音頻脈衝式低功耗軌道電路設備的製作方法

2023-07-20 04:37:36 1

專利名稱：音頻脈衝式低功耗軌道電路設備的製作方法
音頻脈衝式低功耗軌道電路設備是裝設於無可靠交流電源的車站，用於檢查站內到發線或區間軌道被列車佔用或空閒兩種狀態的設備。目前用於檢查站內到發線佔用狀況的軌道電路設備有應答式軌道電路設備和移頻式軌道電路設備，應答式軌道電路設備如中國專利85203407是發送脈衝信號，經鋼軌傳輸到接收端，再經接收端的電感元件儲能放電，將形成的脈衝信號返送回發送端，在發送端的接收設備以能否收到此信號來控制負載繼電器的吸起和落下，以表示軌道的空閒或佔用狀態。這種設備電能消耗較低，但設備可靠性常不能滿足需要，移頻式軌道電路設備，電能消耗較高，顯然對無電車站是不適用的。
本發明的目的在於提供一種用於無可靠交流電源或無電車站的低功耗軌道電路設備，這種設備可利用乾電池供電，能耗低、可靠性高，完全適用於無電車站。
本發明是由乾電池組，音頻脈衝發送設備，鋼軌及音頻脈衝接收設備構成。發送設備是由脈衝波對正弦振蕩波進行調製經功放電路和選頻電路加到鋼軌兩端，接收端從軌道上取出信號，經選頻放大，取樣。再選頻放大、取樣整形、功放，傳給繼電器，進行軌道區間佔用情況表示。


圖1為發送設備工作方框2為接收設備工作方框3為發送設備電原理4為接收設備電原理圖下面結合附圖加以詳細描述。
圖1中，1為基波振蕩發生裝置，2為脈衝方波發生裝置，3為調製器，4為功率放大器，5為耦合變壓器，6為選頻電路，其引出線直接將信號加到鋼軌上。基波振蕩發生裝置1將正弦波輸入到調製器3內，與此同時脈衝方波發生裝置2將脈衝方波也輸入到調製器內，在調製器內形成受方波調製的間斷的正弦波，該受方波調製的正弦波經功率放大器4放大，經耦合變壓器5，選頻電路6形成一定頻率的間歇的音頻調製信號，該信號直接加到鋼軌兩端。圖2中7為選頻輸入電路;8為耦合變壓器;9為選頻放大電路;10為取樣電路;11為選頻放大電路;12為取樣電路;13為選頻整形電路;14為功率放大電路;15為軌道繼電器。經鋼軌傳輸進來的由發送端設備發送的音頻脈衝信號，經選頻電路7諧振，經耦合變壓器8，傳給選頻放大電路9，放大後的信號經取樣電路10取樣送選頻放大電路11再次放大，後再由取樣電路12取樣，經選頻整形電路13送功率放大器14放大，最後傳給軌道繼電器15。本發明的發送和接收設備選用500Hz，600Hz，700Hz三種頻率作中心工作頻率配套使用。以保證信號有效傳輸距離在不小於1200米的情況下，既實現對50Hz的交流電和客車發動機產生的幹擾有較強的抗幹擾能力，又做到了相鄰股道絕緣破損時防止相互幹擾，站內相鄰股道，可採用不同中心頻率的器材，在軌道空閒時，發送信號經選頻耦合輸入第一級選頻放大器，對符合本機中心頻率的信號起振放大，輸入取樣電路，當輸入信號幅值大於取樣電路導通門限時，取樣電路導通，同時取樣電路又對大於輸入上限的信號進行限幅，取樣後的信號經過選頻放大，整形，功放使軌道繼電器可靠吸起，表示軌道空閒，當列車進入軌道電路區段時，由於輪對的分路作用，軌面上的信號被短路，此時輸入信號幅值降低，選頻放大器停振，取樣電路截止，軌道繼電器可靠落下，表示軌道已被佔用。利用軌道繼電器的接點，便可實現與其它信號設備的聯鎖，該電路器材也適用於有交流電源的車站。
音頻軌道電路信號發生器和接收器分別裝設在外形尺寸為寬×高×深＝210×150×280(mm)的儀器箱內，並採用CX型航空插接件與其他設備聯接，施工安裝時可將其設置在變壓器箱內，儀器的面板上設有電源，輸出及頻率測試孔，信號發生器面板上不僅有電源，輸出及頻率測試孔，還設有控制脈衝連續和間斷工作的波段開關，這樣信號發生器就能發出連續工作脈衝，以在對儀器性能進行測試時需要。
圖3為信號音頻軌道電路信號發生器工作原理圖，圖3中22為功率放大集成電路晶片，第一級電晶體16產生的正弦振蕩信號經變壓器17耦合，再經電阻18，電容19輸入到功放集成電路晶片22內，其輸出直接推動功放管20、21工作，功率輸出經電容23，變壓器24的耦合發送到軌道上，這樣既減少了功放級數，又較甲類、乙類功放電路的效率要高得多。在向軌道輸出的迴路中，設有電感25和電容26組成的串聯諧振選頻迴路，該迴路對輸出信號進行濾波整形，提高輸出信號的質量，同時還能在一定的程度上對雷電進行防護隔離，其作用還在於限制輸出電流，當發送端被車輛輪對直接短路時，由於電容26的容量只有2μF，因此控制了分路電流不會增大，故而有效地降低發送整機的功耗。集成電路27及相關外圍元件組成的方波振蕩電路通過電阻29使三極體28工作在開關狀態，其周期為1Hz，當三極體28的輸入端為高電平時，三極體28發射極與集電極之間導通，三極體16的負反饋迴路形成，三極體16可以起振工作，經功放音頻軌道電路信號發生器有信號輸出，當三極體28輸入端為低電平時，三極體28的C-E結截止，三極體16的負反饋電路不能形成，故整機無信號輸出，集成電路27的方波信號佔空比為1∶2.5，整個信號發生器的信號佔空比為1∶2.5，即若工作時間為1，間歇時間則為2.5，電路中設有波段開關30，開關接通時，信號發生器處於連續工作狀態，開關斷開時，信號為有間歇地輸出，連續工作方式有利於對設備進行調試檢測，斷續工作時有利於降低整機的能耗，使信號發生器的整機耗電由140mA，降至70mA。信號發生器工作的中心頻率取決於電容31和電感32組成的並聯諧振迴路的電氣參數，電容和電感有三組取值，使得信號發生器可以以500Hz，600Hz，700Hz為中心工作頻率工作，音頻軌道電路接收器如圖四所示，它採用與信號發生器一樣的功放集成電路晶片33，以對前級選頻後的輸入信號放下，推動功放管34、35工作，再經變壓器36耦合、橋堆37整流，使軌道繼電器39吸起，電容38起濾波作用，在發生器處於間歇停振狀態時，接收器也停振，此時靠電容38的放電維持繼電器39吸起。由軌道傳來的信號經電容40和電感42組成的迴路選頻輸入。當輸入頻率與本機中心頻率相符時，只要輸入信號幅值大於40mV，變壓器42的二次側就有感應輸出，此電壓可以打開三極體43、二極體44、45的導通門限，使接收器起振工作，這種選頻耦合方式、顯著地提高了接收器的靈敏度，輸入選頻迴路的Q值較高，且電容為負溫度係數，電感為正溫度係數，在環境溫度變化時，諧振頻率不發生明顯變化。當輸入信號的頻率偏離中心工作頻率50Hz以上時，接收器就不能起振工作，從而提高了抗幹擾能力。由集成電路46和47組成的兩級電壓限幅取樣電路，其下限導通門限為6V，當輸入電壓不低於40mV時，選頻放大後的信號，使取樣電路處於可靠的導通工作區，而當輸入電壓在幾百毫伏以上時，限幅取樣電路又起到限幅作用，從而使軌道繼電器端電壓不受受端輸入電壓強弱的影響，提高了設備的穩定性、可靠性。三極體48為選頻放大管，三極體49為末級選頻放大管，在限幅取樣電路輸出方波時，對方波有整形作用，使功放集成電路的輸入為正弦波形的信號，以提高功放效率。為使設備在發生故障時軌道區間的佔用情況仍不發生錯誤判斷，在電路中串接保險管，信號發生器的電容23、52，信號接收器的電容50、51短路損壞時，整機電流會在瞬間增大，立刻熔斷保險管;接收器限幅取樣電路故障時，無電壓輸出或只有直流輸出，軌道繼電器均可以可靠落下;接收器三極體43的反向耐壓30V，二極體44、45的反向耐壓為250V，允許通過的電流也遠大於三極體43，當出現瞬間的大電流和高反壓時，三極體43將首先損壞，不會危及整個設備安全。
該設備在受端軌面電壓大於40mV時，即可起振工作，在甲電池組作供電電源，且電壓在12V時，整機耗電量不大於50mA，信號發生器間歇工作，其耗電量不大於40mA，起振工作狀態不大於140mA，故信號發生器整機總耗電量平均不大於70mA。這樣每段軌道電路設備的總耗電量不大於120mA，功耗在1.5W以內，故一組電池，可保證使用45天以上。
該設備與原有設備相比，具有耗電量低，抗幹擾能力強，靈敏度高的優點。
權利要求
1.一種音頻脈衝式低功耗軌道電路，其特徵在於它是由下列部件組合併成電氣聯接構成的(A)一個音頻脈衝低功耗軌道電路信號發生器它的輸出端(6)直接與軌道相聯接，信號發生器中基波振蕩器(1)與脈衝方波振蕩器(2)同時與調製器(3)相聯接，脈衝間歇地工作的調製器(3)與功放(4)相聯，經耦合電路(5)、選頻迴路(6)與軌道相聯接；(B)一個音頻脈衝低功耗軌道電路信號接收器，它的輸入端(7)直接與軌道相聯接，輸出端與軌道繼電器(15)相聯接，信號接收器的輸入端(7)經耦合器(8)與第一級選頻放大電路(9)相聯接，第一級選頻放大電路輸出端與取樣電路(10)相聯接，取樣電路輸出端與第二級選頻放大電路(11)相聯，經第二級取樣電路(12)，選頻整形電路(13)，功率放大電路(14)與軌道繼電器(15)相聯接；
2.根據權利要求1所述的音頻脈衝式低功耗軌道電路，其特徵在於信號發生器設有可使電路工作於間歇和連續方式的波段開關(30)。
全文摘要
音頻脈衝式低功耗軌道電路設備是裝設於無可靠交流電源的車站，用於檢查站內到發線或區間軌道被列車佔用或空閒兩種狀態的設備。它是由間歇的脈衝信號發送設備與接收設備構成，由乾電池組做為電源，整機耗電在1.5W，該設備可在多種中心頻率下工作。
文檔編號B61L1/18GK1057235SQ9010432
公開日1991年12月25日 申請日期1990年6月14日 優先權日1990年6月14日
發明者侯玉亭, 胡明建 申請人:天水鐵路信號工廠