CN108974047B - 一种新型计轴系统 - Google Patents

Abstract

一种新型计轴系统将计轴直流脉冲电压信号调制成适合轨道电路信号电缆传输的计轴载频信号，通过室外隔离器加载在轨道电路信号电缆上，由轨道电路信号电缆传输，然后经室内隔离器分离出计轴载频信号并还原为计轴直流电压脉冲信号，计轴信号和轨道电路信号在同一轨道电路信号电缆上传输，与轨道电路信号和计轴信号分别在各自的信号电缆上传输相比，减少了计轴信号电缆的铺设，节约计轴电缆成本，无需计轴电缆施工和后期维护，具有显著的经济价值和使用价值。此外，计轴室外设备所用的电源，也有轨道电路信号电缆送传输，进一步降低计轴系统成本和无需线缆铺设和后期维护。

Description

一种新型计轴系统

技术领域

本发明属于铁路信号系统技术领域，特别涉及一种利用轨道电路信号电缆传输计轴信号的新型计轴系统。

背景技术

钢轨划分为若干区段，列车调度依据每个区段的空闲或占用情况，为列车安排进路，信号系统控制列车的行进。通常铁路信号系统用轨道电路和计轴系统检查列车的位置情况，判断区段是空闲或占用，给联锁系统提供行车条件。轨道电路为铁路信号系统中的关键设备，广泛使用在轨道交通领域。轨道电路包括产生轨道电路信号的发送器和接收、处理轨道电路信号并输出区段空闲或占用的接收器，以及设置在发送器与接收器之间的用于传输轨道电路信号的轨道电路信号电缆（也称为SPT数字信号电缆）。轨道电路采用专用的轨道电路信号电缆从室外铺设到室内，信号连接轨道电路室内外设备。

现有技术的计轴系统包括安装在钢轨上检测车轮的车轮传感器，和设置在室内的计轴主机，以及连接车轮传感器和计轴主机的计轴电缆，车轮传感器产生的计轴信号通过计轴电缆传输到室内计轴主机，计轴主机处理收到的信号并输出钢轨空闲或占用的信息，给联锁系统提供行车条件。现有技术的计轴系统需要铺设专用的计轴电缆传输计轴信号，无法利用轨道电路中的轨道电路信号电缆传输信号，成本高，施工复杂，后期维护困难。

发明内容

本发明针对现有技术存在问题，提供一种利用轨道电路信号电缆传输计轴信号的新型计轴轨道系统。

本发明解决技术问题的技术方案为：一种新型计轴系统，包括安装在钢轨上检测列车车轮的车轮传感器和处理车轮传感器信号并输出区段空闲或占用信号的计轴主机；

还包括依次设置于车轮传感器与计轴主机之间信号通路上的放大调制单元、室外隔离器、轨道电路信号电缆、室内隔离器和解调单元；

所述放大调制单元电连接车轮传感器和室外隔离器，用于将车轮传感器产生的直流电压脉冲信号放大和调制成适合轨道电路信号电缆传送、并区别于轨道电路信号载频的计轴载频信号；

所述室外隔离器，用于将调制后的计轴载频信号加载到轨道电路信号电缆上；即外隔离器加载计轴载频信号到轨道电路信号电缆上；

所述轨道电路信号电缆电连接室外隔离器和室内隔离器，用于传输计轴载频信号；

所述室内隔离器电连接解调单元，用于将所述计轴载频信号从轨道电路信号电缆分离；即室内隔离器从轨道电路信号电缆分离计轴载频信号；

所述解调单元电连接计轴主机，用于将分离出的计轴载频信号还原为直流电压脉冲信号；即解调单元还原计轴载频信号为直流电压脉冲信号。

本发明进一步技术方案为：还包括在计轴主机与车轮传感器信号通路上依次设置的直流电源模块、电源合成电路和电源分离电路；

所述直流电源模块设置在解调单元或室内隔离中，或者为独立直流电源，用于提供直流电源给计轴室外设备；

所述电源合成电路连接直流电源模块，设置在室内隔离器或者解调单元中，用于加载直流电源模块电源到轨道电路信号电缆上；

所述轨道电路信号电缆连接电源合成单路与电源分离电路，用于电缆传输直流电源；

所述电源分离电路连接放大调制单元，用于从轨道电路信号电缆上分离直流电源。

在计轴室内设备中设置直流电源模块和电源合成电路，将直流电源加载到轨道电路信号电缆上传输到室外设备，由设置的电源分离电路从轨道电路上分离出直流电源，给计轴室外设备使用。

本发明进一步技术方案为：所述室外隔离器包括第一计轴移频电路，一端接轨道电路信号电缆，另一端接放大调制单元；

所述室内隔离器包括第二移频电路，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接解调单元；

所述第一和第二移频电路的频率设置与计轴载频频率相对应，用于通过计轴载频信号，并阻止轨道电路信号通过。

本发明进一步技术方案为：所述室内隔离器包括计轴高频隔离电路，设置于轨道电路信号电缆与轨道电路室内设备之间；所述计轴高频隔离电路的频率与轨道电路信号频率相对应并区别于计轴载频信号频率，用于隔离计轴载频信号进入室内轨道电路设备，但允许通过轨道电路信号。

所述室外隔离器中还设置有计轴高频隔离电路，设置于轨道电路信号电缆与轨道电路室内设备之间；所述计轴高频隔离电路的频率与轨道电路信号频率相对应并区别于计轴载频信号频率，用于隔离计轴载频信号进入室外轨道电路设备，但允许通过轨道电路信号。

本发明进一步技术方案为：所述室外隔离器包括第一隔直单元，设置于轨道电路信号电缆与计轴室外设备之间；所述室内隔离器包括第二隔直单元，设置于轨道电路信号电缆与计轴高频电路或计轴室内设备之间。第一隔直单元和第二隔直单元用于隔离轨道电路信号电缆上传输的直流电源进入轨道电路室内设备或轨道电路室外设备。

本发明进一步技术方案为：所述第一隔直单元和第二隔直单元为隔直电容；所述的第一隔直单元为隔直电容，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室外设备，所述第二隔直单元为隔直电容，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室内设备。

本发明进一步技术方案为：所述第一计轴移频电路包括第一电容、第一电感和第二电感，第一电容与第一电感并联后一端接轨道电路信号电缆，另一端与第二电感，第二电感另一端接放大调制单元；所述第二计轴移频电路包括第一电容、第一电感和第二电感，第一电容与第一电感并联后一端接轨道电路信号电缆，另一端与第二电感，所述第二电感另一端接解调单元。

本发明进一步技术方案为：所述电源合成电路包括第三电感和第二电容，第三电感的一端与第二电容的一端并接构成公共端连接轨道电路信号电缆，第三电感的另一端连接室内隔离器或解调单元中的直流电源模块，第二电容的另一端连接解调单元中的解调电路；所述电源分离电路包括第三电感和第二电容，第三电感的一端与第二电容的一端并接构成公共端接入轨道电路信号电缆，第三电感的另一端连接室外隔离器或放大调制单元的直流电源模块，第二电容的另一端连接放大调制单元中的调制电路。

本发明进一步技术方案为：：所述计轴高频隔离电路包括第四电感与第四电容并联构成谐振电路和第五电感与第五电容并联构成的谐振电路，两个谐振电路均串联设置于轨道电路信号线缆与轨道电路设备之间。

本发明的积极效果在于：将计轴直流脉冲电压信号调制成适合轨道电路信号电缆传输的计轴载频信号，通过室外隔离器加载在轨道电路信号电缆上，由轨道电路信号电缆传输，然后经室内隔离器分离出计轴载频信号并还原为计轴直流电压脉冲信号，计轴信号和轨道电路信号在同一轨道电路信号电缆上传输，与轨道电路信号和计轴信号分别在各自的信号电缆上传输相比，减少了计轴信号电缆的铺设，节约计轴电缆成本，无需计轴电缆施工和后期维护，具有显著的经济价值和使用价值。此外，计轴室外设备所用的电源，也有轨道电路信号电缆送传输，进一步降低计轴系统成本和无需线缆铺设和后期维护。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统原理框图。

图2为本发明室外隔离器结构框图。

图3为本发明室内隔离器结构框图。

图4为本发明系统的一个实施例原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的新型计轴系统包括车轮传感器和计轴主机，以及依次设置于车轮传感器与计轴主机之间信号通路上的放大调制单元、室外隔离器、轨道电路信号电缆、室内隔离器和解调单元。车轮传感器安装在钢轨上检测列车车轮，计轴主机设置在室内处理车轮传感器信号并输出区段空闲或占用信号，放大调制单元设置在钢轨旁边，用于将车轮传感器产生的直流电压脉冲信号放大和调制成适合轨道电路信号电缆传送的计轴载频信号，室外隔离器设置在室外，串联在轨道电路信号电缆上并连接放大调制单元，用于将调制后的计轴载频信号加载到轨道电路信号电缆上；轨道电路信号电缆连接室外隔离器和室内隔离器，用于传输计轴载频信号；室内隔离器设置在室内，串联设置于轨道电路信号电缆上并连接解调单元，用于将计轴载频信号从轨道电路信号电缆分离；解调单元设置在室内，用于将室内隔离器分离出的计轴载频信号还原为直流电压脉冲信号并传输给计轴主机，计轴主机处理解调单元还原的直流电压脉冲信号并输出区段空闲或占用的信号。本发明新型计轴系统将车轮传感器产生的直流电压脉冲信号调制成适合于轨道电路信号电缆传输的载频信号，利用轨道电路信号电缆传输到室内，在室内将计轴载频信号分离出来并还原为直流电压脉冲信号，然后给计轴主机处理。本发明不需要专门铺设计轴信号电缆，节省电缆材料成本，施工成本，以及后期对计轴信号电缆的维护，具非常好的使用前景和价值。

本发明新型计轴系统包括有室外设备和室内设备。室外设备包括车轮传感器、放大调制单元和室外隔离器；室内设备包括室内隔离器、解调单元、计轴主机；计轴室内设备和室外设备通过轨道电路信号电缆连接。在钢轨上安装用于检测列车车轮的车轮传感器，车轮传感器内设置有两个感应单元，当列车的车轮经过车轮传感器时，两个感应单元先后分别感应产生直流电压脉冲信号。在钢轨旁设置放大调制单元连接车轮传感器，对车轮传感器产生的直流电压脉冲信号进行处理并调制，把直流电压脉冲信号调制成适合轨道电路信号电缆传输的计轴载频信号（FSK信号），且调制后的计轴信号载频频率和轨道电路1700~2600Hz的载频在频段上区分开，防止不同频段间的干扰。计轴信号载频频率一般优选在20KHZ~100KHZ之间，其它不影响轨道电路信号的频率区间也可以。室内隔离器将计轴载频信号从轨道电路信号电缆上分离出来，传输给解调单元，解调单元将计轴载频信号还原为直流电源脉冲信号，然后传输给计轴主机处理，计轴主机输出轨道占用或空闲的信息，给联锁提供行车条件。

如图2和图3所示，本发明还包括在计轴主机与车轮传感器信号通路上依次设置的直流电源模块、电源合成电路和电源分离电路。所述直流电源模块设置在解调单元或室内隔离器中，连接到电源合成电路，用于为计轴室外设备提供直流电源；电源合成电路设置在隔离器或解调单元中，一端与轨道电路信号电缆连接，另一端与直流电源模块连接，用于将直流电源模块提供的电源加载到轨道电路信号电缆上；轨道电路信号电缆连接电源合成电路和电源分离电路，用于传输直流电源；电源分离电路设置在室外隔离器中，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接放大调制单元，用将直流电源从轨道电路信号电缆上分离出来，提供给放大调制单元以及车轮传感器使用。关于直流电源模块，还可以是其它独立的直流电源，只要能够通过电源合成电路和轨道电路信号电缆传输给计轴室外设备使用即可。

如图4所示，所述的电源合成电路由第三电感L3和第二电容C2构成，第三电感L3与第二电容C2的一端并联后形成公共端接入轨道电路信号电缆，第三电感L3的另一端作为直流电源的通路端连接解调单元的直流电源模块，第二电容C2的另一端作为计轴载频信号的通路端连接解调单元的解调电路；第二电容C2=10uF，第三电感L3=20mH。第三电感L3用于通过直流电源并阻止计轴载频信号通过，第二电容C2用于通过计轴载频信号并阻止直流电源通过。

如图4所示，所述的电源分离电路由第三电感L3和第二电容C2构成，第三电感L3与第二电容C2的一端并联后形成公共端接入轨道电路信号电缆，第三电感L3的另一端作为直流电源的通路端连接放大调制单元，第二电容C2的另一端作为计轴载频信号的通路端连接到放大调制单元；第二电容C2=10uF，第三电感L3=20mH。第三电感L3用于通过直流电源并阻止计轴载频信号通过，第二电容C2用于通过计轴载频信号并阻止直流电源通过。

如图4所示，所述的室外隔离器中包括第一计轴移频电路，一端与轨道电路信号电缆相连接，另一端连接放大调制电路，用于将计轴载频信号从放大调制单元加载到轨道电路信号电缆上传输，并且隔离轨道电路信号进入放大调制单元。第一移频电路的频率设置与计轴载频信号频率相对应，一般优选为20-100KHz，但是区别于轨道电路信号频率（1700-2600Hz）；计轴载频信号能够顺利的通过第一移频电路，但是轨道电路信号不能通过第一移频电路。

如图4所示，所述的室内隔离器中还包括第二移频电路，一端与轨道电路信号电缆相连接，另一端与解调单元连接，用于将计轴载频信号从轨道电路信号电缆分离后传输到解调单元，并隔离轨道电路信号进入解调单元。第二移频电路的频率设置与计轴载频信号频率相对应，一般为20-100KHz，但是区别于轨道电路信号频率（1700-2600Hz），因此，计轴载频信号能够顺利的通过第二移频电路，但是轨道电路信号不能通过第二移频电路。

如图4所示，所述的第一计轴移频电路由第一电容C1与第一电感L1并联后与第二电感L2串联构成；第一电容C1与第一电感L1组成并联谐振电路，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接第二电感L2；第二电感L2的另一端连接放大调制单元；第一移频电路的频率选择与计轴载频频率相对应，用于通过计轴载频信号，其中第一电感L1=100mH，第一电容C1=63.3nF，第二电感L2用于阻止轨道电路信号通过，其中第二电感L2=292uH。

如图4所示，所述的第二计轴移频电路由第一电容C1与第一电感L1并联后与第二电感L2串联构成；第一电容C1与第一电感L1组成并联谐振电路，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接第二电感L2；第二电感L2的另一端连接解调单元；第二移频电路的频率选择与计轴载频频率相对应，用于通过计轴载频信号，其中第一电感L1=100mH，第一电容C1=63.3nF，第二电感L2用于阻止轨道电路信号通过，其中第二电感L2=292uH。

如图4所示，所述室内隔离器中还包括计轴高频隔离电路，设置于轨道电路信号电缆与轨道电路室内设备之间，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室内设备，用于隔离计轴载频信号进入轨道电路室内设备。计轴高频隔离电路的频率设置于轨道电路信号频率相对应，但区别于计轴载频信号频率，因此，轨道电路信号能顺利通过计轴高频隔离电路，而计轴载频信号不能通过计轴高频隔离电路，从而阻止计轴载频信号进入轨道电路室内设备。

所述室外隔离器中还包括计轴高频隔离电路，设置于轨道电路信号电缆与轨道电路室外设备之间，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室外设备，用于隔离计轴载频信号进入轨道电路室外设备。计轴高频隔离电路的频率设置于轨道电路信号频率相对应，但区别于计轴载频信号频率，因此，轨道电路信号能顺利通过计轴高频隔离电路，而计轴载频信号不能通过计轴高频隔离电路，从而阻止计轴载频信号进入轨道电路室外设备。

如图4所示，所述的计轴高频隔离电路由两个谐振电路串联在轨道电路信号电缆与轨道电路室内设备之间；其中一个谐振电路由第四电感L4和第四电容C4并联构成谐振电路，谐振频率与轨道电路信号频率1700-2000HZ相对应，用于阻止计轴载频信号通过并允许轨道电路信号通过，其中第四电感L4=0.5mH，C5=32nF；另一个谐振电路由第五电感L5与第五电容C5并联构成谐振电路，谐振频率与轨道电路信号频率2200-2600相对应，阻止计轴载频信号通过并允许轨道电路信号通过，其中第五电感L5=0.5mH，第五电容C5=32nF；两个谐振电路串联在轨道电路信号电缆与轨道电路设备之间，阻止计轴载频信号通过，分别通过不同频率（1700,2000,2300,2600HZ）的轨道电路信号。轨道电路设备可以是轨道电路室内设备或轨道电路室外设备。

如图2、3、4所示，所述的室外隔离器中还包括第一隔直单元，设置于轨道电路信号电缆与计轴室外设备之间，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室外设备，用隔离直流电源进入轨道电路室外设备；所述室内隔离器中还包括第二隔直单元，设置于轨道电路信号电缆与计轴高频电路或计轴室内设备之间，一端连接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室内设备或者高频隔离电路，用于离直流电源进入轨道电路室外设备。第一隔直单元和第二隔直单元，用于隔离直流电源进入轨道电路设备，但允许轨道电路信号顺利通过到达轨道电路设备。所述隔直单元为隔直电容C，隔直电容C的容量选择为50uF。

如图4所示，所述解调单元包括直流电源模块和解调电路，直流电源模块用于产生直流电源并接入室内隔离器中的电源通路端，给计轴室外设备提供电源，解调电路连接室内隔离器，用于还原计轴载频信号为计轴直流电压脉冲信号，提供给计轴主机处理。

如图4所示，放大调制单元包括依次设置的直流电源电路、调制电路和放大电路，直流电源电路连接室外隔离器中电源分离电路的电源通路端，并输出电源给解调电路、放大电路和车轮传感器，调制电路连接室外隔离器和放大电路，放大电路连接车轮传感器；放大调制电路将车轮传感器送来的直流电压脉冲信号进行放大，调制电路将计轴直流电压脉冲信号调制为计轴载频信号，由室外隔离器经轨道电路信号电缆送至室内处理。

本发明所述的轨道电路信号电缆为SPT数字信号电缆，当然，也可以选择任何适合轨道电路信号传输的电缆。

Claims (9)

1.一种新型计轴系统，包括安装在钢轨上检测列车车轮的车轮传感器和处理车轮传感器信号并输出区段空闲或占用信号的计轴主机，其特征在于：

还包括依次设置于车轮传感器与计轴主机之间的信号线路上的放大调制单元、室外隔离器、轨道电路信号电缆、室内隔离器和解调单元；

所述放大调制单元用于将车轮传感器产生的直流电压脉冲信号放大和调制成适合轨道电路信号电缆传送；

所述室外隔离器，用于将调制后的计轴载频信号加载到轨道电路信号电缆上；

所述轨道电路信号电缆用于传输计轴载频信号；

所述室内隔离器用于将所述计轴载频信号从轨道电路信号电缆分离；

所述解调单元用于将分离出的计轴载频信号还原为直流电压脉冲信号；

所述的室外隔离器中设置有第一计轴移频电路，所述的室内隔离器中设置有第二计轴移频电路；

所述第一和第二计轴移频电路的频率设置与计轴载频频率相对应，用于通过计轴载频信号，并阻止轨道电路信号通过。

2.根据权利要求1所述的新型计轴系统，其特征在于：还包括在计轴主机与车轮传感器信号通路上依次设置的直流电源模块、电源合成电路和电源分离电路；

所述直流电源模块用于提供直流电源给计轴室外设备；

所述电源合成电路用于加载直流电源模块电源到轨道电路信号电缆上；

所述轨道电路信号电缆用于传输直流电源；

所述电源分离电路用于从轨道电路信号电缆上分离直流电源。

3.根据权利要求1所述的新型计轴系统，其特征在于：所述室内隔离器中还设置有计轴高频隔离电路，用于隔离计轴载频信号进入室内轨道电路设备。

4.根据权利要求1所述的新型计轴系统，其特征在于：所述室外隔离器中还设置有计轴高频隔离电路，用于隔离计轴载频信号进入室外轨道电路设备。

5.根据权利要求1所述的新型计轴系统，其特征在于：所述的室外隔离器中设置有第一隔直单元，用于隔离直流电源进入轨道电路室外设备；所述室内隔离器中设置有第二隔直单元，用于隔离直流电源进入轨道电路室内设备。

6.根据权利要求5所述的新型计轴系统，其特征在于：所述第一隔直单元和第二隔直单元为隔直电容（C）。

7.根据权利要求1所述的新型计轴系统，其特征在于：所述的第一计轴移频电路和第二计轴移频电路为第一电容(C1)与第一电感(L1)并联后一端接轨道电路信号电缆，另一端与第二电感（L2）连接，设置在第一计轴移频电路中的第二电感（L2）另一端接放大调制单元，设置在第二计轴移频电路中的第二电感（L2）另一端连接解调单元。

8.根据权利要求2所述的新型计轴系统，其特征在于：所述的电源合成电路由第三电感（L3）的一端与第二电容（C2）的一端并接构成公共端连接轨道电路信号电缆，第三电感（L3）的另一端连接室内隔离器或解调单元中的直流电源模块，第二电容（C2）的另一端连接解调单元中的解调电路；所述的电源分离电路由第三电感（L3）的一端与第二电容（C2）的一端并接构成公共端接入轨道电路信号电缆，第三电感（L3）的另一端连接室外隔离器或放大调制单元的直流电源模块，第二电容（C2）的另一端连接放大调制单元中的调制电路。

9.根据权利要求3或4所述的新型计轴系统，其特征在于：所述的计轴高频隔离电路由第四电感（L4）与第四电容（C4）并联后一端接轨道电路信号电缆，另一端连接轨道电路室内设备，和第五电感（L5）与第五电容（C5）并联后一端接轨道电路信号线缆，另一端连接轨道电路室内设备构成。