CN114088433A - 一种轨道电路模拟负载设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轨道电路模拟负载设备，包含：与MCU控制单元信号连接的轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元、轨道电路信号模拟单元；轨道电路信号切换单元基于MCU控制单元发送的指令信号，从第一、第二轨道电路信号中选取一个提供给轨道电路信号模拟单元；局部电路信号切换单元基于指令信号从第一、第二局部电路信号中选取一个提供给外部的电子接收器；轨道电路信号模拟单元基于指令信号，对轨道电信号切换单元选取的第一或第二轨道电路信号进行分压，生成对应幅值的轨道电路分压信号并提供给电子接收器。本发明能够模拟多种轨道设备的电压幅值，并能与电子接收器配合搭建铁路运行测试的实验环境。
Description
技术领域
本发明涉及轨道电路模拟试验技术领域，特别涉及一种轨道电路模拟负载设备。
背景技术
轨道电路作为铁路轨道电路领域中的关键设备，用于检测钢轨的占用、空闲状态。目前的轨道电路主要包含25HZ相敏轨道电路、50HZ相敏轨道电路、480轨道电路。
传统的方法利用25HZ相敏轨道电路电子接收器采集外部轨道信号(频率为25HZ)，通过比较该轨道信号的电压值、轨道信号与局部信号的相位差(正常相位差为90°)判断轨道状态。或者利用50HZ相敏轨道电路电子接收器采集外部轨道信号(频率为50HZ)，通过比较该轨道信号电压值、该轨道信号与局部信号的相位差(正常相位差为0°)判断轨道状态。或者利用480轨道电路电子接收器采集外部轨道信号(频率为50HZ)，通过比较该轨道信号电压值判断轨道状态。
随着电子技术的发展，轨道电路接收装置已经实现了电子化，替代了老式的二元二位继电器。目前普遍采用的轨道电路接收装置为全电子接收器，用于实现多个区段的轨道电路状态采集。电子接收器在投入使用前，通常需要对其进行多次试验，判断其工作的可靠性。同时还需要根据电子接收器采集的轨道电路信号来进行一些铁路运行测试，测试时需要不同幅值的轨道电路信号。轨道电路信号通常由轨道设备生成，例如送端变压器，受端变压器，电阻器，钢轨和匹配单元等。通过实际的轨道电路设备搭建铁路运行测试的实验环境，不仅搭建复杂，还需要消耗大量的人力物力。所以设计一款电子接收器测试用的、能够模拟多种轨道电路负载电压的设备是很必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种轨道电路模拟负载设备，能够模拟多种轨道设备不同幅值的电压信号，并与电子接收器配合，搭建铁路运行测试的实验环境。
本发明提供一种轨道电路模拟负载设备，包含：与MCU控制单元信号连接的轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元、轨道电路信号模拟单元；
所述轨道电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一、第二轨道电路信号，其基于所述MCU控制单元发送的指令信号，从所述第一、第二轨道电路信号中选取一个提供给轨道电路信号模拟单元；
所述局部电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一、第二局部电路信号，其基于所述指令信号从所述第一、第二局部电路信号中选取一个提供给外部的电子接收器；
所述轨道电路信号模拟单元还电性连接轨道电信号切换单元、电子接收器的输入端，其基于所述指令信号，对轨道电信号切换单元选取的第一或第二轨道电路信号进行分压，生成对应幅值的轨道电路分压信号并提供给电子接收器。
可选的，第一轨道电路信号的电压为220V，频率为25HZ；第二轨道路电路信号的电压为220V，频率为50HZ；第一局部电路信号的电压为110V，频率为25HZ；第二局部电路信号的电压为110V，频率为50HZ。
可选的，轨道电路信号切换单元包含：第一继电器，其包含线圈K1，开关a1、b1；开关b1第一端电性连接第一轨道电路信号，开关a1第一端电性连接第二轨道电路信号，开关b1第二端、开关a1第二端电性连接轨道电路模拟单元的输入端；所述线圈K1电性连接MCU控制单元的第一引脚；开关a1、b1中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元基于所述指令信号控制所述第一引脚向线圈K1输出高电平信号，改变开关a1、b1的通断状态。
可选的，局部电路信号切换单元包含：第二继电器，其包含线圈K2，开关a2、b2；开关b2第一端电性连接第一局部电路信号，开关a2第一端电性连接第二局部电路信号，开关b2第二端、开关a2第二端电性连接电子接收器的输入端；所述线圈K2电性连接MCU控制单元的第二引脚；开关a2、b2中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元基于所述指令信号控制所述第二引脚向线圈K2输出高电平信号，改变开关a2、b2的通断状态。
可选的，轨道电路信号模拟单元包含：第三至第N继电器，以及依序串联连接的电阻R1～RN；其中，第i继电器包含线圈Ki及开关ai，i∈[3,N]；线圈Ki电性连接MCU控制单元的第i引脚；开关ai并联连接电阻Ri-2；电阻R1第一端电性连接开关b1第二端、开关a1第二端，电阻R1第二端电性连接电阻R2第一端；通过电阻RN两端输出所述轨道电路分压信号；基于所述指令信号，MCU控制单元第三至第N引脚中的一个或多个分别向对应线圈输出高电平电信号，实现吸合对应的开关。
可选的，所述轨道电路模拟负载设备还包含手动切换单元，其包含手动开关s1～s4；手动开关s1电性连接在第一轨道电路信号与电阻R1第一端之间；手动开关s2电性连接在第二轨道电路信号与电阻R1第一端之间；手动开关s3电性连接在第一局部电路信号与电子接收器的输入端之间；手动开关s4电性连接在第二局部电路信号与电子接收器的输入端之间。
可选的，所述轨道电路模拟负载设备还包含HMI单元，其信号连接MCU控制单元，用于可视化的显示轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元的选取结果。
可选的，所述轨道电路模拟负载设备还包含通信单元，其信号连接设置在外部控制器与MCU控制单元之间，用于将外部控制器的所述指令信号发送给MCU控制单元。
可选的，所述轨道电路模拟负载设备还包含轨道电路信号输出接口、局部电路信号输出接口；轨道电路信号模拟单元通过所述轨道信号输出接口，向电子接收器提供所述轨道电路分压信号；局部电路信号切换单元通过所述局部电路信号输出接口，向电子接收器提供第一局部电路信号、第二局部电路信号。
可选的，所述轨道电路模拟负载设备还包含电源模块，用于为MCU控制单元提供工作电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的轨道电路模拟负载设备不需要通过实际的轨道设备来产生各种幅值的轨道设备电信号；并可以通过手动切换模块、通信单元实现本地、远程控制输出的轨道电路信号、局部电路信号类型、轨道电路分压信号的幅值。本发明能够模拟多种轨道设备的电压幅值，并能与电子接收器配合搭建铁路运行测试的实验环境。本发明占用空间小，成本低，便于维护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明的轨道电路模拟负载设备示意图；
图2为本发明实施例中，轨道电路信号模拟单元示意图；
图3为本发明实施例中，轨道电路信号模拟单元产生的不同幅值输出轨道电路分压信号的真值表；
11、第一轨道电路信号；12、第二轨道电路信号；13、第一局部电路信号；14、第二局部电路信号；
2、轨道电路信号模拟单元；3、MCU控制单元；4、通信单元；5、外部控制器；6、电子接收器；7、HMI单元；81、轨道电路信号输出接口；82、局部电路信号输出接口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供一种轨道电路模拟负载设备，如图1所示，包含：与MCU控制单元3信号连接的轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元、轨道电路信号模拟单元2、HMI单元7、通信单元4，以及轨道电路信号数据接口81、局部电路信号输出接口82、电源模块。
所述轨道电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一轨道电路信号11、第二轨道电路信号12，轨道电路信号切换单元的输出端电性连接轨道电路信号模拟单元2。轨道电路信号切换单元基于MCU控制单元3发送的指令信号，从所述第一轨道电路信号11、第二轨道电路信号12中选取一个提供给轨道电路信号模拟单元2。本发明实施例中，第一轨道电路信号11的电压为220V，频率为25HZ；第二轨道路电路信号的电压为220V，频率为50HZ；
如图1所示，轨道电路信号切换单元包含：第一继电器，其包含线圈K1，开关a1、b1；开关b1第一端电性连接第一轨道电路信号11，开关a1第一端电性连接第二轨道电路信号12，开关b1第二端、开关a1第二端电性连接轨道电路模拟单元的输入端；所述线圈K1电性连接MCU控制单元3的第一引脚；开关a1、b1中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元3基于所述指令信号控制所述第一引脚向线圈K1输出高电平信号，改变开关a1、b1的通断状态。本发明的实施例中，当线圈K1通电时，开关a1吸合且开关b1断开。
所述局部电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一局部电路信号13、第二局部电路信号14，局部电路信号切换单元的输入端电性连接局部电路信号输出接口82。局部电路信号切换单元基于所述指令信号，从所述第一局部电路信号13、第二局部电路信号14中选取一个，并通过局部电路信号输出接口82将选取的一个局部电路信号提供给外部的电子接收器6。本发明实施例中，第一局部电路信号13的电压为110V，频率为25HZ；第二局部电路信号14的电压为110V，频率为50HZ。
本发明的实施例中，当轨道电路信号切换单元选取第一轨道电路信号11时，局部电路信号切换单元同时选取第一局部电路信号13；当轨道电路信号切换单元选取第二轨道电路信号12时，局部电路信号切换单元同时选取第二局部电路信号14。
如图1所示，局部电路信号切换单元包含：第二继电器，其包含线圈K2，开关a2、b2；开关b2第一端电性连接第一局部电路信号13，开关a2第一端电性连接第二局部电路信号14，开关b2第二端、开关a2第二端电性连接电子接收器6的输入端；所述线圈K2电性连接MCU控制单元3的第二引脚；开关a2、b2中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元3基于所述指令信号控制第二引脚向线圈K2输出高电平信号，改变开关a2、b2的通断状态。本发明的实施例中，当线圈K2通电时，开关a2吸合且开关b2断开。
所述轨道电路信号模拟单元2电性连接轨道电信号切换单元、轨道电路信号数据接口81、所述MCU控制单元3。轨道电路信号模拟单元2基于MCU控制单元3的指令信号，对轨道电路信号切换单元选取的第一或第二轨道电路信号12进行分压，生成对应幅值的轨道电路分压信号并通过轨道电路信号数据接口81提供给电子接收器6。
例如，当轨道电路信号切换单元选取第一轨道电路信号11后，通过轨道电路信号模拟单元2根据对应的指令信号，将220V、25HZ的电信号分压为30V、25HZ(此仅作为示例，不作为本发明的限制)的电信号，并将该30V、25HZ的电信号通过轨道电路信号数据接口81提供给电子接收器6。或者，当轨道电路信号切换单元选取第二轨道电路信号12后，通过轨道电路信号模拟单元2根据对应的指令信号，将220V、50HZ的电信号分压为38V、50HZ(此仅作为示例，不作为本发明的限制)的电信号，并将该38V、50HZ的电信号通过轨道电路信号数据接口81提供给电子接收器6。
如图1、图2所示，轨道电路信号模拟单元2包含：第三至第N继电器，以及依序串联连接的电阻R1～RN；本发明的实施例中，N＝5(此仅作为示例，不作为本发明的限制)。其中，第i继电器包含线圈Ki及开关ai，其中i∈[3,N]。如图2所示，开关ai并联连接电阻Ri-2；电阻R1第一端电性连接开关b1第二端、开关a1第二端；电阻R1第二端电性连接电阻R2第一端。通过电阻RN两端输出所述轨道电路分压信号。基于所述指令信号，MCU控制单元3的第三至第N引脚中的一个或多个分别向对应的线圈输出高电平电信号，实现吸合对应的开关。
图3为轨道电路信号模拟单元2产生的不同幅值输出轨道电路分压信号的真值表，该真值表示出了开关a3～aN的吸合/断开状态(真值表中“1”表示吸合、“0”表示断开)与轨道电路分压信号电压幅值的关系。需要说明的是，图3中的各个电压幅值仅作为示例，不作为本发明的限制。通过设置电阻R1～RN的具体电阻值，以及控制开关a3～aN的吸合/断开状态，实现输出对应轨道电路信号的轨道电路分压信号，且该轨道电路分压信号的幅值满足实际需求。
所述手动切换单元包含手动开关s1～s4(图中未示出)。手动开关s1电性连接在第一轨道电路信号11与电阻R1第一端之间；手动开关s2电性连接在第二轨道电路信号12与电阻R1第一端之间；手动开关s3电性连接在第一局部电路信号13与电子接收器6的输入端之间；手动开关s4电性连接在第二局部电路信号14与电子接收器6的输入端之间。通过手动切换单元实现本地控制输出轨道电路信号、局部电路信号的类型。
所述HMI单元7信号连接MCU控制单元3，用于可视化的显示轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元的选取结果，以及轨道电路模拟单元中各开关的通断状态。
所述通信单元4信号连接设置在外部控制器5与MCU控制单元3之间，用于将外部控制器5的指令信号发送给MCU控制单元3。
所述电源模块用于为MCU控制单元3提供工作电能。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的轨道电路模拟负载设备不需要通过实际的轨道设备来产生各种幅值的轨道设备电信号；并可以通过手动切换模块、通信单元4实现本地、远程控制输出的轨道电路信号、局部电路信号类型。本发明能够模拟多种轨道设备的电压幅值，并能与电子接收器6配合搭建铁路运行测试的实验环境。本发明占用空间小，成本低，便于维护。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种轨道电路模拟负载设备，其特征在于，包含：与MCU控制单元信号连接的轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元、轨道电路信号模拟单元；
所述轨道电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一、第二轨道电路信号，其基于所述MCU控制单元发送的指令信号，从所述第一、第二轨道电路信号中选取一个提供给轨道电路信号模拟单元；
所述局部电路信号切换单元的输入端电性连接外部的第一、第二局部电路信号，其基于所述指令信号从所述第一、第二局部电路信号中选取一个提供给外部的电子接收器；
所述轨道电路信号模拟单元还电性连接轨道电信号切换单元、电子接收器的输入端，其基于所述指令信号，对轨道电信号切换单元选取的第一或第二轨道电路信号进行分压，生成对应幅值的轨道电路分压信号并提供给电子接收器。
2.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，第一轨道电路信号的电压为220V，频率为25HZ；第二轨道路电路信号的电压为220V，频率为50HZ；第一局部电路信号的电压为110V，频率为25HZ；第二局部电路信号的电压为110V，频率为50HZ。
3.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，轨道电路信号切换单元包含：第一继电器，其包含线圈K1，开关a1、b1；开关b1第一端电性连接第一轨道电路信号，开关a1第一端电性连接第二轨道电路信号，开关b1第二端、开关a1第二端电性连接轨道电路模拟单元的输入端；所述线圈K1电性连接MCU控制单元的第一引脚；开关a1、b1中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元基于所述指令信号控制所述第一引脚向线圈K1输出高电平信号，改变开关a1、b1的通断状态。
4.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，局部电路信号切换单元包含：第二继电器，其包含线圈K2，开关a2、b2；开关b2第一端电性连接第一局部电路信号，开关a2第一端电性连接第二局部电路信号，开关b2第二端、开关a2第二端电性连接电子接收器的输入端；所述线圈K2电性连接MCU控制单元的第二引脚；开关a2、b2中的一个为常开开关，另一个为常闭开关；MCU控制单元基于所述指令信号控制所述第二引脚向线圈K2输出高电平信号，改变开关a2、b2的通断状态。
5.如权利要求3所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，轨道电路信号模拟单元包含：第三至第N继电器，以及依序串联连接的电阻R1～RN；其中，第i继电器包含线圈Ki及开关ai，i∈[3,N]；线圈Ki电性连接MCU控制单元的第i引脚；开关ai并联连接电阻Ri-2；电阻R1第一端电性连接开关b1第二端、开关a1第二端，电阻R1第二端电性连接电阻R2第一端；通过电阻RN两端输出所述轨道电路分压信号；基于所述指令信号，MCU控制单元第三至第N引脚中的一个或多个分别向对应线圈输出高电平电信号，实现吸合对应的开关。
6.如权利要求5所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，还包含手动切换单元，其包含手动开关s1～s4；手动开关s1电性连接在第一轨道电路信号与电阻R1第一端之间；手动开关s2电性连接在第二轨道电路信号与电阻R1第一端之间；手动开关s3电性连接在第一局部电路信号与电子接收器的输入端之间；手动开关s4电性连接在第二局部电路信号与电子接收器的输入端之间。
7.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，还包含HMI单元，其信号连接MCU控制单元，用于可视化的显示轨道电路信号切换单元、局部电路信号切换单元的选取结果。
8.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，还包含通信单元，其信号连接设置在外部控制器与MCU控制单元之间，用于将外部控制器的所述指令信号发送给MCU控制单元。
9.如权利要求1所述的轨道电路模拟负载设备，其特征在于，还包含轨道电路信号输出接口、局部电路信号输出接口；轨道电路信号模拟单元通过所述轨道信号输出接口，向电子接收器提供所述轨道电路分压信号；局部电路信号切换单元通过所述局部电路信号输出接口，向电子接收器提供第一局部电路信号、第二局部电路信号。
10.如权利要求1所述轨道电路模拟负载设备，其特征在于，还包含电源模块，用于为MCU控制单元提供工作电能。
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