信模塊電路圖；圖4道岔分機(jī)結(jié)構(gòu)圖；圖5站機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
站場(chǎng)的所有道岔通過二根電纜相連接，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。由站機(jī)通過該二根電纜向所有道岔分機(jī)供電，同時(shí)這二根電纜也是數(shù)據(jù)傳輸通道。站機(jī)和道岔分機(jī)之間、道岔分機(jī)和道岔分機(jī)之間，都可以類似于以太網(wǎng)那樣，允許采用基于載波監(jiān)聽多路訪問/碰撞檢測(cè)即爭(zhēng)用判決協(xié)議的通用總線來實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1中看出，設(shè)計(jì)出站機(jī)和道岔分機(jī)通用的通信模塊，且該模塊即能提供道岔分機(jī)運(yùn)行的電源，又能抗雷擊，那就適應(yīng)站場(chǎng)中惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，便于聯(lián)網(wǎng)通信。
又如圖2所示，在通信模塊中，首先經(jīng)過防雷單元1對(duì)強(qiáng)靜電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源噪聲進(jìn)行吸收預(yù)處理；隔離耦合單元1和隔離合單元2將總線與道岔分機(jī)內(nèi)部電路完全相隔絕；防雷單元2和防雷單元3將隔離耦合單元后的電路進(jìn)一步吸收處理靜電放電效應(yīng)、交流電源之浪涌及開關(guān)電源的噪聲，達(dá)到對(duì)內(nèi)部電路保護(hù)要求。隔離耦合單元1將載波發(fā)送信號(hào)100～300KHz送至總線上，同時(shí)從總線上耦合載波接收信號(hào)，濾除來自總線上工頻50Hz信號(hào)。接收載波信號(hào)到達(dá)擴(kuò)頻載波單元，擴(kuò)頻載波單元對(duì)接收載波信號(hào)完成解擴(kuò)，如地址相符，則通過SPI接口通知微控制器MCU接收數(shù)據(jù)；對(duì)于來自MCU的數(shù)字信號(hào)，擴(kuò)頻載波單元完成擴(kuò)頻載波調(diào)制，并通過載波監(jiān)聽多路訪問/碰撞檢測(cè)發(fā)送到總線上。隔離耦合單元2濾除自總線上擴(kuò)頻載波信號(hào)，耦合工頻(50Hz)信號(hào)，經(jīng)過防雷達(dá)單元3處理，由電源部分生成道岔分機(jī)所需要的電源。
由電原理圖3來具體說明通信模塊結(jié)構(gòu)圖2的實(shí)現(xiàn)?？偩€入口的放電管G1、電阻R18、R19和壓敏電阻MOV共同組成防雷單元1。由高頻磁芯制成的隔離耦合變壓器T2為隔離耦合單元1。由低頻R型磁芯制成的隔離耦合防雷變壓器T3為隔離耦合單元2。瞬變抑制二極管D3、G5、D6和蕭特基二極管D7、D8、D9、D10組成防雷單元2。防雷單元3由雙向TVS管D2組成。三端集成穩(wěn)壓器集成塊U37805、U47809組成了道岔分機(jī)所需的電源。集成塊U1SSC P300、U2SSCP111芯片構(gòu)成載波擴(kuò)頻單元。U1完成SPI接口的數(shù)字信號(hào)與100～300KHz的擴(kuò)頻載波信號(hào)的轉(zhuǎn)換，發(fā)送信號(hào)經(jīng)R6、C11進(jìn)行濾波，Q1，R7，R8和R9緩存放大，C12，C13，L5和R10的3極低通濾波，最后經(jīng)U2放大耦合至總線；L3、L4、C20和C21組成帶通濾波器，衰減低于100KHz和高于400KHz的輸入擴(kuò)頻載波信號(hào)，再經(jīng)過電阻R13～R16、D11和三極管Q2組成晶體管放大，到達(dá)U1進(jìn)行解擴(kuò)，通過SPI接口輸出數(shù)字信號(hào)。
如圖4所示在道岔分機(jī)中，開關(guān)量和模擬量經(jīng)過接口單元后，被MCU單元采集、處理，經(jīng)過通信模塊發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)MCU單元還能通過通信模塊接收到來至網(wǎng)絡(luò)中命令，進(jìn)行相應(yīng)處理。在站機(jī)結(jié)構(gòu)圖5中，MCU單元通過通信模塊與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的道岔分機(jī)通信，采集道岔分機(jī)中的開關(guān)量和模擬量數(shù)據(jù)；CAN接口負(fù)責(zé)與“TJWX-2K信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”交換數(shù)據(jù)；時(shí)鐘單元提供日期和時(shí)間以記錄報(bào)警發(fā)生時(shí)刻；打印接口和LCD單元負(fù)責(zé)打印和顯示報(bào)警數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.道岔微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于站機(jī)與若干道岔分機(jī)之間及若干道岔分機(jī)之間設(shè)置通信模塊，其中各道岔分機(jī)之間設(shè)置的通信模塊先后連接微控制器MCU單元、接口單元，采集開關(guān)量輸入和模擬量輸入；而站機(jī)與若干道岔之間設(shè)置的通信模塊接MCU單元，MCU單元分別連接CAN接口及打印接口、LCD顯示、時(shí)鐘單元，其整體組成一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道岔微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于通信模塊由放電管G1、電阻R18、R19和壓敏電阻MOV組成防雷單元1，連接高頻磁芯隔離耦合變壓器T2的隔離耦合單元1和R型組成的隔離耦合單元2的防雷變壓器T3，并由瞬變抑制二極管D3、D5、D6和蕭特基二極管D7～D10組成防雷單元2，防雷單元3由雙向管D2組成，集成塊U37805、集成塊U47809組成道岔分機(jī)電源，集成塊U1SSC P300、集成塊U2SSC P111組成載波擴(kuò)頻單元，U1完成SPI接口數(shù)字信號(hào)與擴(kuò)頻載波信號(hào)的轉(zhuǎn)換，發(fā)送信號(hào)經(jīng)R6、C11進(jìn)行濾波，三極管Q1、R7～R9緩放大，C12、C13、電感L5和R10的二極低通濾波，最后經(jīng)U2放在耦合至總線L3L4和C21組成帶通濾波器，衰減低于100KHz和高于400KHz的輸入擴(kuò)頻繁載波信號(hào)，再經(jīng)過電阻R13～R16、D11和三極管Q2組成晶體管放大，到達(dá)U1進(jìn)行解擴(kuò)，通過SPI接口輸出數(shù)字信號(hào)組成。
全文摘要
一種道岔微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),其特征站機(jī)與道岔分機(jī)之間及若干道岔分機(jī)之間設(shè)置模塊,其中各道岔分機(jī)之間設(shè)置的通信模塊先后連接控制器MCU單元、接口單元,采集開關(guān)量和模擬量輸入;而站機(jī)與若干道岔之間設(shè)置的通信模塊接MCU單元,MCU單元分別連接CAN接口及打印接口、LCD顯示、時(shí)鐘單元,其整體組成一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
文檔編號(hào)B61L7/00GK1381372SQ0111267
公開日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2001年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月19日
發(fā)明者王輝, 陳瑾 申請(qǐng)人:王輝