CN116750037B - 一种通用轨道电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通用轨道电路，涉及铁路信号技术领域。包括具有两个独立CPU模块的数字控制单元，能够配置轨道电路设备类型、编码模式，动态读取编码条件信号；每个CPU模块根据获得的信号载频和低频信息，控制生成并放大相应的移频信号，并将移频信号返回CPU模块进行幅度和频率检查，当移频信号符合幅度和频率要求时，CPU模块控制发送信号生成及回检模块输出对应的功出信号至钢轨；每个CPU模块通过信号输入模块解调从钢轨返回的信号并进行区段状态判定，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，并通信输出区段状态。本发明能够检查区段空闲/占用状态，并且减少了轨道电路设备种类、数量和成本，便于设计及维护。

Description

一种通用轨道电路

技术领域

本发明涉及铁路信号技术领域，特别涉及一种通用轨道电路。

背景技术

轨道电路电码化是指在采取技术措施使非电码化的轨道电路能根据运行前方信号机的显示发送各种电码。站内轨道电路种类较多，存在一送一受，一送两受和一送三受等区段，在股道还包括列车占用时双端发码的情况。发送器和接收器是分别设置的，一个送端就需要一台发送设备，一个受端需要一台接收设备，这样一送一受、一送两受和一送三受区段需要一台发送器和1~3台接收器，设备数量较多。

目前，在普速线路多采用预叠加或占用发码方式，每个区段采用两套系统设备，采用480型轨道电路或25Hz相敏轨道电路实现区段空闲/占用检查，需要电码化信号时迎着列车运行方向预叠加ZPW-2000系列移频信号，该方式下两种信号制式种类具有很大差异，电码化故障不能及时得到检查，存在“两层皮”的情况，两套系统结构复杂，给施工、维护造成诸多不便。480型轨道电路或25Hz相敏轨道电路送端多采用电源屏集中供电，受端采用多台设备进行接受，当区段多个受端时需要把受端继电器上接点串联后驱动一个总的继电器，进行区段空闲占用检查，但是480型轨道电路或25Hz相敏轨道电路信号频率低，难以实现站内区段的断轨检查。在股道区段，为了保证列车调车时不受到临线电码化信号干扰，列车占用股道时股道两端同时向列车发码，以本区段的电码化信号能量高于临线干扰过来的电码化信息，机车信号对能量高的信号进行解调以控制行车，为防止临线干扰误动机车信号，把每个股道分割为多个短区段，以保证信号干扰的信号量在容忍的范围内，该方式存在设备种类多，系统复杂，成本高、不便于维护等问题。在高速线路采用具有电码化功能的ZPW-2000系列轨道电路，把多于两个端口的轨道电路其他端口并联起来，形成一个形式上的两端口轨道电路。在并联区域，由于信号可以从多条钢轨通过，检查不到钢轨断轨，且为保证列车可以及时获取轨道电路输出的编码信号信息，轨道电路需要根据列车运行方向进行送受端切换。该方式的缺点为若钢轨并联的连接线缺失，检查不到无电流一侧列车占用，引发系统故障升级。

发明内容

为了解决上述问题，发明人做出本发明，通过具体实施方式，提供一种通用轨道电路。

本发明实施例提供一种通用轨道电路，包括数字控制单元，

所述数字控制单元包括两个独立的CPU模块，每个CPU模块分别连接信号输入模块、配置模块、输入转换模块、通信模块、发送信号生成及回检模块、切换输出控制模块、方向输出控制模块、状态输出控制模块；

配置模块，用于配置轨道电路设备类型、编码模式；

输入转换模块，用于动态读取编码条件信号；

每个CPU模块根据获得的信号载频和低频信息，控制发送信号生成及回检模块生成并放大相应的移频信号，并将移频信号返回CPU模块进行幅度和频率检查，当所述移频信号符合幅度和频率要求时，CPU模块控制发送信号生成及回检模块输出对应的功出信号至钢轨；

每个CPU模块通过信号输入模块解调从钢轨返回的信号并进行区段状态判定，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，并通信输出区段状态。

具体的，两个CPU模块的输入信号按周期进行比较，当输入信号不一致时，故障导向安全侧，停止信号输出。

具体的，所述故障导向安全侧，包括：

区段状态置为区段占用，轨道继电器导向安全侧。

具体的，所述信号输入模块为独立的两个，分别用于信号的阻抗匹配、限幅和滤波。

具体的，编码模式包括通信和继电，CPU模块通过通信和/或继电编码模式，获取载频和低频信息，并输出区段状态。

具体的，动态读取编码条件信号，包括：

通过条件采集输入电路，读取载频、低频和方向信息；

所述条件采集输入电路包括读取光耦和控制光耦，读取光耦的初级串联至控制光耦的次级，当CPU模块控制的控制光耦关闭时，读取光耦的初级侧信号被切断，CPU模块从读取光耦次级读入高电平，表示电路可控，当CPU模块控制的控制光耦导通且读取光耦有高电平输入时，读取光耦的初级侧信号连通，CPU模块从读取光耦次级读入低电平，表示电路有输入信号，若CPU模块从读取光耦次级读入的信号电平不随控制光耦变化，表示无输入信息或器件故障，CPU模块按照无输入条件执行，设备输出导向安全侧；

控制光耦对应的控制点用于送入方波信号，当编码条件中满足输入+24V时，从读取光耦的读取点获得与控制光耦控制点相位相同的方波信号，输入CPU模块，进行编码条件读取。

具体的，所述通信模块为独立的两个，用于信号的隔离与驱动，互为冗余，当编码模式为通信时，通信模块从通信总线获取载频、低频和方向信息，并输出区段状态。

具体的，所述发送信号生成及回检模块为独立的两个，分别包括功出信号输出端口，当所述移频信号符合幅度和频率要求时，两个CPU模块均输出方波，通过切换输出控制模块，控制切换继电器，信号通过继电器常开接点输出，当所述移频信号不符合幅度和频率要求时，两个CPU模块停止输出方波，切换输出控制模块输出0V，发送信号生成及回检模块停止生成和放大信号，控制切换继电器将信号输出通道切换至备机。

具体的，当两个CPU模块均输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块，将所述方波转换输出为24V直流信号，励磁相应继电器吸起，当任一CPU模块未输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块输出电压为0，相应继电器失磁落下。

具体的，所述状态输出控制模块为独立的两个，分别用于控制轨道继电器。

具体的，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，包括：

当两个CPU模块均判定轨道空闲时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，励磁对应的轨道继电器，当任一CPU模块判定轨道占用时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，失磁对应的轨道继电器。

具体的，所述通用轨道电路还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元包括模拟电缆、发送冗余切换模块、接收调整模块和切换电路；

模拟电缆用于将各端电缆长度补偿至同一长度；

发送冗余切换模块用于切换主备输出通道；

接收调整模块用于对接收端信号幅度归一化调整；

切换电路用于根据数字控制单元的输出条件，确定主数字控制单元或备数字控制单元进行输出，还用于切换本区段送、受端。

具体的，当轨道电路设备类型对应一送一受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调；

当解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，所述通用轨道电路还包括室外匹配模块，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，并隔离牵引电干扰信号。

具体的，当轨道电路设备类型对应一送两受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段侧线钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，所述调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；

当第一、第二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，当所述通用轨道电路用于咽喉时，第二路接收端固定接收轨道分支端口信号。

具体的，当轨道电路设备类型对应区间一送两受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，

当第一路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第一轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第一轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，经调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，所述调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；

当第二路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第二轨道继电器吸起，并输出相邻区段小轨空闲信息，当第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第二轨道继电器失磁落下，并输出相邻区段小轨占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，当轨道电路设备类型对应两送一受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号从本区段钢轨中间位置经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆后，分别经两个接收调整模块返回数字控制单元第一、二路接收端进行解调，

当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，当轨道电路设备类型对应岔区两送两受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第一路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨一端，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第二路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨另一端；

轨道信号从本区段正线远离第一路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段正线远离第二路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，

当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换；

迎着列车运行方向发码的输出端低频信号配置为允许码，另一路输出端配置为检测码。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明提供的通用轨道电路，仅需一套室内设备就可完成一个区段的空闲/占用检查，设备种类和数量显著降低；机车信号信息和轨道电路信号为同一信号，解决了原来轨道电路与电码化信号“两层皮”的问题，还可为列车车载设备提供机车信号信息；实现了发接合一，设备集成度高，便于设计与维护，性价比高；本发明室内电子设备仅一种，简化了系统结构，设备种类数量少，备品备件数量少，便于维护；本发明可实现区段内除钢轨连接线与轨头处、站内道岔信号迂回区、无受电分支及等处的钢轨断轨检查。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中数字控制单元结构示意图；

图2为本发明实施例中条件采集输入电路示意图；

图3为本发明实施例中一送一受区段示意图；

图4为本发明实施例中一送两受区段示意图；

图5为本发明实施例中调整初级切换模块和调整次级模块示意图；

图6为本发明实施例中区间一送两受区段示意图；

图7为本发明实施例中两送一受区段示意图；

图8为本发明实施例中岔区两送两受区段示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供本发明实施例提供一种通用轨道电路，包括数字控制单元。如图1所示，数字控制单元包括两个独立的CPU模块，每个CPU模块分别连接信号输入模块、配置模块、输入转换模块、通信模块、发送信号生成及回检模块、切换输出控制模块、方向输出控制模块、状态输出控制模块。数字控制单元完成送端信号的生成与放大，并根据接收端信号频率与幅度判定区段的空闲与占用，钢轨断轨按照区段占用处理。

在一些可选的实施例中，数字控制单元包含两套独立的CPU模块，两套独立的信号输入模块，输入转换模块，设备类型、地址、编码方式配置模块，通信模块，输入转换模块，两套独立的发送信号生成及放大模块，切换输出控制模块，方向输出控制模块，两套独立状态输出控制模块。

配置模块，用于配置轨道电路设备类型和地址、编码模式。配置模块对应设备类型、通信模式及地址配置接口。配置模块属于静态配置，与双CPU模块连接，一般开机时进行识别，完成对设备工作模式、获取编码方式及设备地址的配置，通过主备底部的拨码开关或跳线完成，信号分别送至双CPU模块，采用CRC方式（Cyclic Redundancy Check，即循环冗余校核）或正反码方式检查配置的正确性。设备类型用于识别设备需要几路信号输出（一路或两路）和几路信号输入（一路或两路），国内区段一般分为：一送一受区段、一送两受区段、区间一送两受区段、两送两受区段和两送一受区段。

一送一受区段，设备提供一路载频低频和低频输入条件（继电编码）、输入一路信号输出和一路信号输入即可完成向列车发码及区段的空闲占用检查，若输入信号均符合区段空闲条件，双CPU均输出方波通过状态输出控制模块励磁轨道继电器表示空闲。

一送两受区段，设备提供一路载频低频和低频输入条件（继电编码）、一路信号输出和两路信号输入即可完成向列车发码及区段的空闲占用检查，两路输入信号的频率与发送的频率一致，若两个接收输入通道输入信号均符合区段空闲条件，双CPU均输出方波通过状态输出控制模块励磁轨道继电器表示空闲。

区间一送两受区段，设备提供一路载频低频和低频输入条件（继电编码）、一路信号输出和两路信号输入即可完成向列车发码及区段的空闲占用检查，两路输入信号的频率与第一路与发送的频率一致，另外一路输入信号按照第二路载频输入条件处理，若接收输入通道输入信号若符合区段空闲条件，双CPU均输出方波通过相应的状态输出控制模块励磁轨道继电器表示空闲，每路输入信号对应一路状态输出控制模块控制的继电器，信号1对应轨道继电器1，信号2对应轨道继电器2。

两送两受区段和两送一受区段，设备提供两路载频低频和低频输入条件（继电编码）、两路信号输出和两路信号输入即可完成向列车发码及区段的空闲占用检查。两送两受区段和两送一受区段对数字控制单元而言处理相同，不同的为信号的外部场景不同。两送一受区段用于普速线路股道，两种载频的信号从同一根电缆从钢轨回到室内，相应设备对两种频率信号进行调理，分别送至数字控制单元的两个接收端。两送两受区段两种载频的信号从两根电缆从钢轨的两个端口回到室内，相应设备对两种频率信号进行调理，分别送至数字控制单元的两个接收端，两路输入信号的频率与发送的频率一致，若两个接收输入通道输入信号均符合区段空闲条件，双CPU均输出方波通过状态输出控制模块励磁轨道继电器表示空闲。

配置模块中的编码模式，用于获取设备需要的载频、低频和方向等条件时，通过继电编码还是通过通信方式获取。

输入转换模块，用于动态读取编码条件信号；编码条件包括2路载频条件、2路低频条件和2路方向输入条件。每路载频条件包括8路载频输入，其中仅包括1路输入+24V条件。每路低频条件包括18路低频输入，其中仅包括1路输入+24V条件。每路方向输入条件仅包括1路输入+24V条件，表示输入正向或反向。在编码方式为继电编码时采用。

每个CPU模块根据获得的信号载频和低频信息，控制发送信号生成及回检模块生成并放大相应的移频信号，并将移频信号返回CPU模块进行幅度和频率检查，当所述移频信号符合幅度和频率要求时，CPU模块控制发送信号生成及回检模块输出对应的功出信号至钢轨；每个CPU模块通过信号输入模块解调从钢轨返回的信号并进行区段状态判定，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，并通信输出区段状态。同时通过判断钢轨信号，能够对断轨进行检查。在一些具体的实施例中，双CPU模块根据获得的两路信号的载频和低频信息，CPU1或CPU2控制信号生成及回检模块生成相应的移频信息并放大，双CPU回检两路移频信号的频率和幅度，若符合要求，双CPU控制信号生成及回检模块把移频信号输出并通过安全与励磁切换继电器，把移频信号输出至室外，当回检的信号不符合要求即停止移频信号的放大，双CPU模块通过控制安全与失磁切换继电器，停止信号生成及放大并切断移频信号的输出；通过双CPU模块通过信号输入模块解调两路从钢轨返回的信号，若双CPU均判定信号符合空闲条件将根据设备类型输入条件驱动相应的状态输出控制模块输出+24V直流信号，表示区段空闲，否则判断区段占用通过状态输出控制模块失磁轨道继电器，表示区段占用并把判定结果通过通信方式输出。

在一些具体的实施例中，两个CPU模块的输入信号按周期进行比较，当输入信号不一致时，故障导向安全侧，停止信号输出。两套CPU独立工作，避免共因故障问题，对关键的输入和信号进行周期比较，保证输入信号的一致性，不一致则故障导向安全侧，即停止信号输出或输出区段占用状态和信息，保证元件故障及时发现。因此，机车信号信息和轨道电路信号为同一信号，解决了原来轨道电路与电码化信号“两层皮”的问题。故障导向安全侧是指，当发生的信号故障为应允许行驶而实际禁止行驶时，这种故障虽然耽误了时间，但是有利于行车安全，称为安全侧故障，当发生的信号故障为应该禁止行驶而实际允许行驶时，这种故障对行车安全造成较大风险，称为危险侧故障。所以应尽量避免危险侧故障，当信号故障发生时，使发生危险侧故障的概率远低于发生安全侧故障的概率。故障导向安全侧，具体包括：区段状态置为区段占用，轨道继电器导向安全侧，信号灯为红灯等。

具体的，所述信号输入模块为独立的两个，分别用于信号的阻抗匹配、限幅和滤波。

具体的，编码模式包括通信和继电，CPU模块通过通信和/或继电编码模式，获取载频和低频信息，并输出区段状态。设备按照继电编码和通信编码设计，相比采用预叠加或占用发码方式，能够减少一些多余的元件，减少了受端设备数量，从而降低了设备成本。双CPU根据通信和继电两种编码模式，通过通信隔离模块获取载频、低频等配置信息并输出区段状态，或通过输入动态读取模块获得继电编码输入的载频、低频、方向等配置信息并输出区段状态。

具体的，动态读取编码条件信号，包括：通过条件采集输入电路，读取载频、低频和方向信息；如图2所示，条件采集输入电路包括读取光耦和控制光耦，读取光耦的初级串联至控制光耦的次级，当CPU模块控制的控制光耦关闭时，读取光耦的初级侧信号被切断，CPU模块从读取光耦次级读入高电平，表示电路可控，当CPU模块控制的控制光耦导通且读取光耦有高电平输入时，读取光耦的初级侧信号连通，CPU模块从读取光耦次级读入低电平，表示电路有输入信号，若CPU模块从读取光耦次级读入的信号电平不随控制光耦变化，表示无输入信息或器件故障，CPU模块按照无输入条件执行，设备输出导向安全侧。

控制光耦对应的控制点用于送入方波信号，当编码条件中满足输入+24V时，从读取光耦的读取点获得与控制光耦控制点相位相同的方波信号，输入CPU模块，进行编码条件读取。

在一些可选的实施例中，条件采集输入电路正常且当编码条件为“1”时，读取点应采集到“0”“1”变化的信号；条件采集输入电路正常且当编码条件为“0”时，读取点应采集到持续为“1”的信号。读取光耦发生短路/断路故障时，无论编码条件如何，读取点获取信号为持续的“1”与“0”信号。当为持续为“0”时，报告异常并做出相应处理。

具体的，所述通信模块为独立的两个，用于信号的隔离与驱动，互为冗余，当编码模式为通信时，通信模块从通信总线获取载频、低频和方向信息，并输出区段状态。

具体的，所述发送信号生成及回检模块为独立的两个，分别包括功出信号输出端口，当所述移频信号符合幅度和频率要求时，两个CPU模块均输出方波，通过切换输出控制模块，控制切换继电器，信号通过继电器常开接点输出，当所述移频信号不符合幅度和频率要求时，两个CPU模块停止输出方波，切换输出控制模块输出0V，发送信号生成及回检模块停止生成和放大信号，控制切换继电器将信号输出通道切换至备机。

具体的，当两个CPU模块均输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块，将所述方波转换输出为24V直流信号，励磁相应继电器吸起，当任一CPU模块未输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块输出电压为0，相应继电器失磁落下。在一些具体的实施例中，方向输出控制模块与双CPU相连，根据过去的方向信息驱动方向继电器，实现室外送、受端口的切换，运行方向为反向时，双CPU输出动态方波，驱动方向状态控制模块输出+24V直流信号励磁方向继电器吸起。采用电子设备发送和多台接收分开方案，发送端和一个接收端按照列车运行方向进行切换，保证列车可接到机车信号信息。

具体的，所述状态输出控制模块为独立的两个，分别用于控制轨道继电器。

具体的，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，包括：当两个CPU模块均判定轨道空闲时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，励磁对应的轨道继电器，当任一CPU模块判定轨道占用时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，失磁对应的轨道继电器。

具体的，通用轨道电路还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元包括模拟电缆、发送冗余切换模块、接收调整模块和切换电路；模拟电缆用于将各端电缆长度补偿至同一长度；发送冗余切换模块用于切换主备输出通道；接收调整模块用于对接收端信号幅度归一化调整；切换电路用于根据数字控制单元的输出条件，确定主数字控制单元或备数字控制单元进行输出，还用于切换本区段送、受端。

按照运行场景把设备分为一个送端和一个受端、一个送端和两个受端、一个送端和三个受端、两个送端和两个受端等设备类型，可进一步降低设备成本。下面以一送一受区段、一送两受区段、区间一送两受区段、两送两受区段和两送一受区段为例，详细说明本发明提供的通用轨道电路在多种场景中的应用。

具体的，如图3所示，当轨道电路设备类型对应一送一受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一路接收端。一套数字控制单元(主/备)根据设备类型及获取的载频和低频条件生成相应频率的移频信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，也就是数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元。功出信号就是发送器最后输出的功率放大后的移频信号。衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调；实际电缆用于传输室内、外信号。

当解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，通用轨道电路还包括室外匹配模块和，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，并隔离牵引电干扰信号。

具体的，如图4所示，当轨道电路设备类型对应一送两受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段侧线钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调。如图5所示，调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；当第一、第二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，当所述通用轨道电路用于咽喉时，第二路接收端固定接收轨道分支端口信号。在一些具体的实施例中，用于咽喉时第二路固定为分支端口的受端，不切换方向，但是由于方向改变时，送端距离该受端的位置不同，可能不同方向时该受端的电压差异较大，为了解决此问题，在室内衰耗冗余切换单元内增加了一个方向复示继电器，对输入信号按照方向分别调整。

在ZPW-2000A型轨道电路中，轨道电路分为主轨道电路和调谐区短小轨道电路，调谐区短小轨道电路简称“小轨”，可将小轨视为列车运行前方主轨道电路的所属“延续段”。接收器同时接受本主轨道电路频率信号，和相邻区段小轨道电路的频率信号。

具体的，如图6所示，当轨道电路设备类型对应区间一送两受区段时，一个接收端受接本区段信号，另一个接收端受接邻区段信号。数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，当第一路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第一轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第一轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，经调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，所述调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；当第二路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第二轨道继电器吸起，并输出相邻区段小轨空闲信息，当第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第二轨道继电器失磁落下，并输出相邻区段小轨占用信息；数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

区间一送两受场景和之前的一送两受场景的区别在于，区间用的是电气绝缘节，接收器第二通道接受的是后方发送器发过来的信号，接收通道1和通道2接收的信号从一个接收端口返回，但频率不同，灵敏度也不同，通道1判定本区段主轨的空闲/占用，通道2判定后方区段小轨的空闲/占用；而一送两受接收本区段发送器发出的信号通道1和通道2接收的信号频率相同，灵敏度也相同，通道1和通道2两个通道均空闲，才能判定本区段空闲，任一区段符合占用条件，便输出区段占用信息。

具体的，如图7所示，当轨道电路设备类型对应两送一受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元；功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号从本区段钢轨中间位置经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆后，分别经两个接收调整模块返回数字控制单元第一、二路接收端进行解调，当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

具体的，如图8所示，当轨道电路设备类型对应岔区两送两受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第一路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨一端，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第二路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨另一端；轨道信号从本区段正线远离第一路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段正线远离第二路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换；迎着列车运行方向发码的输出端低频信号配置为允许码，另一路输出端配置为检测码。

可见，在上述场景中，在一送一受和区间一送两受工作模式下的一个接收端口分别独立对应一个继电器输出接口，在一送两受、两送一受、两受两受两个输入端口共同对应一个继电器输出接口。

本实施例中，本发明提供的通用轨道电路，仅需一套室内设备就可完成一个区段的空闲/占用检查，设备种类和数量显著降低；机车信号信息和轨道电路信号为同一信号，解决了原来轨道电路与电码化信号“两层皮”的问题，还可为列车车载设备提供机车信号信息；实现了发接合一，设备集成度高，便于设计与维护，性价比高；本发明室内电子设备仅一种，简化了系统结构，设备种类数量少，备品备件数量少，便于维护；本发明可实现区段内除钢轨连接线与轨头处、站内道岔信号迂回区、无受电分支及等处的钢轨断轨检查。

本领域技术人员能够对上述顺序进行变换而并不离开本公开的保护范围。凡在本发明的原则范围内做的任何修改、补充和等同替换等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围内。“第一”、“第二”等并非表示一种前后顺序，仅仅用于识别相关的单元、装置等。本发明不限于上述电压等级，上述电压等级仅仅是实施例中的电压等级。

Claims (16)

1.一种通用轨道电路，其特征在于，包括数字控制单元，

所述数字控制单元包括两个独立的CPU模块，每个CPU模块分别连接信号输入模块、配置模块、输入转换模块、通信模块、发送信号生成及回检模块、切换输出控制模块、方向输出控制模块、状态输出控制模块；

配置模块，用于配置轨道电路设备类型、编码模式；

输入转换模块，用于动态读取编码条件信号；

通信模块为独立的两个，用于信号的隔离与驱动，互为冗余，当编码模式为通信时，通信模块从通信总线获取载频、低频和方向信息，并输出区段状态；

状态输出控制模块，为独立的两个，分别用于控制轨道继电器；

每个CPU模块根据获得的信号载频和低频信息，控制发送信号生成及回检模块生成并放大相应的移频信号，并将移频信号返回CPU模块进行幅度和频率检查，当所述移频信号符合幅度和频率要求时，CPU模块控制发送信号生成及回检模块输出对应的功出信号至钢轨，两个CPU模块均输出方波，通过切换输出控制模块，控制切换继电器，信号通过继电器常开接点输出，当所述移频信号不符合幅度和频率要求时，两个CPU模块停止输出方波，切换输出控制模块输出0V，发送信号生成及回检模块停止生成和放大信号，控制切换继电器将信号输出通道切换至备机；

当两个CPU模块均输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块，将所述方波转换输出为24V直流信号，励磁相应继电器吸起，当任一CPU模块未输出方波时，切换输出控制模块和/或方向输出控制模块输出电压为0，相应继电器失磁落下；

每个CPU模块通过信号输入模块解调从钢轨返回的信号并进行区段状态判定，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，并通信输出区段状态。

2.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，两个CPU模块的输入信号按周期进行比较，当输入信号不一致时，故障导向安全侧，停止信号输出。

3.如权利要求2所述的通用轨道电路，其特征在于，所述故障导向安全侧，包括：

区段状态置为区段占用，轨道继电器导向安全侧。

4.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，所述信号输入模块为独立的两个，分别用于信号的阻抗匹配、限幅和滤波。

5.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，编码模式包括通信和继电，CPU模块通过通信和/或继电编码模式，获取载频和低频信息，并输出区段状态。

6.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，动态读取编码条件信号，包括：

通过条件采集输入电路，读取载频、低频和方向信息；

所述条件采集输入电路包括读取光耦和控制光耦，读取光耦的初级串联至控制光耦的次级，当CPU模块控制的控制光耦关闭时，读取光耦的初级侧信号被切断，CPU模块从读取光耦次级读入高电平，表示电路可控，当CPU模块控制的控制光耦导通且读取光耦有高电平输入时，读取光耦的初级侧信号连通，CPU模块从读取光耦次级读入低电平，表示电路有输入信号，若CPU模块从读取光耦次级读入的信号电平不随控制光耦变化，表示无输入信息或器件故障，CPU模块按照无输入条件执行，设备输出导向安全侧；

控制光耦对应的控制点用于送入方波信号，当编码条件中满足输入+24V时，从读取光耦的读取点获得与控制光耦控制点相位相同的方波信号，输入CPU模块，进行编码条件读取。

7.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，所述发送信号生成及回检模块为独立的两个，分别包括功出信号输出端口。

8.如权利要求1所述的通用轨道电路，其特征在于，根据区段状态判定情况，对轨道继电器进行相应控制，包括：

当两个CPU模块均判定轨道空闲时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，励磁对应的轨道继电器，当任一CPU模块判定轨道占用时，根据对应的设备类型，驱动对应的状态输出控制模块，失磁对应的轨道继电器。

9.如权利要求1至8任一所述的通用轨道电路，其特征在于，所述通用轨道电路还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元包括模拟电缆、发送冗余切换模块、接收调整模块和切换电路；

模拟电缆用于将各端电缆长度补偿至同一长度；

发送冗余切换模块用于切换主备输出通道；

接收调整模块用于对接收端信号幅度归一化调整；

切换电路用于根据数字控制单元的输出条件，确定主数字控制单元或备数字控制单元进行输出，还用于切换本区段送、受端。

10.如权利要求9所述的通用轨道电路，其特征在于，当轨道电路设备类型对应一送一受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调；

当解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

11.如权利要求10所述的通用轨道电路，其特征在于，所述通用轨道电路还包括室外匹配模块，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，并隔离牵引电干扰信号。

12.如权利要求9所述的通用轨道电路，其特征在于，当轨道电路设备类型对应一送两受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，轨道信号从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段侧线钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，所述调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；

当第一、第二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

13.如权利要求12所述的通用轨道电路，其特征在于，当所述通用轨道电路用于咽喉时，第二路接收端固定接收轨道分支端口信号。

14.如权利要求9所述的通用轨道电路，其特征在于，当轨道电路设备类型对应区间一送两受区段时，所述数字控制单元包括第一路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

所述衰耗冗余切换单元还包括方向切换模块，功出信号通过方向切换模块切换方向后，经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，从本区段钢轨另一侧经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆、方向切换模块和接收调整模块返回数字控制单元第一路接收端进行解调，

当第一路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第一轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第一轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

同时轨道信号通过方向切换模块切换方向后，经调整初级切换模块、接收调整模块和调整次级切换模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，所述调整初级切换模块和调整次级切换模块分别包括方向继电器，分别用于对功出信号方向进行调整；

当第二路接收端解调后的信号符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁第二轨道继电器吸起，并输出相邻区段小轨空闲信息，当第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制第二轨道继电器失磁落下，并输出相邻区段小轨占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

15.如权利要求9所述的通用轨道电路，其特征在于，当轨道电路设备类型对应两送一受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元；

功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段钢轨一侧，同时轨道信号从本区段钢轨中间位置经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆后，分别经两个接收调整模块返回数字控制单元第一、二路接收端进行解调，

当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换。

16.如权利要求9所述的通用轨道电路，其特征在于，当轨道电路设备类型对应岔区两送两受区段时，所述数字控制单元包括第一、二路输出端和第一、第二路接收端，所述数字控制单元将第一路功出信号从第一路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第一路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨一端，将第二路功出信号从第二路输出端输出至衰耗冗余切换单元，第二路功出信号经模拟电缆、实际电缆和室外匹配模块，发送至本区段正线钢轨另一端；

轨道信号从本区段正线远离第一路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第一路接收端进行解调，同时轨道信号从本区段正线远离第二路输出端的道岔连接的侧线钢轨受电端位置，经室外匹配模块、实际电缆、模拟电缆和接收模块，返回数字控制单元第二路接收端进行解调，

当第一、二路接收端解调后的信号均符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元励磁轨道继电器吸起，并输出本区段空闲信息，当第一或第二路接收端解调后的信号不符合预设的区段空闲条件时，数字控制单元控制轨道继电器失磁落下，并输出本区段占用信息；

数字控制单元通过获取的方向命令驱动切换电路进行本区段送、受端切换；

迎着列车运行方向发码的输出端低频信号配置为允许码，另一路输出端配置为检测码。