CN105857342A - 一种用于计轴系统的供电通信叠加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，在室内(信号设备室)，通过变压器将供电电源和通信信号进行叠加，叠加后的信号通过一对双绞线电缆(两芯)远距离送到室外(轨旁)。在室外，通过变压器将供电电源和通信信号进行分离，分离出的供电电源用于给室外设备供电，分离出的通信信号用于实现室内外的双向通信。该发明的优点是：将传统的一套室外设备与室内设备之间所需的4芯电缆减少2芯，将实际使用的电缆芯数降低为传统方式的一半，在远距离传输的情况下，极大地节省了电缆用量，降低了工程造价，具有很高的推广价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域：
本发明应用于铁路信号计轴系统领域，涉及一种用于计轴系统的供电通信叠加方法。
背景技术：
计轴系统作为轨道区段“占用/空闲”的检测设备，已经广泛应用于轨道交通领域，是地铁、轻轨信号系统的标准配置设备。
计轴系统由安装在信号设备室的室内设备(计轴主机)和安装在轨道旁的室外设备(计轴点)组成，室内设备与室外设备之间的距离最远为6公里，平均为3公里，需要采用计轴电缆进行连接。
传统的计轴系统中，按照室外设备的不同分为如下两种制式：
第一种制式是，室外设备包含安装在钢轨上的双套“磁头传感器”和安装在轨旁的“电子单元”的制式，如图1所示，这种制式的每套室外设备需要4芯电缆与室内设备相连，其中一对芯线用于传输交流220V供电电源，另一对芯线用于传输音频或更高频率的通信信号。
第二种制式是，室外设备仅包含安装在钢轨上的双套“磁头传感器”的制式，如图2所示，这种制式的每套室外设备同样需要4芯电缆与室内设备相连，其中一对芯线用于传输“传感器1”的电流环信号，另一对芯线用于传输“传感器2”的电流环信号。
无论上述哪种制式，每套室外设备与室内设备之间均需要4芯电缆连接，如图1和图2所示。每条地铁或轻轨线路平均有200套室外设备，每套室外设备平均使用3公里4芯电缆连接到室内设备，则每条线路需要使用600公里4芯电缆。
可见，传统计轴系统中的电缆使用量非常大，电缆成本很高。如果采用本发明所述的方法，则每条线路仅需要使用600公里2芯电缆，电缆成本节省约20～30％。
以下3个专利是检索到的与本发明相似的专利，经过分析，与本专利均存在本质的区别，分别描述如下：
天水铁路电缆厂的专利CN00208881.9公开了一种用于铁路信息传输的铁路光电综合缆，由光单元、电单元，及其外保护层构成；其电单元由屏蔽通信线组和信号线组构成，屏蔽通信线组的结构由外向内依次为：包带层(1)、金属带绝缘层(2)、由绝缘单线(3)组成的线组；绝缘单线(3)的结构由外向内依次为：由外皮层、中间发泡层、内皮层组成的绝缘层、金属芯线。本实用新型用于同缆传输铁路计轴、移频、点灯信号信息，克服了铁路计轴电缆和铁路通信光电综合缆的不足。
专利CN00208881.9只是公开了一种用于铁路信息传输的铁路光电综合缆的结构，其中的光单元可以用于计轴信息传输通道，具有不受外界电磁干扰，衰减小的特点。其中的屏蔽通信线组也可以用于计轴信息传输通道，其屏蔽结构起到可靠的抗干扰作用。光单元或屏蔽通信线组解决了计轴信息传输问题，我们可以推测，信号线组可用于解决计轴供电问题。
北京佳讯飞鸿电气股份有限公司的专利CN200810222292.9公开了一种非接触式涡流传感器提高计轴系统抗干扰的装置，其特征是所述装置由卡具、涡流传感器、涡流传感器信号处理板和涡流传感器信号接收板四部分组成；其中卡具固定在铁轨上，涡流传感器安装在卡具上，涡流传感器与涡流传感器信号处理板通过线径为0.5毫米的两芯双绞屏蔽电缆连接，涡流传感器信号接收板通过计轴电缆与涡流传感器信号处理板相连。
专利CN200810222292.9公开了一种非接触式涡流传感器提高计轴系统抗干扰的装置,其中室外设备包含卡具、涡流传感器和涡流传感器信号处理板，室内设备包含涡流传感器信号接收板，室外设备和室内设备之间采用计轴电缆连接。从该专利全文的描述可以看出，涡流传感器信号处理板与涡流传感器信号接收板之间的通信信号为FSK调制信号，需要2芯线缆传输，而涡流传感器信号处理板所需的DC24V电源信号取自既有计轴设备室外EAK电源板输出的24V直流电源。可见，该专利是采用供电和通信分开的连接方式，即传统的每套室外设备与室内设备之间均需要4芯电缆的连接方式。
成都货安计量技术中心的专利CN201120334501.5公开了一种铁路车辆方向判别与计轴装置，其特征在于它是由传感编码器(1)、解码器(2)、第一电源信号电缆(3)和第二电源信号电缆(4)组成的，传感编码器(1)通过第一电源信号电缆(3)与解码器(2)连接，解码器(2)通过第二电源信号电缆(4)与上位机连接。
专利CN201120334501.5公开了一种铁路车辆方向判别与计轴装置，其中室外设备包含传感编码器(1)，室内设备包含解码器(2)，室外设备和室内设备之间采用第一电源信号电缆(3)连接。传感编码器(1)的连接器J1通过4根第一电源信号电缆(3)与解码器(2)的连接器J1相连接。可见，该专利同样是采用传统的每套室外设备与室内设备之间均需要4芯电缆的连接方式。
发明内容：
为了解决现有计轴系统中室外设备与室内设备之间电缆使用量过多的问题，本发明提供了一种新的用于计轴系统室外设备与室内设备之间的连接方式，如图3所示。每套室外设备(计轴点)与室内设备(计轴主机)之间采用2芯电缆连接，其中既包含室外设备的供电电源信号，也包含室外设备与室内设备之间的通信信号。本发明中的电缆连接方式与传统的电缆连接方式相比，可以节省一半的电缆芯线使用量，电缆成本节省约20～30％，具有很高的推广价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益和社会效益。
本发明所采用的技术方案如图4所示：
在室内，通过变压器将供电电源和通信信号进行叠加，叠加后的信号通过一对双绞线电缆远距离送到室外。在室外，通过变压器将供电电源和通信信号进行分离，分离出的供电电源用于给室外设备供电，分离出的通信信号用于实现室内外的双向通信。
所述的变压器是专门为本发明所设计的供电电源和通信信号叠加变压器，如图5所示，与通用通信变压器相比，该变压器包括三组线圈，初级为一组线圈，次级为两组线圈。两组次级线圈的扎数相等，且扎数之和等于初级线圈的扎数，保证初级线圈扎数与次级线圈扎数之比为1:1。为了实现通信功能和直流供电电源与音频通信信号的叠加，通过薄膜电容将变压器次级的两组线圈串联。为了使得直流供电电源通过变压器次级线圈时的压降尽量小，确保经过远距离传输后到达室外轨旁的电压能够满足室外设备的工作电压要求，次级线圈采用较粗的漆包线(直径为0.20mm)进行绕制，保证线圈电阻不大于10欧姆。为了降低直流供电电源使得变压器磁芯进入磁饱和状态而影响通信的风险，采用数显磨床加大磁芯中柱气隙的工艺加工变压器磁芯，将磁芯中柱气隙由原来的0.30mm增加到0.86mm。采用这种专门设计的变压器确保供电电源和通信信号叠加后的传输距离能够达到12公里，完全满足地铁或轻轨所需的6公里需求。
附图说明：
图1为传统的计轴系统室外设备与室内设备第一种制式的连接方式示意图。
图2为传统的计轴系统室外设备与室内设备第二种制式的连接方式示意图。
图3为本发明计轴系统室外设备与室内设备的连接方式示意图。
图4为本发明所采用的技术方案示意图。
图5为本发明所采用的变压器示意图。
具体实施方式：
本实施例为本发明的优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。
如图4所示，本发明所述的一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，室内设备包括第一变压器1、第一薄膜电容2、直流供电单元3和音频通信单元4，室外设备包括第二变压器5、第二薄膜电容6、室外负载7和音频通信单元8。
所述的第一薄膜电容2的两端分别连接第一变压器1的管脚1和12，将第一变压器1的次级线圈1-3和10-12连接起来。所述的直流供电单元3的正电输出端连接到第一变压器1的管脚1，负电输出端连接到第一变压器1的管脚12。所述的音频通信单元4的音频通信信号连接到第一变压器1的管脚5和8。通过这种连接方式，第一变压器1的管脚3和10的信号即为供电通信叠加信号，该信号通过远距离传输电缆送到第二变压器5的管脚3和10。
所述的第二薄膜电容6的两端分别连接第二变压器5的管脚1和12，将第二变压器5的次级线圈1-3和10-12连接起来。所述的室外负载7的正电输入端连接到第二变压器5的管脚1，负电输入端连接到第二变压器5的管脚12。所述的音频通信单元8的音频通信信号连接到第二变压器5的管脚5和8。通过这种连接方式，室外负载7得到了直流供电单元3输出的直流供电电源，音频通信单元4和音频通信单元8能够相互得到对方发出的通信信号。
Claims (5)
1.一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，其特征是：在室内(信号设备室)，通过变压器将供电电源和通信信号进行叠加，叠加后的信号通过一对双绞线电缆(两芯)远距离送到室外(轨旁)；在室外，通过变压器将供电电源和通信信号进行分离，分离出的供电电源用于给室外设备供电，分离出的通信信号用于实现室内外的双向通信。
2.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，其特征是：所述的变压器包括三组线圈，初级为一组线圈，次级为两组线圈。
3.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，其特征是：所述的变压器的两组次级线圈的扎数相等，且扎数之和等于初级线圈的扎数，保证初级线圈扎数与次级线圈扎数之比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，其特征是：通过薄膜电容将变压器次级的两组线圈串联。
5.根据权利要求1所述的一种用于计轴系统的供电通信叠加方法，其特征是：所述的供电电源为直流120V电源，所述的通信信号为音频交流信号。
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