CN88203203U - 通用机车信号检测仪 - Google Patents

Abstract

通用机车信号检测仪。该仪器具有移频、交流计数、极频自动闭塞三种接收方式兼容功能，可以使机车运行在不同的闭塞区或交路上，均能收到地面发射的不同编码信号。由于该仪器采用微机自动控制，使其与原仪器相比，具有运行可靠、体积小等优点。

Description

通用机车信号检测仪

一种在机车上检测地面信号的机车信号检测仪。

目前，通过铁轨，由地面向正在行驶的机车发送信号，使机车上的机务人员根据显示不同颜色信号灯，按事先规定的速度或停车区间驾驶。如：绿色信号灯亮，则按原速度运行；黄色信号灯亮，则减速运行或进站后内正线停车。地面发射的信号，根据编码不同有三种发送方式：1移频自动闭塞式、2、交流计数自动闭塞式、3、极频自动闭塞式。这三种不同的编码发送方式，对应三种不同的接收装置。全国铁路各段的自动闭塞区，一般采用固定的三种发送方式之一。如南方铁路自动闭塞区基本上只采用移频自动闭塞式；而北方铁路自动闭塞区，多数采用交流计数或极频自动闭塞式。由于目前这三种接收装置，只具有单一的工作方式，因此，常常出现一台机车在行驶不同的自动闭塞区或交路上需要有两个或叁个接收不同信号的接收装置。另外，目前这三种接收装置均为分立元件、体积大、性能差、易受机车上电源波动影响，因此，故障率较高。一旦接收装置出现故障，机车上的机务人员就要准确地辨认前方地面信号灯的显示，由于自动闭塞区最长达3公里之远，并且存在弯道、隧道、以及受季节时令、天气的影响，使机务人员很难确认前方地面所显示的信号，此时机车必须缓行，严重影响铁路的营运效率。

本实用新型目的：设计一种能使三种接收方式兼容的通用机车信号检测仪。

本实用新型技术解决方案是：

通用机车信号检测仪由三部分组成：机车信号检测部分、机车信号处理部分和机车信号执行部分。机车信号检测部分由传感器、接收电路、滤波电路、放大电路、取样电路和光电耦合器组成；机车信号处理部分，由微处理器、自动复位电路、振荡电路、或门、只读存贮器、锁存器和三态门组成；机车信号执行部分，由驱动器、三极管、耦合变压器、二极管、电容和信号灯组成。当地面向机车轨道发射的机车信号，由该仪器的机车信号检测部分接收，并经机车信号处理部分中的电路及软件处理后，使机车信号执行部分中的信号灯点亮相应显示。为了使该仪可靠工作，本实用新型采用如下措施：

1、采用两套以上互检的机车信号检测部分和处理部分。因为，铁路营运安全、正点责任重大，采用多套工作可以大大减少整机工作故障率。

2、机车信号执行部分的输出端，与机车信号处理部形成闭环巡回检测，保证：（1）机车信号检测部分和处理部分多套同时工作，并且唯独其中一套有信号输出；（2）单套工作的机车信号检测部分和处理部分受其它套机车信号检测部分和处理部分的跟踪检查，一旦有输出的那套机车信号检测部分或处理部分出现故障、则关闭该套输出，而另外的一套接替工作，并通过机车信号执行部分继续正常工作。（虽然每套都工作，但是各套有机车信号输出的机率是随机的，既、只要有一套输出，就封锁其它套的输出）

本实用新型优点是：

1、由于元件的选择，采用低温性能优越的大规模集成电路，并且通过微机控制，使整机成本降低，体积减小，性能提高。

2、由于采用多套机车信号检测部分和处理部分同时工作，并且多套之间，通过微机软件进行互检，随时可以关闭出现故障的那一套，而其它套随机可接替，保证该仪器正常工作，从而提高了该仪器工作可靠性。

3、由于该仪器为三种机车信号接收方式兼容，因此、使用该仪器不受铁路各区段自动闭塞区或交路限制，从而提高了铁路营运效率，保证了机车运行安全。

下面结合附图说明本实用新型最佳实施例。

图1为本实用新型两套机车信号检测部分和处理部分的方框原理示意图。

其中：1机车轨道、2传感器、3接收电路、4滤波电路、5放大电路、6取样电路、7光电耦合器（型号：TIL117）、8、10锁存器（型号：74LS273）、9、11三态门（型号：74LS244）、12、只读存贮器（型号：2764D）、13微处理器（型号：Z80－CPU）、14自动复位电路、15振荡电路、16、17或门（型号：74LS32）、a、b为光电耦合器7的输出端；d、e、f分别为自动复位电路14的复位脉冲端、复位脉冲输出端、基准脉冲输入端；m、n分别为或门16、17的输出端；p、q分别驱动器D_i的输入端出端；x、y为光电耦合器I_i的输入端；r为光电耦合器的输出端；R₁₈～R₂₃电阻、C₁₅电容、D₇稳压二极管、D_i驱动器、I_i光电耦合器（型号：TIL117）、T_i三极管、TR_i耦合变压器、DT_i整流二极管、C_i滤波电容、DZ_i信号灯。（i＝0、1、2…5）

在图1中，每套机车信号处理部分中的锁存器8（或10）的Q₇端与其该套所对应的自动复位电路14的d端相连；每套机车信号处理部分中的锁存器8（或10）的Q₆端与其它套机车信号处理部分中的三态门11（或9）的D₇端相连；机车信号执行部分中的耦合变压器TR_i输出端，通过光电耦合器I_i馈至每套机车信号处理部分中的三态门9、11的D_i＋1端（i＝0、1、2…5）。

图2为本实用新型检测电路原理图。

其中、接收电路3，由振荡变压器T、谐振电容C₁、电阻R₁、R₂、场效应管T₁组成；滤波电路4，由电阻R₄、R₁₇、电容C₃、C₄、运算放大器器A₂组成一个二阶VCVS带通滤波器；放大电路5，由电阻R₃、R₅、电容C₂、C₅、C₆、运算放大器A₁和电阻R₆、R₇、R₈、电容C₇、C₈、C₉、运算放大器A₃分别组成一级、二级放大器。在第一级放大器中、C₂为加速电容、C₅为隔直电容、C₆为相位补偿电容；在第二级中、C₈为隔直电容、C₉为相位补偿电容，使R₁₆·C₉＝R₆.C₇取样电路6与放大电路5中的二极管D₁～D₄、电阻R₇构成自动增益控制电路，在取样电路6中，电阻R₉、电容C₁₀串联支路一方面防止运算放大器A₄有零源现象；另一方面可以减小运放器A₃输出波形失真，并且通过二极管D₅、D₆分别向电容C₁₁、C₁₂充电、使正负半周的幅值分别加至运算放大器A₄的反相端和同相端，保证运算放大器A₄输出值始终为负，其绝对值与二极管D₁～D₄导通程度成正比，这样，当二级放大器输出端B点电位上升时：V_B↑－V_C↓－V_A↓－V_B↓实现自动增益控制过程。R₁₂、R₁₃为分流电阻，C₁₃为相位补偿电路，R₁₀、R₁₁、R₁₄决定A₄的放大倍数、电阻R₁₅、电容C₁₄组成积分电路。

图3为本实用新型自动复位电路14原理图。

其中，N₁、N₂、N₃非门，R₂₄、R₂₅、R₂₅、R₂₇电阻、C₁₆、C₁₇电容、20分频器（型号：74LS393）、21分频器（型号：CD4040）

图4为本实用新型振荡电路15原理图。

其中，R₂₈～R₃₁电阻、C₁₈、C₁₉电容、N₄、N₅、N₆非门、Q石英晶体振荡器。

图5为本实用新型驱动器D_i原理图

其中，R₃₂、R₃₃、R₃₄电阻、C₂₀、C₂₁电解电容、T₂三极管、D₈、D₉二极管。

下面结合上述附图叙述本实用新型工作过程：

地面发射装置向铁轨1发射的编码信号，由传感器2拾出，经振荡变压器T，使其信号在谐振电容C₁及振荡变压器T的次级线圈内形成欠阻尼振荡，经场效应管T₁等元件组成的射随器输出、并且由放大电路5放大后至光电耦合器7。光电耦合7的a、b输出端分别接至到该套对应的三态门9（或11）的D₀、D₁端，等待该信号的处理。此时每套机车信号处理部分也已经进入工作状态，当或门17输出端n为低电平时，打开该套对应的三态门9（或11），机车信号经数据总线D₀～D₇送至该套对应的微处理器13，当机车信号经微处理器13运算处理后，或门16输出端m输出脉冲，使机车信号处理结果送至该套对应的锁存8（或10）。每套中的锁存器的Q₀～Q₅端分别与六个驱动器D₀～D₅相连接，既图中的i＝0、1、2…5。当锁存器8（或10）中的Q_i有输出时，经对应的驱动器D_i、三极管T_i、耦合变压器TR_i放大输出的信号，驱动对应的信号灯DZ_i显示、使机车上的机务人员根据不同颜色的信号灯DZ_i显示、按规定运行。同时，耦合变压器TR_i输出端X、Y，把其输出信号经光电耦合器I_i（i＝0、1…5）馈至每套机车信号处理部分中的三态门9、11的D_i＋1端。本仪器采用多套机车信号检测部分和处理部分同时工作，至于哪一套机车信号处理部分的P端先有输出，这是由该部分的硬件分散性决定，既它的各套的输出是随机的，但是，只要先有一套输出、测该套对应的锁存器8（或10）的Q₆端同时有脉冲输出，封锁其它套的输出，既使锁存器10（或8）的Q_i端无输出，其封锁线是通过锁存器8（或10）的Q₆端与另一套（附图1中只画出了两套）机车信号处理部分中的三态门11（或9）的D₇端连线实现。机车信号执行部分X、Y两端的输出、经光电耦合器I_i馈至每套三态门9、11的D_i＋1端的信号，对于有输出信号（微处理器13处理后的信号）的那套，该信号不被该套对应的微处理器13读回；对于无输出信号的那套，该信号被该套对应的微处理器13读回，经运算处理后，有两个结果输出：（1）让该套与有信号输出的那套同步工作；（2）如果经检查、工作那套出现故障，则该套有输出，并封锁其它套的输出，使该仪器正常工作。（当然，如果该仪器有三套机车信号检测部分和处理部分，在一套出现故障后，余下两套哪个先有输出、也是随机、其工作过程同上）相对减少了整机的故障率。另外，每套机车信号处理部分中的锁存器8、10的Q₇端，只要该套的微处理器13正常工作，就有常态脉冲输出，既自动复位电路14d点有脉冲输入，使该电路e点无脉冲输出；当微处理器13处于随机工作状态时，d点无脉冲，此时f点脉冲信号，既1MHZ脉冲信号分别经分频器20、21的2⁸、2¹²分频后，由e点至微处理器13的RESET，使其自动复位。

Claims (2)

1、一种通用机车信号检测仪，由传感器、检测电路及驱动电路组成，其特征是：

1·1机车信号检测部分由传感器2、接收电路3、放大器5、光电耦合器7依次串联组成；

2·1机车信号处理部分由微处理器13、自动复位电路14、振荡电路15、或门16，17，只读存贮器12、锁存器8、三态门9组成；

2·2振荡电路15输出端f与自动复位电路14中的分频器20输入端和微处理器13的CLK端相连；

2·3自动复位电路14脉冲输入端d、信号输出端e分别与锁存器8的Q₁端和微处理器13的RESET端相连；

2·4·1微处理器13数据总线D₀～D₇与只读存贮器12、锁存器8输入端、三态门9输入端相连；

2·4·2微处理器13的 WR、 IORQ端和 RD、 IORQ端分别与或门16、17输入端相连，

2·4·3或门16、17输出端m、n分别与锁存器8的CLOK端和三态门9的控制端1、19相连；

3·1机车信号执行部分由输入端与锁存器8(或10)Qi端相连的驱动器Di、三极管Ti、合变压器TRi、信号灯DZi依次串联组成(i=0、1…5)；

4·1有两套以上的机车信号检测部分和处理部分；

5·1每套机车信号处理部分中的锁存器8(或10)的Q₆端与其它套机车信号处理部分中的三态门11(或9)的D₇端相连。

2、根据权利要求1所述的通用机车信号检测仪，其特征是：机车信号执行部分中的耦合变压器TRi输出端X、Y通过光电耦合器Ii馈至每套机车信号处理部分中的三态门9，11的Di＋I端（i＝0、1、…5）。

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