CN203544026U - 伺服式轨道安全信号系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种伺服式轨道安全信号系统，本系统的变压器初级线圈连接两根钢轨、次级线圈连接轨道继电器线圈，整流滤波防雷模块的输入端连接轨道继电器的励磁电压、输出端连接电压采样模块输入端，电压采样模块输出端连接中央处理模块的信号输入端，基准电压模块的输出端连接中央处理模块的基准电压输入端，差值电压选择模块的输出端连接中央处理模块的电压选择输入端，中央处理模块的信号输出端连接光耦隔离模块的输入端，光耦隔离模块的输出端连接控制继电器线圈，轨道继电器的常闭触点与控制继电器的常闭触点串联于安全信号输出回路。本系统克服了传统轨道电路的缺陷，确保控制继电器可靠动作，号志机显示正确，从而保证铁路行车安全。

Description

伺服式轨道安全信号系统

技术领域

本实用新型涉及一种伺服式轨道安全信号系统。

背景技术

轨道安全信号系统以一段铁路线路的钢轨为导体构成的轨道电路，用于自动、连续检测这段铁路线路是否被机车车辆占用，也用于控制信号装置或转辙装置，以保证机车的行车安全。 整个轨道系统路网依适当距离区分成多个闭塞区间，各闭塞区间以轨道绝缘接头区隔，形成一独立轨道电路，各区间的起始点皆设有号志机，当列车进入闭塞区间后，列车轮缘与钢轨表面充分接触，近似两根钢轨短路，两根钢轨之间电压从13V突变到1V以下，此时轨道电路立即反应，轨道继电器动作，并传达本区间已有列车通行，禁止其他列车进入的信息传输至号志机，此时位于区间入口的号志机立即显示险阻禁行信息。由于铁路线受环境影响钢轨表面锈蚀严重，列车轮缘与钢轨表面接触电阻增加，两根钢轨之间电压从13V仅下降到3V以上，从而不能带动轨道继电器动作，导致轨道电路动作失效，发生号志机信号时有时无的现象，严重威胁铁路行车安全。虽然采取提高该区段的轨道电路电压及改变电源频率等手段，但是仍未克服号志机信号差错的现象。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种伺服式轨道安全信号系统，本系统克服了传统轨道电路的缺陷，确保控制继电器可靠动作，号志机显示正确，从而保证铁路行车安全。

为解决上述技术问题，本实用新型伺服式轨道安全信号系统包括两根钢轨、变压器和轨道继电器，所述变压器初级线圈连接所述两根钢轨、次级线圈连接所述轨道继电器线圈，所述轨道继电器带有常闭触点，本系统还包括整流滤波防雷模块、电压采样模块、中央处理模块、基准电压模块、差值电压选择模块、光耦隔离模块和控制继电器，所述整流滤波防雷模块的输入端连接所述轨道继电器的励磁电压、输出端连接所述电压采样模块输入端，所述电压采样模块输出端连接所述中央处理模块的信号输入端，所述基准电压模块的输出端连接所述中央处理模块的基准电压输入端，所述差值电压选择模块的输出端连接所述中央处理模块的电压选择输入端，所述中央处理模块的信号输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述控制继电器线圈，所述控制继电器带有常闭触点，所述轨道继电器的常闭触点与控制继电器的常闭触点串联于安全信号输出回路。    

进一步，本系统还包括电压显示模块，所述电压显示模块的输入端连接所述中央处理模块的实时电压输出端。

由于本实用新型伺服式轨道安全信号系统采用了上述技术方案，即本系统的变压器初级线圈连接两根钢轨、次级线圈连接轨道继电器线圈，轨道继电器带有常闭触点，整流滤波防雷模块的输入端连接轨道继电器的励磁电压、输出端连接电压采样模块输入端，电压采样模块输出端连接中央处理模块的信号输入端，基准电压模块的输出端连接中央处理模块的基准电压输入端，差值电压选择模块的输出端连接中央处理模块的电压选择输入端，中央处理模块的信号输出端连接光耦隔离模块的输入端，光耦隔离模块的输出端连接控制继电器线圈，控制继电器带有常闭触点，轨道继电器的常闭触点与控制继电器的常闭触点串联于安全信号输出回路。本系统克服了传统轨道电路的缺陷，确保控制继电器可靠动作，号志机显示正确，从而保证铁路行车安全。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型伺服式轨道安全信号系统的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型伺服式轨道安全信号系统包括两根钢轨1、变压器2和轨道继电器J1，所述变压器2初级线圈连接所述两根钢轨1、次级线圈连接所述轨道继电器J1线圈，所述轨道继电器J1带有常闭触点K1，本系统还包括整流滤波防雷模块3、电压采样模块4、中央处理模块5、基准电压模块6、差值电压选择模块7、光耦隔离模块8和控制继电器J2，所述整流滤波防雷模块3的输入端连接所述轨道继电器J1的励磁电压、输出端连接所述电压采样模块4输入端，所述电压采样模块4输出端连接所述中央处理模块5的信号输入端，所述基准电压模块6的输出端连接所述中央处理模块5的基准电压输入端，所述差值电压选择模块7的输出端连接所述中央处理模块5的电压选择输入端，所述中央处理模块5的信号输出端连接所述光耦隔离模块8的输入端，所述光耦隔离模块8的输出端连接所述控制继电器J2线圈，所述控制继电器J2带有常闭触点K2，所述轨道继电器J1的常闭触点K1与控制继电器J2的常闭触点K2串联于安全信号输出回路9。

进一步，本系统还包括电压显示模块10，所述电压显示模块10的输入端连接所述中央处理模块5的实时电压输出端。电压显示模块可实时显示由电压采样模块采集并经中央处理模块处理后的钢轨电压，为运行维护和检修带来极大的方便，另外通过该显示的电压值可以验证本系统动作的正确性，确保本系统安全可靠运行。

一般轨道电路正常工作分为两种状态，空闲状态，即该轨道区域上无列车占用，分路状态，即该轨道区域内有列车占用。在空闲状态下，钢轨上有交流0.7V左右的电压，该0.7V电压由交流220V经降压变压器和限流电阻供给，钢轨上的交流0.7V电压经变压器升至交流14V，该交流14V电压使轨道继电器励磁吸合。当列车行至该区域时，轨道电路处于分路状态，钢轨上交流0.7V电压被车轮短路，轨道继电器励磁电压从14V降至1V以下，使得轨道继电器失磁断开。但在实际应用中，由于因轨道表面锈蚀、列车空车跳动等影响，导致钢轨与车轮接触电阻增大，特别是列车空车时，无法将钢轨两端电压彻底短路，体现在轨道继电器两端励磁电压仍在交流4V以上，该轨道继电器两端励磁电压需小于4V才能断开。如此在控制室的值班人员就会发现，正在运行中的列车突然在屏幕中消失，这种现象严重威胁行车安全。

由于上述原因，在分路状态时尽管轨道继电器没有动作，但轨道继电器励磁电压还是从交流14V降至交流5V左右，期间有9V的差值。根据该差值就可利用中央处理模块每隔10mS对轨道继电器励磁电压进行扫描，不断读取励磁电压，当电压有9V以上的差值，就判断有列车占据轨道，当然为了提高本系统的灵敏度也可以通过差值电压选择模块将差值设为8V或7V，甚至更低，可以根据钢轨的实际情况灵活地选取适当的差值数据。

本系统中轨道继电器的励磁电压经整流滤波防雷模块处理后通过电压采样模块传输至中央处理模块，中央处理模块采用动态跟踪和差值动作对钢轨电压进行处理，在实际应用中钢轨电压不是固定的，其与天气状况、轨道道渣的电阻，轨道的阻抗有密不可分的联系，尤其是天气状况，晴天钢轨电压是交流13V，到了阴雨天就可能是交流12V或更低，因此通过中央处理模块设定一个变量动态跟踪钢轨的调整电压，保证测量的实时性和准确性；另外当轨道从空闲状态进入分路状态，钢轨的电压会发生突变，正常情况是钢轨电压从交流13V突变到交流1V以下，但是由于钢轨锈蚀使轨道电路发生故障时，钢轨电压仅仅回落到交流6V，更极端的情况有时只回落到交流8V，从交流13V到交流8V之间的压差仅仅交流5V，如此轨道继电器就无法动作，因此通过差值电压选择模块设置中央处理模块对钢轨电压处理的差值，只要差值大于交流4V，中央处理模块即认定轨道区域为分路状态，为了提高本系统的灵活机动及灵敏度，差值电压选择模块可设定多个差值供选择，如交流3V、4V、5V或6V等。

本系统的中央处理模块通过电压采样模块对钢轨电压每秒进行100次数据采样，每次采样时间为10mS，如果10次数据采样值的最大值与最小值之差小于0.2V，则取10次数据的平均值作为有效采样值。反之为无效采样值，并放弃。取最近10次大于10.5V的有效采样值的平均值，当最近一次有效值产生后，其值与前9个有效采样值作平均值，并记录，最前的第1个有效采样值自动放弃。 在本系统稳定工作状态前5秒的采样值数据抛弃，电压显示模块显示为0。

本系统对轨道安全信号的控制分为如下状态，

1、状态0：

取最近连续10次大于等于交流10.5V的采样有效值的平均值，作为当前钢轨的空闲电压值，并记录，同时轨道继电器和控制继电器吸合, 安全信号输出回路接通，号志机绿灯亮，电压显示模块显示当前有效采样值。这个过程耗时1秒，本系统完成初始化，并且在下一个时钟周期进入状态1。

如果有效采样值小于交流10.5V，说明轨道不在空闲状态，则中央处理模块输出信号使控制继电器断开，使得安全信号输出回路断开，号志机红灯亮，等待轨道处于空闲状态，并在下一个时钟周期仍进入状态0。

2、状态1：

本系统在初始化完成后进入动态跟踪过程，当钢轨的空闲电压值减采样有效值小于交流4V时,中央处理模块判断轨道空闲，轨道继电器和控制继电器吸合，号志机绿灯亮，下一个时钟周期还是进入状态1。当钢轨的空闲电压值减采样有效值大于等于交流4V时，中央处理模块判断轨道占据，控制继电器断开，号志机绿灯灭、红灯亮。下一个时钟周期进入状态2。                                                            

3、状态2：

当采样有效值达到交流10.5V时，中央处理模块判断轨道空闲，轨道继电器和控制继电器吸合，号志机绿灯亮。下一个时钟周期还是进入状态1。当采样有效值小于交流10.5V时，中央处理模块判断轨道不是空闲状态，控制继电器断开，号志机绿灯灭、红灯亮。下一个时钟周期还是进入状态2。

Claims (2)

1.一种伺服式轨道安全信号系统，包括两根钢轨、变压器和轨道继电器，所述变压器初级线圈连接所述两根钢轨、次级线圈连接所述轨道继电器线圈，所述轨道继电器带有常闭触点，其特征在于：本系统还包括整流滤波防雷模块、电压采样模块、中央处理模块、基准电压模块、差值电压选择模块、光耦隔离模块和控制继电器，所述整流滤波防雷模块的输入端连接所述轨道继电器的励磁电压、输出端连接所述电压采样模块输入端，所述电压采样模块输出端连接所述中央处理模块的信号输入端，所述基准电压模块的输出端连接所述中央处理模块的基准电压输入端，所述差值电压选择模块的输出端连接所述中央处理模块的电压选择输入端，所述中央处理模块的信号输出端连接所述光耦隔离模块的输入端，所述光耦隔离模块的输出端连接所述控制继电器线圈，所述控制继电器带有常闭触点，所述轨道继电器的常闭触点与控制继电器的常闭触点串联于安全信号输出回路。

2.根据权利要求1所述的伺服式轨道安全信号系统，其特征在于：本系统还包括电压显示模块，所述电压显示模块的输入端连接所述中央处理模块的实时电压输出端。

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