專利名稱：鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬自動(dòng)控制報(bào)警技術(shù)，它具體涉及鐵路上用的一種信號(hào)報(bào)警裝置的結(jié)構(gòu)。
在鐵路與公路相交的道口都要設(shè)置列車到達(dá)前的預(yù)報(bào)信號(hào)裝置，以保證鐵路運(yùn)營(yíng)安全，其信號(hào)的報(bào)出比列車到達(dá)道口的超前量不得少于40秒，也不得超過90秒，目前列車到達(dá)道口的信號(hào)預(yù)報(bào)裝置對(duì)列車的行進(jìn)速度在60～80公里/小時(shí)范圍內(nèi)是能適應(yīng)的，為了提高效率目前部分列車的速度較以前有大幅度的提高，原來的信號(hào)預(yù)報(bào)裝置對(duì)于部分較高速度的列車無法適應(yīng)，不得已的措施則是投入大量人力在道口值班，從而形成封閉式的道口。今后高速的列車逐漸增多，列車的速度將提高到180～200公里/小時(shí)甚至更高，但高速車和低速車的同時(shí)存在還會(huì)延續(xù)一段較長(zhǎng)的時(shí)間，此種矛盾急待解決。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型的信號(hào)裝置，它能適應(yīng)于高速車與低速車同時(shí)并存，并能在列車到這道口前作出均衡準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，以保證列車的絕對(duì)安全。
按如上構(gòu)思，本方案所提供的鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置是一種由單片機(jī)自動(dòng)控制的信號(hào)裝置，其具體的特征是它的電路由單片機(jī)部分、傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、故障檢測(cè)部分所組成，其單片機(jī)部分包括CPU塊、由陶瓷晶體A1和電容C1、C2構(gòu)成的時(shí)鐘振蕩器、及輸入拔碼器IC4，其驅(qū)動(dòng)電路采用光電開關(guān)控制，它的傳感器由傳感元件、開關(guān)管及施密特電路塊搭成，其故障檢測(cè)部分包括傳感器故障檢測(cè)器、自檢和系統(tǒng)故障檢測(cè)，傳感器故障檢測(cè)器由分壓器及比較器搭成，其系統(tǒng)故障檢測(cè)是由延時(shí)電路塊IC5及外圍件搭成。
在本方案中的傳感器的傳感元件為電磁傳感式，它有兩個(gè)傳感元件，使用時(shí)按裝在路軌的一側(cè)，其間隔為1米或2米。它的傳感器的電路是傳感元件中的線圈的一端接地，另一端經(jīng)電阻R15接電源的正極Vdd同時(shí)接開關(guān)管N1的基極，開關(guān)管的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻R5接正極Vdd同時(shí)接施密特整形電路的輸入端，其輸出端接單片機(jī)的輸入端17腳，另一傳感器的電路與之相同，其整形后的信號(hào)輸入到單片機(jī)的輸入端18腳。其故障檢測(cè)部分的傳感器故障檢測(cè)器設(shè)有兩個(gè)，為檢測(cè)TUN1傳感器故障的比較器IC3A的兩個(gè)輸入端4、5腳分別接兩個(gè)分壓器的中點(diǎn)，其中5腳同時(shí)接開關(guān)管的基極并經(jīng)電阻R15接電源的正極Vdd，比較器的3腳接正極Vdd，12腳接負(fù)極Vss，比較器的輸出端接CPU的7腳，為檢測(cè)TUN2傳感器的故障檢測(cè)器的電路與前者相同，其比較器IC3B的輸出端接CPU的8腳。它的系統(tǒng)故障檢測(cè)器的延時(shí)電路塊IC5的1、2腳經(jīng)電阻R18接正極Vcc，同時(shí)經(jīng)電容C3接地，4腳經(jīng)電阻R19接正極Vcc，6腳經(jīng)電容C19接地同時(shí)經(jīng)電阻R17與4腳共同接CPU的6腳，延時(shí)電路塊IC5的5腳接CPU的13腳，其3腳經(jīng)電容C5接地。它的先電開關(guān)為并列的4個(gè)，各驅(qū)動(dòng)端的發(fā)光管的一端分別接CPU的4個(gè)輸出端10腳、11腳、12腳、13腳，另一端接地，被驅(qū)動(dòng)端各光敏管的基極共同接CPU的3腳，各發(fā)射極接地，從各集電極輸出4種開關(guān)信號(hào)。
采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①該鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置是由單片機(jī)作成數(shù)字控制的自動(dòng)化信號(hào)裝置，各項(xiàng)功能的運(yùn)行都靠存儲(chǔ)在單片機(jī)內(nèi)的軟件程序來控制，它具有測(cè)速的功能，將兩個(gè)傳感元件按一定的距離裝在路軌的一側(cè)，單片機(jī)將兩傳感器傳來信號(hào)的時(shí)間差，經(jīng)計(jì)算確定列車的運(yùn)行速度，再按傳感器到道口的距離確定其預(yù)報(bào)信號(hào)的延持時(shí)間，該裝置既能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)信號(hào)，還具有對(duì)參差不齊且差距較大的車速有廣泛的適應(yīng)性；②它能報(bào)出四種信號(hào)，即列車到達(dá)的預(yù)報(bào)信號(hào)；傳感器的故障報(bào)警；自檢故障報(bào)警和系統(tǒng)失效報(bào)警，它的設(shè)計(jì)思想優(yōu)越且措施完備，因此本裝置能可靠地長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；③它采用了耗電量極小的PIC系列單片機(jī)作中心控制，其耗電量為微安級(jí)，因此用光電池作能源就能滿足工作要求；④它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、便于批量制造推廣使用。
圖1是本方案鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置的邏輯圖。
圖2是本方案的單片機(jī)部分的電原理圖。
圖3、圖4是兩個(gè)傳感器電路及傳感器檢測(cè)電路的電原理圖。
圖5是驅(qū)動(dòng)部分的電原理圖。
圖6是單片機(jī)故障檢測(cè)部分的電原理圖。
現(xiàn)結(jié)合

本方案的實(shí)施例。該鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置是以單片機(jī)為核心、用存儲(chǔ)在內(nèi)部的軟件推動(dòng)的一種數(shù)字控制的自動(dòng)化信號(hào)裝置，它的單片機(jī)IC1采用PIC16C84，它有陶瓷晶體A1和電容C1、C2構(gòu)成的時(shí)鐘振蕩器，還有輸入用的撥碼器IC4，采用SP-DIP4。它的傳感器電路中設(shè)有兩個(gè)傳感元件TUN1、TUN2，傳感元件線圈的一端接地，另一端經(jīng)電阻R15接電源正極Vdd和開關(guān)管的基極，開關(guān)管的發(fā)射極接地，其集電極經(jīng)電阻R5接正極Vdd，并輸出到整形電路，它的整形電路IC2A、IC2B采用施密特塊40106，其輸出端分別接單片機(jī)CPU的17腳和18腳。它的傳感器故障檢測(cè)電路也包括了面向TUN1和TUN2的兩個(gè)部分，它使用了比較器IC3A和IC3B，比較器的兩個(gè)輸入端分別接兩個(gè)分壓器的中點(diǎn)，其正輸入端還與開關(guān)管的基極相接，兩比較器的輸出端分別接入CPU的7腳和8腳。它的系統(tǒng)故障檢測(cè)器IC5采用了延時(shí)電路塊7556，它的4腳經(jīng)電阻R19接電源正極Vcc，1、2腳經(jīng)電阻R18接正極Vcc，同時(shí)經(jīng)電容C3接地，6腳經(jīng)電容C19接地，還經(jīng)電阻R17與4腳共同接CPU的6腳，其5腳接CPU的13腳，其3腳經(jīng)電容C5接地。
使用時(shí)，將兩傳感元件裝置在路軌的一側(cè)，兩者之間的距離為1米或2米，傳感元件與道口的距離為3000米，列車通過時(shí)兩傳感元件都將感受到的信號(hào)傳給單片機(jī)，單片機(jī)按兩信號(hào)的時(shí)間差和它之間的距離可算出列車的行進(jìn)速度，再按傳感元件到道口的距離算出報(bào)出信號(hào)的延時(shí)量，作出均衡準(zhǔn)確的信號(hào)預(yù)報(bào)。平時(shí)傳感器線圈的阻抗小，使得A點(diǎn)的電位低，開關(guān)管不導(dǎo)通，整形電路施密特塊的輸入端1腳處于高電位，經(jīng)整形電路后的輸出非后為低電位，送入單片機(jī)的CPU，此時(shí)的CPU不發(fā)出預(yù)報(bào)信號(hào)；當(dāng)列車經(jīng)過時(shí)，線圈的阻抗加大，使A點(diǎn)的電位提高，開關(guān)管導(dǎo)通，使施密特塊的輸入端的電位降低，它的輸出端經(jīng)非后輸出為高電位，送入單片機(jī)的CPU，此時(shí)發(fā)出一個(gè)開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)光電開關(guān)，光電開關(guān)輸出一個(gè)列車到達(dá)的預(yù)報(bào)信號(hào)OUT1。本系統(tǒng)為了能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作，它設(shè)置了各方面故障的自動(dòng)檢測(cè)，若出現(xiàn)故障能及時(shí)的給出報(bào)警信號(hào)。首先，它設(shè)有傳感器的故障檢測(cè)，傳感元件給開關(guān)管送去感受信號(hào)的同時(shí)，也將其傳給比較器的輸入極，正常時(shí)比較器的輸出極輸出高電平，當(dāng)傳感器斷路時(shí)，比較器的輸出變?yōu)榈碗娖剑瑒t單片機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，經(jīng)光電開關(guān)送出一OUT2的傳感器故障的信號(hào)。本裝置設(shè)有自檢系統(tǒng)，單片機(jī)定時(shí)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，如一分鐘，經(jīng)輸出電路輸出，在OUT3上能得到信號(hào)說明工作正常，當(dāng)收不到該固定信號(hào)時(shí)，表明系統(tǒng)已不再工作，將出現(xiàn)電源斷路、裝置損壞甚至設(shè)備丟失等情況。本裝置還設(shè)有系統(tǒng)故障檢測(cè)，單片機(jī)定時(shí)每30秒發(fā)出一個(gè)復(fù)位的脈沖信號(hào)，經(jīng)6腳輸入到IC5延時(shí)電路塊7556的6腳，若IC5的6腳能按時(shí)收到此信號(hào)，則在5腳上處于高電位，若6腳不能收到這一固定信號(hào)時(shí)，表明該系統(tǒng)已不再工作，此時(shí)5腳的低電位輸入CPU后則發(fā)出單片機(jī)出現(xiàn)系統(tǒng)故障的OUT4信號(hào)顯示。由于該裝置采用了耗電量很小的單片機(jī)，因此用光電池作能源就能滿足工作要求。它的自動(dòng)檢測(cè)故障的措施考慮全面，必然能使工作的準(zhǔn)確性得到保證。
本方案的試制樣品經(jīng)過試運(yùn)行證明它具有功能穩(wěn)定、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造成本低的特點(diǎn)，便于批量制造和推廣使用。
權(quán)利要求1.一種鐵路道口用的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的電路由單片機(jī)部分、傳感器、驅(qū)動(dòng)電路、故障檢測(cè)部分所組成，其單片機(jī)部分包括CPU塊、由陶瓷晶體A1和電容C1、C2構(gòu)成的時(shí)鐘振蕩器、及輸入拔碼器IC4，其驅(qū)動(dòng)電路采用光電開關(guān)控制，它的傳感器由傳感元件、開關(guān)管及施密特整形電路塊搭成，其故障檢測(cè)部分包括傳感器故障檢測(cè)、自檢和系統(tǒng)故障檢測(cè)，傳感器故障檢測(cè)由分壓器及比較器搭成，其系統(tǒng)故障檢測(cè)是由延時(shí)電路塊IC5及外圍件搭成。
2.按照權(quán)利要求1所述的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的傳感器的傳感元件為電磁傳感式，它有兩個(gè)傳感元件，使用時(shí)按裝在路軌的一側(cè)，其間隔為1或2米。
3.按照權(quán)利要求1所述的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的傳感器的電路是傳感元件中的線圈的一端接地，另一端經(jīng)電阻R15接電源的正極Vdd同時(shí)接開關(guān)管N1的基極，開關(guān)管的發(fā)射極接地，集電極經(jīng)電阻R5接正極Vdd同時(shí)接施密特整形電路的輸入端，其輸出端接單片機(jī)的輸入端17腳，另一套傳感器的電路與之相同，其整形后的信號(hào)輸入到單片機(jī)的輸入端18腳。
4.按照權(quán)利要求1所述的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的傳感器故障檢測(cè)器設(shè)有兩個(gè)，為檢測(cè)TUN1傳感器故障的比較器的兩個(gè)輸入端4、5腳分別接兩個(gè)分壓器的中點(diǎn)，其中5腳同時(shí)接開關(guān)管的基極并經(jīng)電阻R15接電源的正極Vdd，比較器的3腳接正極Vdd，12腳接負(fù)極Vss，比較器的輸出端接CPU的7腳，為檢測(cè)TUN2傳感器故障的檢測(cè)器的電路與前者相同，其輸出端接CPU的8腳。
5.按照權(quán)利要求1所述的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的系統(tǒng)的故障檢測(cè)器IC5的延時(shí)電路塊的1、2腳經(jīng)電阻R18接正極Vcc，同時(shí)經(jīng)電容C3接地，4腳經(jīng)電阻接正極Vcc，6腳經(jīng)電容C19接地同時(shí)經(jīng)電阻R17與4腳共同接CPU的6腳，延時(shí)電路塊的5腳接CPU的13腳，其3腳經(jīng)電容C5接地。
6.按照權(quán)利要求1所述的列車測(cè)速定時(shí)預(yù)報(bào)裝置，其特征是它的光電開關(guān)為并列的4個(gè)，各驅(qū)動(dòng)端的發(fā)光管的一端分別接CPU的4個(gè)輸出端10腳、11腳、12腳、13腳，另一端接地，被驅(qū)動(dòng)端各光敏管的基極共同接CPU的3腳，各發(fā)射極接地，從各集電極輸出4種開關(guān)信號(hào)。
專利摘要本實(shí)用新型屬自動(dòng)控制的報(bào)警技術(shù)。為克服原有的鐵道道口的預(yù)報(bào)裝置不能適應(yīng)目前出現(xiàn)的高速列車的預(yù)報(bào)問題特提出本方案。本裝置是由單片機(jī)部分、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、及故障檢測(cè)部分所組成。它有兩個(gè)傳感元件,安裝在路軌的同一側(cè)并有一定的間距,列車經(jīng)過時(shí)利用所得到的兩傳感器信號(hào)的時(shí)間差可測(cè)出列車的速度,再根據(jù)傳感器與單片機(jī)的距離算出需要的延時(shí)量,能作出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。它具有多種自身的故障檢測(cè),因此它有性能好工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G08G1/097GK2297760SQ9721184
公開日1998年11月18日 申請(qǐng)日期1997年2月28日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者趙嘯, 郝向晨, 張世強(qiáng) 申請(qǐng)人:天津開發(fā)區(qū)長(zhǎng)慶工貿(mào)有限公司