CN105774843A - 轨道脉冲发送器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道脉冲发送器，包括编码校验电路、频率信号调制单元、磁饱和稳压电路、电容充放电电路、信号驱动电路以及功出回检电路，所述磁饱和稳压电路的输入端连接交流电源，磁饱和稳压电路的输出端连接电容充放电电路，电容充放电电路的输出端连接负载；所述频率信号调制单元的输出端连接编码校验电路的输入端，编码校验电路分别经信号驱动电路和功出回检电路连接电容充放电电路。本发明能够发送多种频率、多种电压档位的不对称高压脉冲信号，从根本上解决轨道电路分路不良的问题，为列车的安全运行提供可靠保障。
Description
技术领域
本发明涉及铁路信号传输技术领域，特别是一种轨道脉冲发送器。
背景技术
轨道电路用于自动连续监测轨道是否被机车车辆占用以及监测轨道上的钢轨是否完好，主要由钢轨线路、钢轨绝缘、发送器、限流设备、接收器组成，通过发送器向钢轨线路发送信号，由接收器根据是否接收到信号来控制继电器动作，继而控制色灯式信号机发出相应指示信号，为机车的安全运行提供保障。然而，在用的部分铁路线路由于经常不走车而使得钢轨表面产生锈层，还有的钢轨上会出现油污、粉尘等，使得发送器发送的信号无法被接收器接收，导致全路存在大量分路不良轨道电路区段，严重影响了行车安全。
目前在解决轨道电路分路不良的问题时主要采用以下技术：第一种方式是通过提高发送器发送的轨面电压的方式来解决轨道电路分路不良的问题，但是存在送电端和受电端的阻抗提高有限、需要重新考虑断轨因素的检查以及电源屏容量增加等缺陷；第二种方式是通过在钢轨表面进行金属喷涂的方式来解决轨道电路分路不良的问题，但是当列车多次碾压后金属涂层便会失效，仍然无法从根本上解决轨道电路分路不良的问题。可见，上述解决轨道电路分路不良问题的技术都存在一定的缺陷，无法有效保证列车的安全行驶。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种适用于脉冲轨道电路中的发送器，能够发送多种频率的不对称高压脉冲信号，从根本上解决轨道电路分路不良的问题，为列车的安全运行提供可靠保障。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
轨道脉冲发送器，包括编码校验电路、频率信号调制单元、磁饱和稳压电路、电容充放电电路、信号驱动电路以及功出回检电路，所述磁饱和稳压电路的输入端连接交流电源，磁饱和稳压电路的输出端连接电容充放电电路，电容充放电电路的输出端连接负载；所述频率信号调制单元的输出端连接编码校验电路的输入端，编码校验电路分别经信号驱动电路和功出回检电路连接电容充放电电路。
上述轨道脉冲发送器，所述频率信号调制单元包括用于根据实际应用生成特定频率信号的频率配置电路以及用于对频率配置电路传输的频率信号进行隔离编码处理的频率信息隔离电路，所述频率信息隔离电路的输出端连接编码校验电路的输入端。
上述轨道脉冲发送器，所述磁饱和稳压电路包括变压器和谐振电容，所述变压器的初级线圈连接交流电源，变压器的次级线圈与谐振电容并联连接。
上述轨道脉冲发送器，所述磁饱和稳压电路和电容充放电电路之间串联连接有用于根据实际应用对充放电电压进行调节的功出电平配置电路。
上述轨道脉冲发送器，所述电容充放电电路和负载之间串联连接有限流电阻配置电路。
上述轨道脉冲发送器，所述编码校验电路的输出端还连接有故障报警电路，故障报警电路的输出端连接报警继电器。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明能够发送多种频率、多种电压档位的不对称高压脉冲信号，从根本上解决轨道电路分路不良的问题，为列车的安全运行提供可靠保障。磁饱和稳压电路的设置，使本发明能够在电源波动的情况下仍能够输出稳定的脉冲信号。功出电平配置电路的设置，使本发明能够在实际应用中根据轨道长度和道床电阻的不同，选择不同的电压档，使轨道电路输出性能达到最佳。频率配置电路的设置，可使本发明在相邻的几个区段配置不同的极性和不同的频率，从而有效的防止由于绝缘破损而造成轨道电路故障升级的现象发生。故障报警电路的设置，用于在脉冲信号无输出或输出降低时触发报警电路产生报警，实现了故障的定位，减少了故障处理时间。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明所述磁饱和稳压电路和功出电平配置电路的电气原理图；
图3为本发明所述电容充放电电路的电气原理图；
图4为本发明所述频率信号调制单元的电气原理图。
其中：T.变压器，B.整流电路，C1.谐振电容，C2.充放电电容，D.二极管，Q.可控硅。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种轨道脉冲发送器，其结构如图1所示，包括编码校验电路、频率信号调制单元、磁饱和稳压电路、功出电平配置电路、电容充放电电路、限流电阻配置电路、信号驱动电路以及功出回检电路，其中磁饱和稳压电路的输入端连接交流电源，磁饱和稳压电路的输出端经功出电平配置电路连接电容充放电电路的输入端，电容充放电电路的输出端经限流电阻配置电路连接负载；频率信号调制单元的输出端连接编码校验电路的输入端，编码校验电路分别经信号驱动电路和功出回检电路连接电容充放电电路。
频率信号调制单元用于根据实际应用生成特定频率信号，并对频率信号进行隔离转换处理，包括频率配置电路和频率信息隔离电路；频率配置电路的输出端与频率信息隔离电路的输入端连接，用于实际应用生成特定频率信号并传输给频率信息隔离电路，频率信息隔离电路的输出端连接编码校验电路的输入端，用于对采集的频率信号进行隔离转换，生成对应频率的编码信息传输给编码校验电路。
本发明中，频率信号调制单元共设置有两个并列的频率信息隔离电路，频率信息隔离电路A是用于发码，频率信息隔离电路B用于检测，正常情况下两个频率信息隔离电路输出应该是一样的，用于防止单个电路故障而导致发送器输出错误频率。频率信号调制单元的电气原理如图4所示，通过将+24V连接到频率配置电路的不同接口端便可生成不同的频率信号F，频率信号F经过频率信息隔离电路进行隔离并电平转换为对应的编码信息f发送给编码校验电路。本实施例中频率信息隔离电路的主芯片采用光耦隔离芯片。
编码校验电路用于根据频率信号调制单元输出的信号产生对应频率的触发信号对电容充放电电路的工作状态进行控制。本发明中，编码校验电路采用FPGA编程实现，FPGA内部预存对应频率的常数，根据频率信息隔离电路A的输出信号，确定预存常数，通过计数器对外部时钟进行分频产生对应频率的触发信号，然后通过信号驱动电路控制电容充放电电路进行充放电操作。
磁饱和稳压电路用于实现稳定的交流宽电压电源供电，不仅可以防止由于电压过高产生高输出的脉冲信号，造成轨道电路残压过高，出现丢车的危险情况；还可以防止由于电压过低产生低输出的脉冲信号，造成轨道电路调整时输入电压低，出现红轨的故障情况。磁饱和稳压电路的电气原理如图2所示，包括变压器T和谐振电容C1，变压器T的初级线圈连接25Hz或50Hz交流电源，变压器T的次级线圈与谐振电容C1并联连接形成并联谐振电路。变压器接入交流电源后，其次级线圈与谐振电容C谐振于电源频率下，产生磁饱和效应，在电源电压变化的情况下，变压器输出的电压信号相对稳定。
功出电平配置电路用于根据实际应用通过对变压器次级线圈不同抽头的选择来对电容充放电电路的充放电电压进行调节，以使发送器输出不同等级电压的脉冲信号，满足不同轨道长度和道床电阻的应用环境。
电容充放电电路用于实现充电和放电，并在编码校验电路的控制下向负载发送不对称的高电压脉冲信号。电容充放电电路的电气原理如图3所示，包括整流电路B、二极管D、充放电电容C2以及可控硅Q，整流电路B的输入端连接在功出电平配置电路的输出端，可控硅Q连接在整流电路B的两个输出端之间，可控硅Q的触发端连接信号驱动电路的输出端；二极管D、充放电电容C2、负载与可控硅Q串联连接构成放电回路。
信号驱动电路，用于在编码校验电路的指令下控制电容充放电电路完成充电、放电操作。信号驱动电路通过光耦芯片实现信号的隔离，并通过三极管将编码校验电路输出端的电平升高，以满足电容充放电电路的电平要求。
电容充放电电路充电时，编码校验电路通过信号驱动电路使可控硅Q处于截止状态，功出电平配置电路输出的电压信号经整流电路B整流后，经过负载和二极管D向充放电电容C2进行充电；电容充放电电路充电时，编码校验电路通过信号驱动电路触发可控硅Q导通，充放电电容C2便可经放电回路向负载放电，产生高电压脉冲信号。本实施例中，电容充放电电路和负载之间还串联连接有限流电阻配置电路，用于对输出电压进行微调。
本发明在编码校验电路和电容充放电电路之间还设置了功出回检电路，用于采集电容充放电电路的脉冲输出信号，并将采集的脉冲输出信号转换为功出回检信号传输给编码校验电路进行校验。在本实施例中，功出回检电路由运放比较器和光耦构成，脉冲输出信号通过电阻分压后，进入预设的比较器，如脉冲输出信号达到比较器的参考值，表明脉冲电压输出正常，功出回检电路输出动态的方波信号；如脉冲输出信号达不到比较器的参考值，表明脉冲电压输出异常，功出回检电路输出静态信号；最后，方波信号或者静态信号通过光耦隔离输出至编码校验电路进行校验。
编码校验电路对功出回检电路发送的功出回检信号的频率进行计数，并根据频率信息隔离电路B的传输的信息，对电容充放电电路输出的脉冲信号进行校验，如校验异常，可通过发出报警信号提醒作业人员。
为作业人员能够及时接收到报警信息，本发明还设置了故障报警电路和报警继电器，故障报警电路用于对编码校验电路输出的报警指令通过三极管驱动光耦后输出给报警继电器，报警继电器吸合便可触发外接报警设备发出警报信息。
本发明的工作过程为：首先通过频率配置电路、功出电平配置电路及限流电阻配置电路，对发送的频率、电平及限流电阻进行配置；接通交流电源后，交流电源经过开关电源转变为直流电为内部电路供电，同时交流电通过磁饱和稳压电路实现稳压并经整流滤波后变为直流电，为电容充放电电路中的充放电电容进行充电；同时频率配置电路输出的频率信号经频率信息隔离电路产生对应频率的编码信息输出至编码检验电路，编码校验电路根据编码信息，产生对应的驱动信号；信号驱动电路通过光耦隔离转换实现驱动信号的电平转换，触发电容充放电电路进行放电操作，充放电电容放电并在负载上产生对应频率的脉冲信号；功出回检电路采用电阻分压及光耦隔离的方式采集脉冲输出信号，并转换为功出回检信号传送至编码校验电路；编码校验电路对功出回检信号的频率进行校验，当校验错误时，通过故障报警电路驱动报警继电器发出报警。
Claims (6)
1.轨道脉冲发送器，其特征在于：包括编码校验电路、频率信号调制单元、磁饱和稳压电路、电容充放电电路、信号驱动电路以及功出回检电路，所述磁饱和稳压电路的输入端连接交流电源，磁饱和稳压电路的输出端连接电容充放电电路，电容充放电电路的输出端连接负载；所述频率信号调制单元的输出端连接编码校验电路的输入端，编码校验电路分别经信号驱动电路和功出回检电路连接电容充放电电路。
2.根据权利要求1所述的轨道脉冲发送器，其特征在于：所述频率信号调制单元包括用于根据实际应用生成特定频率信号的频率配置电路以及用于对频率配置电路传输的频率信号进行隔离编码处理的频率信息隔离电路，所述频率信息隔离电路的输出端连接编码校验电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的轨道脉冲发送器，其特征在于：所述磁饱和稳压电路包括变压器和谐振电容，所述变压器的初级线圈连接交流电源，变压器的次级线圈与谐振电容并联连接。
4.根据权利要求3所述的轨道脉冲发送器，其特征在于：所述磁饱和稳压电路和电容充放电电路之间串联连接有用于根据实际应用对充放电电压进行调节的功出电平配置电路。
5.根据权利要求4所述的轨道脉冲发送器，其特征在于：所述电容充放电电路和负载之间串联连接有限流电阻配置电路。
6.根据权利要求1至5任一项所述的轨道脉冲发送器，其特征在于：所述编码校验电路的输出端还连接有故障报警电路，故障报警电路的输出端连接报警继电器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |