CN117201236A - 一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法，系统包括数字控制单元，所述数字控制单元内设置有两路发送端和两路接收端；所述数字控制单元根据所述方向信息中对应室外列车前方的端口按照低频编码信息及相应配置的载频信息输出相应的移频信号，另外一个端口按照配置的载频信息及默认低频编码信息输出相应的移频信号；所述两路接收端设置为侧线端口，分别接受远端发送器发送的信号，两路接收端均认定为空闲区段则判定为区段空闲，任一端口认定为占用区段则判定为区段占用。本发明可输出两路独立的多种编码的移频信号及两路独立的移频信号接收端口，可对钢轨返回的移频信息进行解调，从而判断出区段是否有列车占用。

Description

一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法

技术领域

本发明属于铁路轨道技术领域，尤其涉及一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法。

背景技术

轨道电路在铁路及城市轨道交通大量应用，通过实现对轨道电路所在区段空闲占用的检查，提供列车所在的位置信息，同时可向列车提供前方区段信息，保证列车安全高效的运行。

在区间和部分站内区段，因没有分支，一个区段仅有两个端口，一个端口向钢轨输出信号，然后从钢轨另一端接口该信号，通过列车占用时对钢轨分路后，该信号幅度降低，室内设备通过检测接到信号电压的幅度来判断区段有列车占用。在部分站内区段，由于列车要分流到不同的股道，从而需要一些区段有多个端口，目前最多的为四个有电端口，即现在的一送三受区段；另外还有三个有电端口的区段，即现在的一送两受受区段。目前国内普速站内多采用480型轨道电路或25Hz相敏轨道电路，其中一个区段仅一个发送端，发送端多采用特殊电源屏输出，其它端口设为接收端，每个接收端连接一台接收器，来判别一个区段内是否有列车占用。一个区段有多个接收端时，把一个区段多个接收端驱动的轨道继电器通过上接点串联后驱动一个总的轨道继电器，轨道继电器吸起表示区段空闲，落下表示区段有列车占用。

在普速线路为了解决列车在站内正线或股道可以接到前方有效信号，国内目前多采用预叠加或占用发码方式进行，每个区段采用两套系统存在，其中一套股道电路系统作为区段空闲/占用检查的存在；当列车驶入本区段或驶入本区段的前一个区段时，把轨道电路信号上叠加或切换至电码化信号系统，保证列车可以及时接收到前方区段信息，该方式下两种信号制式种类具有很大差异，给施工、维护造成诸多不便。且电码化故障不能及时得到检查，存在“两层皮”的情况，成本高，且增加了维护的难度。在股道区段，为了保证列车调车时不受到临线电码化信号的干扰，列车占用股道时股道两端同时向列车发码，以本区段高能量的电码化信号压制临线的电码化信号，保证行车安全。

在高速铁路站内，为了简化站内轨道电路的处理，轨道电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，不过并联的区域由于信号可以从多条钢轨通过，钢轨断轨将得不到检查，且轨道电路需要根据列车的运行方向进行送受端切换，以保证列车可以及时收到轨道电路输出的编码信号信息。该方式的缺点为若钢轨并联的连接点缺失，无电流一侧列车占用将得不到检查，系统故障升级。且在股道时，为了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。

目前国内铁路普速线路多采用480型轨道电路或25Hz相敏轨道电路实现区段的空闲占用检查，需要电码化信号时多迎着列车运行方向预叠加ZPW-2000系列移频信号，电码化信号传输故障不能实现充分检查，两套系统结构复杂，难以维护。

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，实现区段空闲占用检查。

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。

ZPW-2000系列轨道电路发送与接收分开设计，若由于多受端站内，设备数量多，且发送与接收非一对一配置，设备机柜设计复杂，不易管理与维护。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种四端口轨道电路的处理系统及其实施方法，包括可接收两路载频信息、低频编码信息和方向信息的数字控制单元，所述数字控制单元内设置有第一路发送端、第二路发送端、第一路接收端和第二路接收端；

所述第一路发送端和所述第二路发送端分别设置于两个正线端口，其中一个端口设置为上行载频发送，另一个端口设置为下行载频发送；所述数字控制单元根据所述方向信息中对应室外列车前方的端口按照低频编码信息及相应配置的载频信息输出相应的移频信号，另外一个端口按照配置的载频信息及默认低频编码信息输出相应的移频信号；

所述第一路接收端和所述第二路接收端设置为侧线端口，分别接受远端发送器发送的信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段则判定为区段空闲，任一端口认定为占用区段则判定为区段占用。

一种四端口轨道电路的处理系统，还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元内设置有两个发送冗余切换模块和两个接收调整模块；两个所述发送冗余切换模块分别与所述第一路发送端和所述第二路发送端相连接，用于发送端冗余设备输出的切换；两个接收调整模块分别与所述第一路接收端和所述第二路接收端相连接，用于接收端信号幅度的归一化调整。

一种四端口轨道电路的处理系统，还包括四个实际电缆，所述实际电缆均与所述衰耗冗余切换单元相连接，用于实现室内外信号传输的连接。

作为本发明的进一步优化方案，所述衰耗冗余切换单元内设置有四个模拟电缆，四个所述模拟电缆分别与两个所述发送冗余切换模块和两个所述接收调整模块相连接，四个所述模拟电缆分别与四个所述实际电缆相连接，用于把各端的电缆长度补偿至同一长度。

作为本发明的进一步优化方案，还包括四个室外阻抗匹配单元，四个所述室外阻抗匹配单元分别与四个所述实际电缆相连接，所述室外阻抗匹配单元与钢轨相连接，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，同时隔离牵引电干扰信号。

作为本发明的进一步优化方案，所述数字控制单元连接有轨道继电器，所述轨道继电器包括安全与励磁切换继电器和安全与失磁切换继电器，所述安全与励磁切换继电器用于把移频信号的输出，所述安全与失磁切换继电器用于切断移频信号的输出。

作为本发明的进一步优化方案，两个发送端对应的两个正线端口与相应频率的接收端之间的位置距离大于预设的距离阈值，用于保证列车占用区段时至少有一个接收端可以检测到信号电压低于区段占用的规定幅度。

作为本发明的进一步优化方案，所述方向信息为正向时，第一路发送端与低频编码信息进行关联；所述方向信息为反向时，所述低频编码信息与第二路发送端进行关联。

作为本发明的进一步优化方案，所述方向信息为无方向条件或低频编码信息无效，第一路发送端和第二路发送端均发送默认的低频编码信息。

一种四端口轨道电路的处理系统的实施方法，具体过程如下：

数字控制单元中的第一路发送端和第二路发送端输出移频信号经过衰耗冗余切换单元、实际电缆、室外阻抗匹配单元传输至钢轨；

钢轨侧线端口将移频信号经室外阻抗匹配单元、实际电缆、衰耗冗余切换单元返回数字控制单元中的第一路接收端和第二路接收端；

其中第一路接收端接收解调第一路发送端输出的移频信号，第二路接收端接收解调第二路发送端口输出的移频信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段，驱动轨道继电器表示区段空闲；任一端口认定为占用区段，驱动轨道继电器表示区段占用。

本发明的有益效果在于：

本发明可输出两路独立的多种编码的移频信号及两路独立的移频信号接收端口，可对钢轨返回的移频信息进行解调，从而判断出区段是否有列车占用。采用该系统仅需修改不同的配置及传输设备，可满足目前国内所有区段的问题，由于设备数量减少，且系统结构简化，提高了系统的可用性及性价比。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的数字控制单元的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示，一种四端口轨道电路的处理系统，包括可接收两路载频信息、低频编码信息和方向信息的数字控制单元，所述数字控制单元内设置有第一路发送端、第二路发送端、第一路接收端和第二路接收端；

所述第一路发送端和所述第二路发送端分别设置于两个正线端口，其中一个端口设置为上行载频发送，另一个端口设置为下行载频发送；所述数字控制单元根据所述方向信息中对应室外列车前方的端口按照低频编码信息及相应配置的载频信息输出相应的移频信号，另外一个端口按照配置的载频信息及默认低频编码信息输出相应的移频信号；

所述第一路接收端和所述第二路接收端设置为侧线端口，分别接受远端发送器发送的信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段则判定为区段空闲，任一端口认定为占用区段则判定为区段占用。

一种四端口轨道电路的处理系统，还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元内设置有两个发送冗余切换模块和两个接收调整模块；两个所述发送冗余切换模块分别与所述第一路发送端和所述第二路发送端相连接，用于发送端冗余设备输出的切换；两个接收调整模块分别与所述第一路接收端和所述第二路接收端相连接，用于接收端信号幅度的归一化调整。

一种四端口轨道电路的处理系统，还包括四个实际电缆，所述实际电缆均与所述衰耗冗余切换单元相连接，用于实现室内外信号传输的连接。

所述衰耗冗余切换单元内设置有四个模拟电缆，四个所述模拟电缆分别与两个所述发送冗余切换模块和两个所述接收调整模块相连接，四个所述模拟电缆分别与四个所述实际电缆相连接，用于把各端的电缆长度补偿至同一长度。

一种四端口轨道电路的处理系统，还包括四个室外阻抗匹配单元，四个所述室外阻抗匹配单元分别与四个所述实际电缆相连接，所述室外阻抗匹配单元与钢轨相连接，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，同时隔离牵引电干扰信号。

所述数字控制单元连接轨道继电器，所述轨道继电器包括安全与励磁切换继电器和安全与失磁切换继电器，所述安全与励磁切换继电器用于完成移频信号的输出，所述安全与失磁切换继电器用于切断移频信号的输出。

两个发送端对应的两个正线端口与相应频率的接收端之间的位置距离大于预设的距离阈值，用于保证列车占用区段时至少有一个接收端可以检测到信号电压低于区段占用的规定幅度。

所述方向信息为正向时，第一路发送端与低频编码信息进行关联；所述方向信息为反向时，所述低频编码信息与第二路发送端进行关联。

所述方向信息为无方向条件或低频编码信息无效，第一路发送端和第二路发送端均发送默认的低频编码信息。

一种四端口轨道电路的处理系统的实施方法，具体过程如下：

所述数字控制单元中的第一路发送端和第二路发送端输出信号经过所述衰耗冗余切换单元的发送切换，再经过模拟电缆、实际电缆、室外阻抗匹配单元传输至钢轨，然后从钢轨侧线端口，经室外阻抗匹配单元、实际电缆、耗冗余切换板内的模拟电缆和接收调整单元返回室内的第一路接收端和第二路接收端，其中第一路接收端接收解调第一路发送端输出的移频信号，第二路接收端接收解调第二路发送端口输出的移频信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段，驱动轨道继电器表示区段空闲；任一端口认定为占用区段，驱动轨道继电器表示区段占用。

在本实施例中，一种四端口轨道电路的处理系统具体包括：

若图1所示，本发明提供的系统轨道电路系统，具有2个发送端和2个接收端。根据电码化需要，两个发送设置于正线端口，一个端口设置为上行载频发送、一个端口设置为下行载频。根据方向信息一个对应室外列车前方的端口按照低频编码信息及相应配置的载频信息输出相应移频信号，另外一个端口按照配置的载频及默认低频信息输出相应的移频信号。2个接收端设置为侧线端口分别接受远端发送器发送的信号，两个接收端均空闲区段判定为空闲，任一端口认为占用区段判定为占用,发送和接收端口不用进行切换，减少设备数量及受端电平级的切换，提高了系统的可靠性及性价比。

系统有数字控制单元、衰耗冗余切换单元、实际电缆及室外阻抗匹配单元构成。

其中室外阻抗匹配单元室内信号与钢轨阻抗的匹配，同时隔离牵引电干扰信号；

电缆实现室内、外信号传输的连接，衰耗冗余切换单元内的模拟电缆实现把各端的电缆长度补偿至同一长度，便于调整的计算与维护；

衰耗冗余切换单元实现电缆长度的补齐、发送端冗余设备输出的切换及接收端信号幅度的归一化调整；

数字控制单元完成两个送端信号的生成与放大，并根据两路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。

具体的，如图1所示，数字控制单元根据2路载频和低频、1路正、反向输入条件生成两种频率的移频信号，具体的实现方式为，载频根据运行方向可配置，两路低频(各18个)输入条件并联(或仅第一路有效，下面仅描述为低频编码信息)，正、反向输入条件决定在哪一路按照低频编码生成相应的移频信息输出，而另外一路按照配置载频及默认低频(检测码或禁止码)生成相应的移频信息输出。

本发明默认正向时第一发送端口与低频编码条件进行关联，反向时低频编码信息与第二路发送端口进行关联，若无方向条件或(和)有效编码无效，双通道均发送默认的低频码。两路输出信号经过衰耗冗余切换板内的主、备发送切换和模拟电缆、实际电缆、室外阻抗匹配单元传输至钢轨，然后从钢轨侧线端口，经室外阻抗匹配单元、实际电缆、衰耗冗余切换板内的模拟电缆和接收调整返回室内接收端，其中第一路接收解调第一路发送端口输出的信号，第二路接收解调第二路发送端口输出的信号，两路接收均判定区段空闲设备才驱动轨道继电器表示区段空闲，否则失磁轨道继电器表示区段占用。

在工程应用时，发送端设置于正线区段需要电码化的两个端口，相应频率的接收端应设置于远离本频率发送端口的位置，保证列车占用区段时至少有接收接收端可以检测到信号电压低于区段占用的规定幅度。若数字控制单元通过通信方式编码则可取消继电编码条件，数字控制单元输入或接收端口的频率配置信息均从通信获取或仅保留载频继电编码，用于发送故障时按照配置的继电载频和默认低频发码，仅检查区段的空闲/占用。

在本实施例中，数字控制单元的实现方式如图2所示：

具体的，数字控制单元如图2所示，设备可发送和接受2路信号；设备具有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；

通信模式下双CPU模块根据获得的两路信号的载频和低频信息，CPU1分别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回检两路信号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，切断移频信号的输出；双CPU模块通过信号输入模块解调两路从钢轨返回的信号，若均符合空闲条件，设备驱动轨道继电器表示区段空闲，否则判断区段占用，即通过安全与失磁切换继电器表示区段占用，并把判定结果通过通信方式输出；

在继电模式下双CPU接收输入的载频、低频、方向码信息，当正向、载频1和低频1有效，CPU1按照载频1和低频1通过控制信号生成及回检模块生成移频并放大后输出至第一路发送端，载频2有效按照载频2和默认低频通过控制信号生成及回检模块生成移频并放大后输出至第二路发送端，通过信号生成及回检模块把两路移频信号的频率和幅度返回双CPU检测，若信号符合要求，则双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，切断移频信号的输出；

有反向、载频2和低频2有效，CPU1按照载频2和低频2通过控制信号生成及回检模块生成移频并放大后输出至第二发送端口，载频1有效则按照载频1和默认低频通过控制信号生成及回检模块生成移频并放大后输出至第一发送端口，通过信号生成及回检模块把两路移频信号的频率和幅度返回双CPU检测，若信号符合要求，则双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，切断移频信号的输出；

若方向或两路低频错误，则按照载频和默认低频通过信号生成及回检模块生成两路信号，并把两路移频信号的频率和幅度返回双CPU检测，若信号符合要求，则双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，切断移频信号的输出；若任一路载频错误则停止生成，双CPU模块通过控制安全与失磁切换继电器，切断移频信号的输出。

双CPU模块通过信号输入模块解调两路从钢轨返回的信号，若均符合空闲条件，判定区段空闲并通过安全与模块励磁轨道继电器，表示区段空闲，否则判断区段占用通过安全与失磁轨道继电器，表示区段占用；

更近一步，因两路输出同时仅有一路采用编码输入的低频信息，为减少电路，也可仅获取一路低频编码，根据运行方向与相应的载频把列车运行前方的发送端按照载频与编码输入的低频信息生成相应的移频信号，另一路输出按照相应载频输入信息生成默认低频的移频信号。

本发明提供的一种四端口轨道电路的处理系统具有以下有益效果：

1)一个区段一台设备可完成一个四端口轨道电路的空闲、占用检查，设备简单；

2)可以为车载提供机车信号信息；

3)机车信号信息和轨道电路信号为同一信号，解决原来轨道电路与电码化信号“两层皮”的问题。

4)不需要方向继电器进行方向切换，减少故障点。

5)发接合一，设备集成度高，便于设计与维护，性价比高。

6)可以实现区段内除道岔信号迂回区、无受电分支及钢轨连接线与轨头等区域外的断轨检查。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，包括可接收两路载频信息、低频编码信息和方向信息的数字控制单元，所述数字控制单元内设置有第一路发送端、第二路发送端、第一路接收端和第二路接收端；

所述第一路发送端和所述第二路发送端分别设置于两个正线端口，其中一个端口设置为上行载频发送，另一个端口设置为下行载频发送；所述数字控制单元根据所述方向信息中对应室外列车前方的端口按照低频编码信息及相应配置的载频信息输出相应的移频信号，另外一个端口按照配置的载频信息及默认低频编码信息输出相应的移频信号；

所述第一路接收端和所述第二路接收端设置为侧线端口，分别接受远端发送器发送的信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段则判定为区段空闲，任一端口认定为占用区段则判定为区段占用。

2.根据权利要求1所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，还包括衰耗冗余切换单元，所述衰耗冗余切换单元内设置有两个发送冗余切换模块和两个接收调整模块；两个所述发送冗余切换模块分别与所述第一路发送端和所述第二路发送端相连接，用于发送端冗余设备输出的切换；两个接收调整模块分别与所述第一路接收端和所述第二路接收端相连接，用于接收端信号幅度的归一化调整。

3.根据权利要求2所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，还包括四个实际电缆，所述实际电缆均与所述衰耗冗余切换单元相连接，用于实现室内外信号传输的连接。

4.根据权利要求3所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，所述衰耗冗余切换单元内设置有四个模拟电缆，四个所述模拟电缆分别与两个所述发送冗余切换模块和两个所述接收调整模块相连接，四个所述模拟电缆分别与四个所述实际电缆相连接，用于把各端的电缆长度补偿至同一长度。

5.根据权利要求3所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，还包括四个室外阻抗匹配单元，四个所述室外阻抗匹配单元分别与四个所述实际电缆相连接，所述室外阻抗匹配单元与钢轨相连接，用于室内信号与钢轨阻抗的匹配，同时隔离牵引电干扰信号。

6.根据权利要求1所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，所述数字控制单元连接有轨道继电器，所述轨道继电器包括安全与励磁切换继电器和安全与失磁切换继电器，所述安全与励磁切换继电器用于把移频信号的输出，所述安全与失磁切换继电器用于切断移频信号的输出。

7.根据权利要求1所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，两个发送端对应的两个正线端口与相应频率的接收端之间的位置距离大于预设的距离阈值，用于保证列车占用区段时至少有一个接收端可以检测到信号电压低于区段占用的规定幅度。

8.根据权利要求1所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，所述方向信息为正向时，第一路发送端与低频编码信息进行关联；所述方向信息为反向时，所述低频编码信息与第二路发送端进行关联。

9.根据权利要求8所述的一种四端口轨道电路的处理系统，其特征在于，所述方向信息为无方向条件或低频编码信息无效，第一路发送端和第二路发送端均发送默认的低频编码信息。

10.一种四端口轨道电路的处理系统的实施方法，其特征在于，具体过程如下：

数字控制单元中的第一路发送端和第二路发送端输出移频信号经过衰耗冗余切换单元、实际电缆、室外阻抗匹配单元传输至钢轨；

钢轨侧线端口将移频信号经室外阻抗匹配单元、实际电缆、衰耗冗余切换单元返回数字控制单元中的第一路接收端和第二路接收端；

其中第一路接收端接收解调第一路发送端输出的移频信号，第二路接收端接收解调第二路发送端口输出的移频信号，所述第一路接收端和所述第二路接收端均认定为空闲区段，驱动轨道继电器表示区段空闲；任一端口认定为占用区段，驱动轨道继电器表示区段占用。