CN1153121A - 铁路彩色光信号装置的控制系统 - Google Patents
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Abstract
一个控制系统，其中中心控制站(4)通过双极电缆(9)至少连接到一个外围站(7)，铁路信号(11)设置三个分别为红色、黄色和绿色的光源(13r、13y、13g)，它们由白炽灯得到。中心站(4)装有信号发生器(18)，它能够把周期交流信号输向电缆(9)，它的频率(F1、F2、F3)可以在三个不同的频率(F1、F2、F3)中间选择，它们每个相应于外围站(7)的各自的带通滤波器(31、32、33)的中心频率。
Description
本发明涉及铁路彩色光信号装置的控制系统。
已知控制系统，在那里一个中心站能够至少控制一个信号装置，该信号装置至少装备有第一和第二光源(通常有不同的颜色，例如绿色和红色)，当接通时，能够分别传送空/占轨道信号。
在已知的系统中，每个光源通常由一个白炽灯得到，白炽灯由各自的双股电缆供电，电缆传输用于上述光源的电源电压。
这就是为什么每个信号装置由从中心站延伸到信号装置的多极电缆供电。每个多极电缆包括一些双股电缆，双股电缆的数量是包括在铁路信号装置中的光源数量的两倍。已知系统的主要缺点是多极电缆的使用，在这方面多极电缆很昂贵、相当笨重并且安装困难。
此外，电流漏泄可以在属于同样的电缆的双股电缆之间发生，因此导致光源的错误打开，光源不由中心站供电。
本发明的目的是铁路彩色光信号装置的控制系统的具体化，它可以克服已知系统的缺点。
根据本发明的铁路彩色光信号装置的控制系统，包括：
至少一个中心控制站；
至少一个外围站；
至少一个从上述的中心控制站延伸到上述的外围站的电缆；
至少一个与上述的外围站相配合的信号装置；
上述的信号装置至少设置当接通时能够表示铁路车辆前进的第一状态的第一光源和当接通时能够表示铁路车辆前进的第二状态的第二光源，其特征在于上述的中心控制站包括能够产生输送到上述的电缆的周期交流信号的信号发生装置；
上述的信号发生装置能够根据至少一个远距离控制交替地产生至少具有第一输出频率或具有第二输出频率的上述的信号；
上述的外围站至少包括能够接收来自上述的电缆的信号并且为上述的第一光源供电的第一带通滤波器；
上述的第一带通滤波器有基本上等于上述的第一频率的中心频率；并且
上述的外围站还包括能够接收来自上述的电缆的信号并且为上述的第二光源供电的第二带通滤波器；
上述的第二带通滤波器有基本上等于上述的第二频率的中心频率。
通过一个非限制的例子，参照附图，将更好地叙述本发明，附图中：
图1表示根据本发明的铁路光信号装置的控制系统的示意图；
图2表示根据本发明的系统的一些参数的曲线图；
图3表示图1系统的另一个实施例；和
图4表示图1和3的控制系统的详图。
参照图1，图中用数字1，以它的整体，表示铁路信号装置的控制系统。
系统1至少包括一个中心控制站4，它通过双极电缆9至少与一个外围站7连通，电缆9可以延续几公里长。
此外每个外围站7与各自的铁路信号装置11(铁路信号)连接。
在这里叙述的实施例中，为了简便起见，外围站7以相对于信号装置11分开的装置表示；显然，站7的元件也可以安放在铁路信号11的外壳中。
在图1所示的实施例中，铁路信号11装有三个光源(由白炽灯方便地构成)13g、13y和13r。光源13g、13y和13r安放在封闭的壳15(示意地表示)内并且与各自的滤光镜(未表示)结合以产生各自的绿色、黄色和红色的光线。为了简单起见，在下面说明书中，绿色、黄色或红色光源标记将分别成为光源13g、13y和13r。
红色光线的发射对应于铁路车辆的第一前进状态，例如，占轨和车辆停止，绿色光线对应于铁路车辆的第二前进状态，例如空轨和前进。黄色光线可以对应于减速信号(例如，由于下一个信号装置是红色的)。
中心站4可以安放在铁路车站(未表示)的控制室(未表示)内而外围站7可以设置在铁路车站的服务区域(未表示)内，电缆9沿服务区域延伸。
中心站4包括能够输出方波周期交流信号S的信号发生器18。
特别是，信号S可以有三种不同的频率F1、F2、F3，例如分别等于250Hz、364Hz和556Hz。根据信号发生器18的控制输入端20处的代码D的数字值选择信号S输出频率。
例如，关于第一数字代码D1，在那里可以产生具有频率F1＝250Hz的信号，关于第二数字代码D2，在那里可以产生具有频率F2＝364Hz的信号，而关于第三数字代码D3，在那里可以产生具有频率F3＝556Hz的信号。
此外中心站4包括功率放大器22，它在其输入端接收由信号发生器18产生的信号S，并且把输出信号送到按照变压器25的初级绕组方便地得到的升压器。变压器25的次级绕组连通双极电缆9的输入端接头9a。
变压器25有1∶3的电压比并且能够增大放大器22输出端的交流信号(约50伏)，把具有约150伏电压的方波控制信号转送到电缆9。
放大器22有启动输入端27(ENABLE)，它的功用以后将详细说明。
外围站7包括降压装置，它由变压器29方便地构成，变压器29的初级绕组连通双极电缆9的输出端接头9b。变压器29有10∶1的电压比。
此外外围站7包括三个带通滤波器31、32和33，它们装有各自的输入端31a、32a、33a，这些输入端连通变压器29的次级绕组的第一输出端接头34。带通滤波器31、32和33的输出端31b、32b和33b分别连通白炽灯13r、13y、13g(分别为红色、黄色和绿色)的第一接头13r′、13y′、13g′。
白炽灯13r、13y、13g有第二接头13r＂、13y＂、13g＂，它们通过电源线35连通变压器29的次级绕组的第二输出端接头40。
滤波器31包括线圈37，线圈37的第一接头连通输入端31a而第二接头连通电容器38的第一接头。此外电容器38设置第二接头，它连接到电阻器39的第一接头，电阻39的第二接头连通输出端31b。
在这里所叙述的实施例中，线圈37有33mH的电感值而电容器38有约12微法的电容。
滤波器32包括线圈41，它的第一接头连通输入端32a而第二接头连通电容器42的第一接头。电容器42的第二接头连接到电阻器43的第一接头，电阻器43的第二接头连通输出端32b。
在这里所叙述的实施例中，线圈41有33mH的电感值而电容器42有约6微法的电容。
滤波器33包括线圈45，它的第一接头连通输入端33a而第二接头连通电容器46的第一接头。电容器46的第二接头连接到电阻器47的第一接头，电阻器47的第二接头连通输出端33b。
在这里所叙述的实施例中，线圈45有33mH的电感值而电容器46有约2微法的电容。电阻器39、43和47有几欧姆的电阻并且用来校准滤波器31、32、33，起着灯13r、13y和13g的电阻的作用。
滤波器31(供给红色光源)有约等于250Hz的中心频率，滤波器33(供给黄色光源)有约等于364Hz的中心频率而滤波器32(供给绿色光源)有约等于55bHz的中心频率。
图2中表示出(近似地)滤波器31、32和33的传递函数H1、H2和H3。
中心站4配合监控电路50(在下文详细叙述)，它控制信号发生器18和功率放大器22并且通过线路52接收在放大器22输出端获得的放大的基准输入信号S。
使用中，当必须产生占轨信号时，电路50把数字代码D1供给(远距离控制)信号发生器18。因此，信号发生器18产生具有250Hz的频率F1的方波信号，此外该方波信号由于其通过放大器22放大和通过变压器25电压升高被送向电缆9。控制信号通过变压器29降压而且方波信号S1以250Hz的频率和约15伏的电压值被送到滤波器31、32和33。
信号S1穿过滤波器31，它用上述的信号S1的频率值(250Hz)调谐；照这样，电流ir(在所叙述的实施例中约等于1.63安)流过白炽灯13r，使灯13r打开(红色光源接通)。
滤波器32和33对于信号S1具有高阻抗值，而且流过灯13y和13g的电流iy和ig(在所叙述实施例中分别约等于0.31和0.11安)不足以打开它们各自的黄色和绿色光源。
当必须产生减速信号时，电路50把数字代码D2供给信号发生器18，该信号发生器18产生具有364Hz的频率F2的方波信号。
因此方波信号S2以364Hz的频率和约15伏的电压值被传送到滤波器31、32和33。
信号S2穿过滤波器32，它用上述的信号S2的频率值(364Hz)调谐，而且电流iy(在所叙述的实施例中约等于1.63安)流过白炽灯13y的灯丝(未表示)，使灯13y打开(黄色光源接通)。
滤波器31和33对于364Hz的信号S2具有高阻抗值，而且流过灯13r和13g的电流ir和ig(在所叙述的实施例中分别约等于0.4和0.16安)不足以打开它们各自的红色和绿色光源。
当必须产生空轨信号时，电路50把数字代码D3供给信号发生器18，该信号发生器18产生具有556Hz的频率F3的方波信号。因此方波信号S3以556Hz的频率和约15伏的电压值被输送到滤波器31、32和33。
信号S3穿过滤波器33，它用上述的信号S3的频率值(556Hz)调谐，而且电流ig(在所叙述的实施例中约等于1.62安)流过白炽灯13g的灯丝(未表示)，使灯13g打开(绿色光源接通)。
滤波器31和32对于信号S3具有高阻抗值，而且流过灯13r和13y的电流ir和iy(在所叙述的实施例中分别约等于0.17和0.24安)不足以打开它们各自的红色和黄色光源。
根据上述，本发明的优点显然突出，铁路信号11的控制通过一根单个的双极电缆9来实现，电缆9既不昂贵又不苯重也不难安装。此外，由于沿具有双极型式的电缆9漏泄，无信号错误是可能的。
此外，根据本发明的系统是安全型的，即，倘若出故障，系统产生像能够阻止车辆沿铁路轨道行进这样的信号。
系统1的可能的故障可以是滤波器31、32、33的电容器38、42、46的损坏，从面导致上述的电容器38、42 46的电容减少(根据众所周知的物理原因，电容器电容增加不会发生进一步损坏相关的元件)。
电容的减少相当于各自的滤波器的中心频率增加；这样，滤波器31、32、33的传递函数H1、H2、H3(图2)可以向较高频率移动(由号码Hd1、Hd2、Hd3表示的位置)。这就是为什么滤波器传递函数会移动到邻接那里的传递函数的频率范围而且相对于另一个滤波器，可通过沿轨迹相关的移动来打开代表更多限制条件特征的光源。
例如，在364Hz的信号(黄色光源接通)和滤波器31的电容器强烈损坏都出现时，传递函数H1移动到传递函数H2的附近而且红色光源被启动(占轨)。
在556Hz的信号(绿色光源接通)和滤波器32的电容器强烈损坏都出现时，传递函数H2移动到传递函数H3的附近而且黄色光源被启动(减速)。
在556Hz的信号(绿色光源接通)和滤波器33的电容器强烈损坏都出现时，传递函数H3向较高频率移动而且绿色源被关闭。
倘若电容器38、42、46短路，各自的带通滤波器31、32、33不能够再谐振而且线圈37、41、45直接插入变压器29的次级绕组和白炽灯13r、13y、13g之间。在这样的情况下，线圈37、41、45便于电流ir、iy、ig流过，这样的电流不足以打开各自的白炽灯13r、13y、13g。
例如，在250Hz的信号(红色光源接通)和电容器46短路都出现时，线圈45直接插入变压器29的次级组和白炽灯13g之间。
在250Hz的频率下，线圈45有这样的阻抗值，以致于流过上述的线圈45(而且，因此也流过灯13g)的电流低于灯13g的启动电流(约0.6安)。
倘若电容器38、42、46损坏(断路)，变压器29的次级绕组和白炽灯13r、13y、13g相互断开。这种情况，白炽灯13r、13y、13g立即被关闭。
在线圈37、41、45短路出现时，各自的带通滤波器31、32、33不再能够谐振而且电容器38、42、46直接插入变压器29的次级绕组和白炽灯13r、13y、13g之间。在这样的情况下，电容器38、42、46便于电流ir、iy、ig流过，这样的电流不足以打开各自的白炽灯13r、13y、13g。
例如，在250Hz的信号(红色光源接通)和线圈45短路都出现时，电容器46直接插入变压器29的次级绕组和白炽灯之间13g之间。电容器46便于电流ig流过，这样的电流不足以打开绿色光源。
线圈37、41、45通过在磁心(未表示)上缠绕若干匝绝缘导线(未表示)并且通过用高绝缘薄片(绝缘强度高于4kV)把每个后续的匝分开来得到；由于给出的上文，线圈37、41、45短路统计上是非常不大可能的。
因此，对于250Hz的信号(能够启动红色光源)的输出，只有在电容器46和线圈45都短路时(统计上这是非常不大可能的事情)，绿色光源可以被打开。
这种情况，白炽灯13g和13r同时被打开，而且沿电缆9从站4流到站7的供电电流是供打开一个单个的光源的电流的两倍。供电电流的加倍由电路50检测，电路50也产生故障信号。
最后，在上文叙述的系统可以在属于本发明的保护范围内进行变化和变换。
图3表示图1所示系统的另一实施例1a。根据这样的另一实施例1a，中心站的结构和图1所示的结构一样，因此它的元件用像图1一样的号码附有a来表示。信号发生器18a能够产生方波周期交流信号S，它可以有两个不同的输出频率F1、F2，例如等于250Hz和364Hz。
信号S的输出频率根据在信号发生器18a的控制输入端20a旁的代码D的数字值来选择。
例如，关于第一数字代码D1、在那里可以产生具有频率F1＝250Hz的信号，关于第二数字代码D2，在那里可以产生具有频率F2＝364Hz的信号。
控制站4a通过双极电缆57连接到外围站7a。
外围站7a包括变压器58，它的初级绕组连通双极电缆57的一个输出端。
此外外围站7a包括两个带通滤波器61和62，它们装有各自的输入端61a、62a，这些输入端连通变压器58的第一次级绕组58a的第一输出端接头64。带通滤波器61、62的输出端61b、62b分别连通铁路信号69的白炽灯67s和67g的第一接头。白炽灯67s、67g有第二接头，它们通过电源线71连通变压器58的第一次级绕组的第二输出端接头73。
此外变压器58设置第二次级绕组58b，它通过插入电阻器76连接到铁路信号69的白炽灯67k的接头。
特别是，铁路信号69是所谓的＂da binario＂即在轨道上的类型，并且包括平行六面体形的外壳，它的前壁68基本上是梯形的/矩形的而且备有三个孔，由白炽灯67s、67g和67k发出的光通过这些孔放出。
特别是，灯67g靠近壁68的直角设置而灯67s和67g靠近壁68的各自的斜角设置。当灯67g接通时，它能够传送空轨信号，反之当灯67s接通时，它能够传送占轨信号。
滤波器61包括线圈80，它的第一接头连通输入端61a而第二接头连通电容器81的第一接头。电容器81的第二接头连接到电阻器82的第一接头，电阻器82的第二接头连通输出端61b。
滤波器62包括线圈84，它的第一接头连通输入端62a而第二接头连通电容器85的第一接头。电容器85的第二接头连接到电阻器86的第一接头，电阻器86的第二接头连通输出端62b。
为灯67s供电的滤波器61有等于250Hz的中心频率而为灯67g供电的滤波器62有等于364Hz的中心频率。
图3所示的系统的使用类似于以前叙述的系统1的使用，使用中，根据由发生器18a产生的信号S的频率值，即，不论是250Hz还是364Hz，白炽灯67s或67g(占轨-空轨)分别被供电和使它们打开。
而灯67k直接连接到变压器5B的次级绕组58b，以便不但当发生器18a产生250Hz的信号而且当它产生336Hz的信号时，灯67k都持续不断地被供电(和接通)。
图4表示能够用于系统1、1a的监控电路的一个例子的示意图。
电路50包括接口电路90，它的输入端连接到导线52，而且它装备有两个输出端90a、90b，它们分别连通第一微型控制器92和第二微型控制器93。接口电路90能够减少其输入端处的电压信号，从而把具有减少了的电压和等于由发生器18产生的信号的频率的频率的方波信号传送到微型控制器92、93。此外微型控制器92、93在它们的输入端接收数字代码D并且能够计算相应于这样的代码D的频率值。每个微型控制器92、93有连接到＂与＂门96的各自的第一和第二输入端96a、96b控制输出端。此外＂与＂门96装备有连通用微型控制器92、93操作的监视回路97(WATCHDOG)的第三输入端96c。
此外，＂与＂门96有连通放大器22的启动输入端27的输出端96u。
微型控制器电路92、93既能够计算由发生器18产生的信号的周期又能够计算由发生器18产生的信号的频率，而且能够把这样的频率值与实际需要和相应于输入代码D的频率值相比。结果，微型控制器92、93(或其二者)检测输入频率值和实际值之间的有效差别，在＂与＂门96的输入端96a、96b处输入逻辑零值并且放大器22被关闭。此外WATCHDOG回路97一检测出微型控制器92、93中的任何一个出故障放大器22就被关闭。
Claims (12)
1.一种铁路彩色光信号装置的控制系统，包括：
至少一个中心控制站(4)；
至少一个外围站(7)；
至少一个从上述的中心控制站(4)延伸到上述的外围站(7)的电缆(9)；
至少一个与上述的外围站(7)相配合的信号装置(11)；
上述的信号装置(11)至少设置当接通时能够表示铁路车辆前进的第一状态的第一光源(13r)和当接通时能够表示铁路车辆前进的第二状态的第二光源(13g)，其特征在于上述的中心控制站(4)包括能够产生输送到上述的电缆(9)的周期交流信号的信号发生装置(18)；
上述的信号发生装置(18)能够根据至少一个远距离控制(D)交替地产生至少具有第一输出频率(F1)或具有第二输出频率(F3)的上述的信号；
上述的外围站(7)至少包括能够接收来自上述的电缆(9)的信号并且为上述的第一光源(13r)供电的第一带通滤波器(31、61)；
上述的第一带通滤波器(31、61)有基本上等于上述的第一频率(F1)的中心频率；并且
上述的外围站(7)还包括能够接收来自上述的电缆(9)的信号并且为上述的第二光源(13g)供电的第二带通滤波器(33、62)；
上述的第二带通滤波器(33、62)有基本上等于上述的第二频率(F3)的中心频率。
2.根据权利要求1的一种系统，其特征在于每个滤波器(31、61、33、63)是电抗型的并且至少包括一个至少相对于一个电容器(38、81、46、85)串联连接的线圈(37、80、45、84)。
3.根据权利要求1或2的一种系统，其特征在于每个光源至少包括一个白炽灯。
4.根据上述权利要求中任一权利要求的一种系统，其特征在于上述的第一光源(13r)当接通时能够发出信号报告铁路车辆前进的限制状态，特别是铁路车辆的停止状态；
上述的第二光源(13g)当接通时能够发出信号报告铁路车辆前进的非限制状态，特别是放行空轨信号；
上述的第一频率(F1)低于上述的第二频率(F3)。
5.根据上述的权利要求中任一权利要求的一种系统，其特征在于上述的中心控制站(4)包括插入上述的信号发生装置(18)和上述的电缆(9)的输入端接头(9a)之间的升压装置(22、25)。
6.根据权利要求5的一种系统，其特征在于上述的升压装置(22、25)包括变压器。
7.根据权利要求5或6的一种系统，其特征在于上述的外围站(7)包括插入上述的电缆(9)的输出端接头(9a)和上述的第一滤波器(31)及上述的第二滤波器(33)的输入端(31a、33a)之间的降压装置(29)。
8.根据权利要求7的一种系统，其特征在于上述的降压装置(22、25)包括变压器。
9.根据上述的权利要求中任一权利要求的一种系统，其特征在于上述的外围站(7)包括能够接收来自上述的电缆(9)的信号并且把上述的信号传送到既能够用第一输出频率(F1)接通又能够用第二输出频率(F3)接通的辅助光源(67k)的传输耦合装置(58)。
10.根据权利要求7的一种系统，其特征在于上述的传输耦合(58)包括变压器(58)，它的初级绕组连接上述的电缆(9a)；
上述的变压器(58)的第一次级绕组(58a)连通上述的第一和第二滤波器(61、62)，而第二次级绕组(58b)能够为上述的辅助光源(67k)供电。
11.根据上述的权利要求中任一权利要求的一种系统，其特征在于上述的电缆是双极型的。
12.一种铁路彩色光信号装置的控制系统，基本上按照上文所述的和在附图中所说明的。
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