專利名稱：鐵路與公路交叉道口安全報警系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電通訊技術，特別是涉及采用數(shù)字編碼這種現(xiàn)代通訊技術實現(xiàn)無線電遙控報警的安全報警系統(tǒng)。
目前，遙控報警器種類繁多，例如金庫防盜報警、便攜防盜報警等等。但用于鐵路與公路平面交叉道口(以下簡稱鐵路道口)安全方面的遙控報警器卻很少。據(jù)了解，上海某單位曾研制過用于鐵路道口的報警器。該報警器由發(fā)射機和接收機組成，發(fā)射機安裝在火車上，接收機安裝在有人看管的鐵路道口處，當火車進入報警范圍內(nèi)時，發(fā)射機開始工作，接收機發(fā)出報警信號，從而提醒通過鐵路道口的車輛行人注意安全。這種報警器雖然減少了鐵路道口看管人員的工作量，但是該報警器并沒有安裝使用于無人看管的鐵路道口。就是把這種報警器用在無人看管的鐵路道口處，由于鐵路道口附近的山丘，樹木等障礙物的存在，駛向鐵道口的機動車的司機也不容易觀察到安裝在鐵路道口處的接收機的報警信號。
本實用新型的任務是提供一種用于鐵路道口，特別是用于無人看管的鐵路道口的安全報警系統(tǒng)。這種安全報警系統(tǒng)工作必須穩(wěn)定可靠，安全報警準確無誤。
本實用新型的鐵路與公路平面交叉道口安全報警系統(tǒng)是由發(fā)射裝置和接收裝置組成。
發(fā)射裝置(圖1)包括報警信號編碼部份、接口電路、調(diào)頻發(fā)射部份和電源部份，圖以及發(fā)射裝置機箱部份。發(fā)射裝置安裝在鐵路道口處。
發(fā)射裝置的開關信號來自火車壓軌信號?；疖噳很壭盘柺氰F路方面安裝在鐵路上的軌道信號系統(tǒng)，其主要作用是提供發(fā)射裝置的開關信號，開啟發(fā)射部份，控制報警信號編碼發(fā)送。
報警信號編碼產(chǎn)生部份包括脈沖發(fā)生器，其頻率為2KH～2MH，指令編碼設定、鎖存器，并／串轉換，定時分配，同步形成，碼型變換，幀同步產(chǎn)生、幀信號合成。
接口電路包括調(diào)制器和射極跟隨器。
調(diào)頻發(fā)射部份包括晶體振蕩，選頻放大和功率放大。
電源部份采用交流或直流電源供電，直流供電時，可采用鐵路系統(tǒng)24V直流供電，由轉換開關K直接接到7815穩(wěn)壓后，再經(jīng)7809穩(wěn)壓，輸出9V直流電，供給發(fā)射裝置。交流供電時，220V交流電，經(jīng)過變壓器，次級輸出14V交流電，經(jīng)整流濾波、7815穩(wěn)壓、濾波，輸出15V直流電，再經(jīng)7809穩(wěn)壓濾波輸出9V直流電供給發(fā)射裝置。
發(fā)射裝置機箱部份包括發(fā)射天線，表頭，螺釘，外支架，機芯，內(nèi)支架，圍框，外殼和插頭。
發(fā)射裝置的工作原理，當行駛中的火車進入鐵路道口予定的報警區(qū)域時，鐵路方面安裝在鐵路上的軌道信號系統(tǒng)發(fā)出一個以開關形式輸出的軌道信號，此軌道信號去報警信號編碼部份。報警信號編碼發(fā)送部份，用單刀雙擲開關預置編碼，并存于鎖存器中，由時鐘脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生脈沖，進入定時分配器，按順序發(fā)生定時脈沖，在定時脈沖控制下，將鎖存器內(nèi)的編碼經(jīng)串／并轉換部分轉換為串行編碼，此編碼在時鐘脈沖作用下，經(jīng)碼型變換，變?yōu)閱螛O性歸零脈沖數(shù)字序列。另外，時鐘脈沖通過同步形成部份，形成同步，最后由或1、或2將數(shù)字序列與同步合成為一幀完整編碼。此編碼序列送入接口部份，經(jīng)調(diào)制器將編碼序列調(diào)制在音頻上，通過射極跟隨器輸入給發(fā)射部份，帶有編碼脈沖的音頻信號，加到晶體振蕩部份，調(diào)制其振蕩頻率，通過選頻、功率放大經(jīng)天線發(fā)射出去。
在鐵路與公路平面交叉道口安全報警系統(tǒng)工作前，其發(fā)射裝置與接收裝置的編碼應設定一致。
接收裝置包括調(diào)頻接收部份，接口電路，報警信號解碼部份，聲光報警延時控制驅動電路和電源部份，以及接收裝置機箱部份。接收裝置安裝在機動車駕駛室內(nèi)。
調(diào)頻接收部份包括本機振蕩、混頻電路、選頻放大，鑒頻器和低放。
接口電路分為兩部份，一部份是調(diào)頻接收部份至報警信號解碼部份的接口電路，它包括濾波器，限幅、檢波、放大、濾波、整形。另一部份是解碼部份至延時報警部份，即光電隔離。
報警信號解碼部份包括脈寬選擇，邊沿檢測、碼元恢復，定時分配、串／并轉換、數(shù)字比較和置數(shù)開關。
聲光報警延時控制驅動電路包括延時、音頻振蕩、驅動電路和繼電器。
電源采用隔離電源，包括振蕩、隔離變壓器、整流、穩(wěn)壓、濾波。接收機電源可以由機動車電瓶電源供電，來自電瓶的直流電，經(jīng)振蕩器變成具有10KHZ～100KHZ的脈動直流，擴流后再經(jīng)隔離變壓器，偶合傳輸，整流，穩(wěn)壓，濾波，輸出直流電壓為接收機供電。
接收裝置機箱部份包括揚聲器、機芯、面板、支架、框架、電源線、自檢指示燈、開關旋扭、發(fā)光管、電源指示燈、螺釘和接收天線。
接收裝置工作原理調(diào)頻接收部份接收到的編碼序列由低放輸出后，經(jīng)接口部份的濾波，限幅、檢波放大、濾波整形后，恢復原編碼系列。經(jīng)積分、整形，從而得到同步信號脈沖，以便對接收機的定時分配器清零，即指示數(shù)碼序列“現(xiàn)在開始”。經(jīng)邊沿檢測、整形得到鐘脈沖CP，以便提供判碼時刻，恢復碼元。在前面所述的時鐘CP信號作用下，從收碼序列中恢復碼元序列，此碼元序列在CP(經(jīng)分配器)控制下進行串／并轉換，恢復指令編碼，并寄存于案存器中，而后在指定的時刻一同送到有預置數(shù)輸入的數(shù)字比較器進行逐位數(shù)字比較，判決、一致時出“1”表示開始報警。報警信號經(jīng)接口部份的光電隔離器，由驅動電路驅動揚聲器和／或燈光報警，并延時驅動電路控制輸出繼電器切斷點火電源或執(zhí)行強制剎車。
目前國內(nèi)外無人看管的鐵路與公路平面交叉道口尚無采取安全措施，更沒有安裝鐵路道口安全報警系統(tǒng)，本實用新型的安全報警系統(tǒng)，是當火車運行至距鐵路道口800～1000米時，通過安裝在鐵路道口處的發(fā)射裝置，將報警信號發(fā)射給行駛至鐵路道口40～60米的機動車上的報警信號接收裝置，通過聲光報警顯示，其聲音不小于70aB提醒機動車駕駛員停車，防止機動車與火車相碰撞，由于接收裝置被安裝在機動車儀表盤上，這不但醒目，而且駕駛室空間不受影響。本實用新型的安全報警系統(tǒng)的收、發(fā)裝置均選用鋁合金型材料做框架，合金鋁板成型做外殼，用橡膠密封既防振又防潮。該安全報警系統(tǒng)在任何惡劣環(huán)境下都能正常工作，準確報警。機芯裝在蜂槽式的機架上，這使其裝配、調(diào)試、維修都極為方便，而且其結構緊湊，強度和鋼度高。所有金屬材料均選用國家標準。本實用新型的鐵路道口安全報警系統(tǒng)，其原理采用數(shù)字編碼的調(diào)頻發(fā)射和接收，編碼時鐘與二次載波的振蕩都是晶體穩(wěn)頻的，接收裝置還有一個性能良好的隔離電源供電，并采用了光電隔離輸出等，因此具有很強的抵抗來自火花塞高壓點火輻射、發(fā)電機干擾和電瓶電壓波動三個方面的汽車干擾性能。使安全報警系統(tǒng)(收、發(fā))工作穩(wěn)定可靠、絕對準確無誤。而且發(fā)射裝置還能保障故障顯示，接收裝置還能夠檢查聲光報警及繼電器部份的故障。
圖1是鐵路道口安全報警系統(tǒng)構成框圖。
圖2是安全報警系統(tǒng)發(fā)射裝置信號的幀結構。
圖3是報警信號編碼部份框圖。
圖4是信號編碼部份波形圖。
圖5是信號發(fā)射波形示意圖。
圖6是報警信號解碼部份框圖。
圖7是報警信號編碼部份和接口電路圖。
圖8是報警信號解碼接收部份電路圖。
圖9是報警信號解碼接收部份波形圖。
圖10A是發(fā)射裝置的電路框圖。
圖11是接收接口電路圖。
圖12是調(diào)頻發(fā)射部份電路原理圖。
圖13是調(diào)頻接收部份電路原理圖。
圖14是發(fā)射裝置電源電路原理圖。
圖15是接收裝置電源電路原理圖。
圖16是發(fā)射裝置機箱主視圖。
圖17是發(fā)射裝置機箱俯視圖。
圖18是接收裝置機箱主視圖。
圖19是接收裝置機箱俯視圖。
圖20是鐵路道口安全報警系統(tǒng)工作狀態(tài)示意圖。
結合

本實用新型的最佳實施例鐵路道口安全報警系統(tǒng)由發(fā)射裝置和接收裝置(圖1)組成。發(fā)射裝置安裝在鐵路道口處。發(fā)射裝置包括報警信號編碼部分(圖1、10A)、接口電路(圖7、10)、調(diào)頻發(fā)射部分(圖1、12、10A)和電源部分(圖14)以及發(fā)射裝置的機箱部分(圖16、17)。
接收裝置(圖1、2、6、8、9、11、13、15、16、18、19)包括調(diào)頻接收部分(圖1、13、10B)、接口電路(圖1、13、13B)、報警信號解碼部分(圖1、2、8、9、)聲光報警延時控制驅動電路(圖1、6、11)和電源部分(圖1、15)、以及接收裝置機箱部分(圖18、19)。
首先在系統(tǒng)工作之前，由K1～K4(圖7)預置發(fā)射編碼為OGH，相應的把接收裝置解碼部分判斷碼K1～K4(圖2)也設定為O6H。
當火車(2001)駛入距鐵路道口1000米時(圖20L1)，安裝在鐵路上的軌道信號系統(tǒng)發(fā)出一個以開關形式輸出的壓軌開關信號，壓軌開關信號將啟動發(fā)射裝置的K5(圖7)，使其發(fā)出編碼信號。
報警信號編碼部分(圖1、7、4、5)，由Ic8及外圍電路產(chǎn)生3276OH8的脈沖，該脈沖經(jīng)Ic4輸出2048HZ及4096HZ兩種頻率的脈沖，時鐘脈沖送入Ic5產(chǎn)生時序脈沖(圖4)，在時序脈沖作用下編碼經(jīng)Ic1Ic2，鎖存并進行并／串轉換，變?yōu)橐淮幋a信號d。另外時鐘脈沖經(jīng)Ic6，產(chǎn)生15T(T為時鐘脈沖周期)的同步信號e，Ic3、Ic7將一串編碼信號和同步信號合成為一幀完整的編碼信號f，最后將一幀完整的編碼信號f送入接口部分(圖7 10A)，經(jīng)Ic9調(diào)制成載有編碼的音頻信號f′，經(jīng)射隨器2BG3輸出給調(diào)頻發(fā)射部分，由晶體穩(wěn)頻的調(diào)頻振蕩器調(diào)頻后輸出再經(jīng)BG2選頻、功率放大，放大后通過天線(1601)發(fā)射出去。
發(fā)射裝置電源(圖14)是鐵路道口提供的220V交流電經(jīng)3B變壓器輸出交流14V，再經(jīng)3D1～3D4整流3IC1、3IC2穩(wěn)壓輸出＋15V和＋9V直流電壓為發(fā)射裝置提供電源。
發(fā)射裝置機箱部分包括發(fā)射天線(1601)、表頭(1602)、螺釘(1603)、外支架(1604)、機芯(1605)內(nèi)支架(1606)、外殼(1702)、圍框1701和插頭1703。
發(fā)射裝置各部份的元件明細其中報警信號編碼部份和接口電路部份見表1.2。
調(diào)頻發(fā)射部份見附圖12中標注。
電源部份見附圖14中標注。
鐵路道口安全報警系統(tǒng)的接收裝置，該裝置安裝在機動車輛駕駛室的儀表盤上，當機動車行駛距鐵路道口60米(圖20L2)時，接收裝置開始工作。接收裝置圖1、2、6、8、9、10B、11、13、18、19包括調(diào)頻接收部份、接口電路、報警信號解碼部份、聲光報警延時控制驅動電路和電源部份，以及接收裝置機箱部份。
接收部分(圖13 10B)天線收到的信號經(jīng)BG1、BG2變頻BG2、BG3選頻放大、IC1鑒頻級輸出載有編碼信號的音頻信號、該音頻信號送到接口部分(圖11)經(jīng)2IC1濾波2D1檢波，2D22D3、2D4限幅再經(jīng)2IC2(1)、2IC2(2)、2IC2(3)檢波，將含有編碼信號的音頻信號恢復為原來的編碼序列，經(jīng)2IC3(1)、整形送到解碼部分(圖8)編碼序列(圖9.1)經(jīng)3IC9積分、3IC7、3IC10整形、形成幀同步②為3IC1、3IC2提供置零脈沖。編碼序列經(jīng)3IC5邊沿檢測3IC7整形由3IC8形成時鐘脈沖⑥，該時鐘脈沖送到3IC1定時分配產(chǎn)生時序脈沖⑧、⑨、(15)供判碼使用，另外編碼序列經(jīng)3IC11在時序脈沖控制下恢復碼元序列⑦經(jīng)3IC7整形送至3IC2。在時序脈沖控制下完成判碼(11)、(12)(3IC2)、鎖存3IC3、最后在時序脈沖作用下，一同送入3IC4和3IC5、編碼在3IC5內(nèi)進行比較，當此編碼(16)、(17)與預置的編碼一致時輸出高電平，表示接收到的信號有效，發(fā)出報警，該報警信號再經(jīng)3IC3(2)整形和3IC3(3)延時送到2IC4產(chǎn)生寬脈沖報警信號和寬脈沖延時報警信號，這兩個報警信號經(jīng)3IC6隔離輸出驅動繼電器J1和J2、使2IC5產(chǎn)生的音頻信號通過繼電器開關使揚聲器y(1801)發(fā)出報警聲、另外發(fā)出燈光(1901)報警。
接收裝置電源(圖15)是由機動車輛電瓶12V電壓供電的來自電瓶的12V直流電經(jīng)4R1、4R2、4C1、4C2、4R3組成的振蕩器變?yōu)?00KHZ脈沖，經(jīng)4BG1、4BG2擴流送到4B隔離變壓耦合傳輸，再經(jīng)4D2～4D5整流，4BG3、4R4、4D1穩(wěn)壓4C2濾波輸出9V直流電供電。
接收裝置機箱部分包括揚聲器(1801)機芯(1802)、面板(1803)、支架(1804)、框架(1805)、電源線(1806)、自檢指示燈(1901)、開關旋鈕(1902)、發(fā)光管(1903)、電源指示燈(1904)、螺釘和接收天線(1807)。
接收裝置各部分的元件明細其中調(diào)頻接收部份見表3.4.5.6。
接口電路部份見表7.8.9。
報警信號解碼部份和聲光報警延時控制驅動電路見表10.11。電源部份見表12。
本實用新型的使用狀態(tài)(圖20)，火車(2001)行駛至距鐵路道口(2002)L＝1000米處時，產(chǎn)生鐵路壓軌開關信號，安裝在鐵路道口處(2002)的發(fā)射裝置(2002)將安全報警信號發(fā)送給安裝在行駛至距鐵路道口(2002)L2＝60米處的汽車(2003)駕駛室儀表盤上的接收裝置，接收裝置聲光報警顯示，并自動延時剎車。
表1序號名稱型號規(guī)格技術條件集成電路1 IC1CD40422 IC2CD40663 IC3CD40714 IC4CD40605 IC5CD40176 IC6CD40117 IC7CD40708 IC8CD140699 IC9CD4066三極管1 2BG13DG6A2 2BG23DG6A3 2BG33DG6A電阻1 2R1～2R410K×4 JR 1/42 2R5330～ ″3 2R610K～ ″4 2R72.7K～ ″5 2R82.7 ″6 2R950～ ″
表2序號名稱型號規(guī)格技術條件7 2R1010K JR 1/48 2R1151K :
電容1 2C18/16P 可變電容2 2C210μF晶體2JZ 32760HZ繼電器JR1JR×B-1
表3序號名稱型號規(guī)格技術條件21 1C215μ22 1C221023 1C2320P24 1C2410μ25 1C251026 1C26200P27 1C275～20P28 1C2810μ29 1C2910
表4序號名稱型號規(guī)格技術條件電容1 1C10.01μ2 1C210P3 1C3304 1C4205 1C50.01μ6 1C60.017 1C70.018 1C80.0229 1C90.0110 1C10200P11 1C1120012 1C1220013 1C130.01μ14 1C140.0115 1C150.0116 1C160.0117 1C1710018 1C181019 1C191020 1C20200P
表5序號名稱型號規(guī)格技術條件電阻1 1R1*2 1R25.6K3 1R314 1R415 1R55006 1R61～57 1R718 1R8*9 1R9110 1R10111 1R11*12 1R12560～13 1R131K14 1R141K15 1R155.616 1R16560～17 1R171K18 1R185.619 1R191020 1R201.5K
表6序號名稱型號規(guī)格技術條件21 1R2110K22 1R222023 1R23124 1R2410025 1R25126 1R262727 1R271028 1R28229 1R29100～
表7序號名稱型號規(guī)格技術條件集成電路1 2IC1LM3242 2IC2CD140693 2IC3CD140694 2IC4NE5565 2IC5CD40116 2IC6TIL113電阻 JF1/41 2R143K2 2R322K3 2R51M4 2R71K5 2R910K6 2R1110K7 2R1354K8 2R15250Ω9 2R17250～10 2R243K11 2R41M12 2R61M
表8序號名稱型號規(guī)格技術條件13 2R851K14 2R1010K15 2R1210K16 2R1454K17 2R16150～18 2W11K19電容1 2C13.3μF2 2C2223 2C3104 2C4105 2C5106 2C6157 2C71508 2C81009 2C910010 2C1010011 2C11112 2C1210n13 2C1310
表9序號名稱型號規(guī)格技術條件三極管LD1-2D7 2CP10繼電器2J140112J24011
表10序號名稱型號規(guī)格技術條件集成電路1 3IC1CD40172 3IC2CD40813 3IC3CD40434 3IC4CD40815 3IC5CD145856 3IC6CD40707 3IC7CD401068 3IC8NE5569 3IC9CD400710 3IC10MC14S2811 3IC11CD4081電阻K1 3R1～R410K2 3R56203 3R62404 3R73305 3R82406 3R92M7 3R10240
表11序號名稱型號規(guī)格技術條件電容1 3C10.024μ2 3C268P3 3C347P4 3C433P5 3C50.033二極管1 3D12AP102 3D22AP10
表12序號名稱型號規(guī)格技術條件電阻1 4R14.7K2 4R23.33 4R31電容1 4C11000P2 4C22200μ三極管4BG13PG64BG23PG44BG33DG12集成塊4Ic1NE555變壓器4B
權利要求1.一種鐵路與公路平面交叉道口安全報警系統(tǒng)。其特征在于安全報警系統(tǒng)由發(fā)射裝置和接收裝置組成；發(fā)射裝置包括報警信號編碼部份、接口電路部份、調(diào)頻發(fā)射部份和電源部份，以及發(fā)射裝置機箱部份；接收裝置包括調(diào)頻接收部份、接口電路部份，報警信號解碼部份、聲光報警延時控制驅動電路和電源部份，以及接收裝置機箱部份。
2.本實用新型屬于無線電搖控報警領域，由發(fā)射裝置和接收裝置組成的用于鐵路與公路平面交叉道口的安全報警系統(tǒng)，其特征在于報警信號的發(fā)射和接收采用數(shù)字編碼和解碼、二次調(diào)制和解調(diào)由晶體穩(wěn)頻的調(diào)頻發(fā)射和接收，光電隔離以及采用由汽車電源供電的“直流－脈動直流－直流”的抗干擾隔離電源。
3.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是發(fā)射裝置安裝在無人看管的鐵路與公路平面交叉道口處，接收裝置安裝在機動車駕駛室內(nèi)。
4.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是發(fā)射裝置的報警編碼部份包括脈沖發(fā)生器，指令編碼設定、鎖存器、并／串轉換、定時分配、同步形成、碼型變換，幀同步產(chǎn)生和幀信號合成。
5.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是發(fā)射裝置的接口電路包括調(diào)制器和射極跟隨器。
6.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是發(fā)射裝置的調(diào)頻發(fā)射部份包括晶體振蕩，選頻放大和功率放大。
7.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是發(fā)射裝置的電源采用直流供電；或者采用交流供電，鐵路方面提供的220V交流電經(jīng)變壓器、再經(jīng)整流、穩(wěn)壓、輸出直流電為發(fā)射裝置供電。
8.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是接收裝置的調(diào)頻接收部份包括本機振蕩、混頻電路、選頻放大、鑒頻器和低頻放大。
9.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是接收裝置的接口電路分為兩部份，一部份是調(diào)頻接收部份至報警信號解碼部份的接口電路，它包括濾波器、限幅、檢波、放大、濾波和整形；另一部份是報警信號解碼部份至聲光報警延時控制驅動電路部份，即光電隔離。
10.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是接收裝置的報警信號解碼部份包括脈寬選擇、邊沿檢測、碼元恢復、定時分配、串／并轉換、數(shù)字比較和置數(shù)開關。
11.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是接收裝置的聲光報警延時控制驅動電路包括延時、音頻振蕩、驅動電路和繼電器。
12.根據(jù)權利要求1或2的系統(tǒng)，其特征是接收裝置的電源采用隔離電源，它包括振蕩、隔離變壓器、整流、穩(wěn)壓和濾波。
專利摘要一種用于鐵路道口的安全報警系統(tǒng)，是由安裝在鐵路道口處的發(fā)射裝置和安裝在機動車上的接收裝置組成，發(fā)射裝置包括報警信號編碼、接口、調(diào)頻發(fā)射和電源部分；接收裝置包括調(diào)頻接收、接口、報警信號解碼、聲光報警延時控制驅動電路和電源部分。當火車行駛至距鐵路道口一定距離時由發(fā)射裝置將報警信號發(fā)射出去，當機動車行駛至距鐵路道口一定距離時機動車上的接收裝置可靠的收到報警信號，并進行聲光報警顯示，機動車及時停車，防止了兩車相撞。
文檔編號B61L29/00GK2031779SQ8821027
公開日1989年2月1日 申請日期1988年3月12日 優(yōu)先權日1988年3月12日
發(fā)明者白茂安, 趙士卿, 趙希有, 李瑞玲 申請人:吉林省通化無線電廠, 航空工業(yè)部沈陽發(fā)動機信息咨詢部