基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統的製作方法
2023-04-28 05:38:21 1
基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，包括至少兩個測距傳感器，用於實時檢測軌道電路區段內枕木到列車底部的距離值並輸出；控制板用於接收所述至少兩個測距傳感器輸出的距離值，根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段，若是，所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作導通分路線，若否，所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作斷開分路線；分路線，位於軌道電路區段左右兩端外側，其串聯電控開關後兩端部分別連接所述軌道電路區段內的鋼軌，用於在所述電控開關動作時導通或斷開連接兩條鋼軌。本發明採用與現有主流方案不同的技術方案，可靠性、安全性高，成本低，簡單易實施。
【專利說明】基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及鐵路軌道電路分路不良檢測領域，特別涉及一種基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統。
【背景技術】
[0002]信號是鐵路列車行進的「眼睛」，是保證行車安全、實現集中統一指揮、提高運輸效率的重要手段。隨著鐵路的發展，信號閉塞也從半自動閉塞發展到全自動閉塞，行車的區間或區段都已經縮短了，同時經過了 6次提速，每個區間或區段上只能有一列車運行，因此，行車的安全性就更顯突出了。判斷區間或區段是否有車佔用，目前是採用軌道電路來實現的，軌道電路利用鋼軌作為傳輸通道，配上發送設備和接收設備以及鋼軌絕緣而組成，當閉塞區間內無列車行駛時，電流會從電源經由軌道流經繼電器，並使其激磁帶動接點，接通綠燈之電路(信號機立即顯示平安通行)。當有列車駛入閉塞區間時，電流改行經列車車軸，形成分路電流，該狀態稱之為分路良好，電流不會流經繼電器，繼電器因失去電流而失磁，接通紅燈之電路(信號機立即顯示險阻禁行)。軌道區間或區段屬於室外設備，經過風吹、日曬、雨淋、礦渣及其它物品的腐蝕，某些不經常走車的區段鋼軌表面就會氧化生鏽，根據走車的多少，腐蝕的程度也不同，這種情況下機車車輛通過時不能有效分路，從而形成分路不良現象，信號機仍顯示綠燈，造成區段無車的假象，當分路不良發生時，現有軌道電路的軌道繼電器不能可靠的落下形成紅光帶，會造成「丟車」現象，行車指揮人員也不知道機車車輛運行或是停留的位置，也就有可能安排另一輛機車進入同一條軌道電路，最終造成行車事故。軌道區段分路不良是導致事故發生的主要原因，事件發生均是在調車過程，機車運行至分路不良區段時紅光帶消失，車站值班員臆測機車已出清，再次扳動道岔，致使擠岔或兩車相撞等嚴重事故發生。所以研發鐵路軌道區段的實時監測系統，預防軌道電路分路不良已成為站內軌道電路亟待解決的重大安全技術問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種安全、可靠、成本低的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統。
[0004]為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案是:一種基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，包括:至少兩個測距傳感器，用於實時檢測軌道電路區段內枕木到列車底部的距離值並輸出；控制板，用於接收所述至少兩個測距傳感器輸出的距離值，根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段，若是，則所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作導通分路線，若否，則所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作斷開分路線；分路線，位於軌道電路區段左右兩端外側，其串聯電控開關後兩端部分別連接所述軌道電路區段內的鋼軌，當軌道電路區段左端來車時，所述控制板控制導通左側分路線連接的兩條鋼軌，右側分路線不導通；當軌道電路區段右端來車時，所述控制板控制導通右側分路線連接的兩條鋼軌，左側分路線不導通。[0005]本發明輔助現有軌道電路完成軌道佔用判斷，其針對軌道分路不良的問題，利用當列車佔用站內軌道電路區段時列車底部到枕木盒的距離是有限的這一個原理，由測距傳感器對軌道電路區段內枕木盒到列車底部距離進行實時監控，通過控制板的處理而得到軌道佔用的情況，再依據佔用情況通過電控開關控制分路線的方法導接鋼軌線路，實現有效分路，達到類似列車車軸形成分路的效果。分路線是自定義的一種導線，其作用相當於列車進入軌道分路區段時列車的車軸，通過分路線將兩條鋼軌連接在一起，由電控開關來控制分路線是否導通兩條鋼軌，當分路線連通兩條鋼軌後，現有軌道電路系統中的軌道繼電器動作，色燈顯示為紅燈，表明該軌道電路區段被佔用。
[0006]優選的，所述控制板根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段具體為:若所述距離值在預定閾值範圍內，則列車佔用該軌道電路區段，若否，則列車未佔用該軌道電路區段。
[0007]優選的，所述至少兩個測距傳感器安裝於軌道電路區段鐵軌內的枕木盒處，且不超出鐵軌鋼軌平面。
[0008]進一步的，所述至少兩個測距傳感器安裝於軌道電路區段鐵軌內的枕木盒處具體為:分別在所述軌道電路區段的首端和尾端連續的3個枕木盒處鋪設測距傳感器，所述測距傳感器分別與所述控制板電連接。
[0009]優選的，在所述軌道電路區段的首端和尾端之間的中間區段每隔4m鋪設一個測距傳感器。
[0010]優選的，所述測距傳感器為反射式紅外測距傳感器、雷達測距傳感器、超聲波測距傳感器、雷射測距傳感器、磁測距傳感器或光纖測距傳感器。
[0011]優選的，所述電控開關為繼電器，所述分路線通過繼電器連接在兩條鋼軌之間，所述繼電器與所述控制板電連接。
[0012]進一步的，所述分路線通過3個並聯的繼電器連接在兩條鋼軌之間，所述3個並聯的繼電器分別與所述控制板電連接。
[0013]優選的，該系統還包括調度中心，當控制板判斷該軌道電路區段被佔用時，向所述調度中心發送佔用信息，所述調度中心顯示所述佔用信息使站內工作人員清晰了解到當前軌道的運行情況。所述調度中心還用於將所述佔用信息進行存儲，以供站內工作人員進行查詢。
[0014]所述電控開關為常閉開關，當設備故障時，電控開關為閉合狀態，實現故障導向安全。
[0015]與現有技術相比，本發明的有益效果:本發明基於測距傳感器解決站內軌道區段分路不良的系統採用與現有主流方案不同的技術方案，可靠性、安全性高，成本低，簡單易實施。本發明適應軌道電路發展需求，在解決軌道分路不良道路上又向前邁進了一小步。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是本發明實施例中的系統結構示意圖；
圖2是本發明實施例中的測距傳感器具體布置情況示意圖；
圖3是本發明實施例中的測距傳感器測距的原理示意圖；
圖4是本發明實施例中的測距傳感器內部電路框圖；
圖5是現有軌道電路原理示意圖。【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的範圍僅限於以下的實施例，凡基於本
【發明內容】
所實現的技術均屬於本發明的範圍。
[0018]由於在不常走車的軌道電路區段，由於輪-軌的接觸表面或是覆蓋了粉塵或是軌面嚴重生鏽，阻礙了現有軌道電路正常工作時形成閉合迴路即導致軌道電路分路不良，即使機車車輛通過軌道區段時，該區段的軌道繼電器也不能可靠落下，控制臺不顯示紅光帶。本發明輔助現有軌道電路(參看圖5)完成軌道佔用判斷，其針對軌道分路不良的問題，利用當列車佔用站內軌道電路區段時列車底部到枕木的距離是有限的這一個原理，由測距傳感器對軌道電路區段內枕木到列車底部距離進行實時監控，通過控制板的處理而得到軌道佔用的情況，再依據佔用情況通過電控開關控制分路線的方法導接鋼軌線路，實現有效分路，達到類似列車車軸形成分路的效果。分路線是一種導線，其作用相當於列車進入軌道分路區段時列車的車軸，通過分路線將兩條鋼軌導通連接在一起，由電控開關來控制分路線是否導通兩條鋼軌。下面結合附圖具體說明本發明。
[0019]如圖1-3所示的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，包括至少兩個測距傳感器1、控制板2和分路線6。所述至少兩個測距傳感器I用於實時檢測軌道電路區段內枕木3到列車底部的距離值並輸出。控制板2用於接收所述至少兩個測距傳感器I輸出的距離值，根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段，若是，則所述控制板2輸出控制信號到電控開關4使電控開關4動作導通分路線6，若否，則所述控制板2輸出控制信號到電控開關4使電控開關4動作斷開分路線6。所述分路線6位於軌道電路區段左右兩端外側，其串聯電控開關4後兩端部分別連接所述軌道電路區段內的鋼軌5，當軌道電路區段左端來車時，所述控制板2控制導通左側分路線6連接的兩條鋼軌，右側分路線6不導通；當軌道電路區段右端來車時，所述控制板2控制導通右側分路線6連接的兩條鋼軌，左側分路線6不導通。本發明中，當列車佔用軌道區段時，分路線6導通兩條鋼軌，相當於被輪軸分路，起到輔助現有軌道電路佔用判斷的作用，導通後，現有軌道電路形成閉合迴路，軌道電路中的軌道繼電器(圖未示)落下，軌道電路處於分路狀態，表示軌道電路被佔用，那麼就不能往該區段開進列車，保證安全。
[0020]具體的，在本實施例中，所述至少兩個測距傳感器I安裝於軌道電路區段鐵軌5內的枕木盒處，且不超出鐵軌鋼軌平面(兩個枕木3之間的地方叫枕木盒)，保證測距傳感器I的可靠運行，不會碰到列車底部。參看圖2，分別在所述軌道電路區段的首端和尾端(即左右兩端)連續的3個枕木盒處鋪設測距傳感器1，每個測距傳感器I分別與所述控制板2電連接。在區段的首端和尾端分別鋪設三個測距傳感器1，用於判斷列車是否進去軌道區段，設計三個測距傳感器目的是利用三取二冗餘的方法，提高佔用判斷的可靠性。在所述軌道電路區段的首端和尾端之間的中間區段每隔4m鋪設一個測距傳感器I。通常列車單節車廂長度大約為12.5米，在軌道的中間區段每隔4m鋪設一個測距傳感器，保證列車進入軌道區段後，單節車廂至少能夠遮擋住三個測距傳感器，即使其中有一個測距傳感器壞掉，也可以利用三取二冗餘的方法判斷列車佔用本區段，可靠性好。本發明優選實施例中所述測距傳感器I採用反射式紅外測距傳感器，當然也可以是其他任何測距傳感器，如雷達測距傳感器、超聲波測距傳感器、雷射測距傳感器、磁測距傳感器或光纖測距傳感器等。參看圖4，反射式紅外測距傳感器是集紅外線發射電路與紅外接收電路為一體，內部由震蕩迴路、接收及信號放大整形電路等所組成，能夠以非接觸形式檢測前方一定範圍內的物體，發射電路的發光管發出的光線為調製紅外線，由於光的傳輸距離與發射光的功率有關係，當功率越高，傳輸的距離就越遠，因此採用調至紅外線以獲得峰值較高的光脈衝功率，並且可以減少環境光線和電氣噪聲的影響，檢測可靠性高。但是光信號還是很弱的，經過光電變化產生的電信號脈衝幅值也就在幾mV到幾十mV之間，所以設計放大器，只有經過放大才能對信號處理。經過放大的脈衝信號經解調器檢波電路變為直流信號，然後再通過一個電壓比較器電路轉換變成高低電平。為了提高測量的準確性，所述反射式紅外測距傳感器的接收管上方設有濾鏡，只有反射式紅外測距傳感器的發射管發出的特定光線才可透過濾鏡，其餘幹擾光線無法被透過接收。
[0021]本發明實施例中，所述控制板2採用單片機或其他處理器晶片實現，控制板2可安裝於軌道鐵軌5側面，其接收測距傳感器I輸出的信號，並發出控制命令控制分路線6的導通，測距傳感器I的信號通過光電隔離電路(圖未示)傳輸給控制板2，目的是為了使輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點，從而獲得良好的電絕緣能力和抗幹擾能力，同時控制板2發送控制命令也是通過光電隔離電路(連接在控制板和電控開關之間，圖未示)，目的為了防止外部高壓電路與低壓控制電路有電的連接而引起的幹擾。控制板2具體判斷列車是否佔用該軌道電路區段是:若所述距離值在預定閾值範圍內，則列車佔用該軌道電路區段，若否，則列車未佔用該軌道電路區段。當列車佔用站內軌道區段時，通常檢測到的所述距離值D為0.3米到1.2米範圍(參看圖3)，當站內軌道區段空閒時，距離是無限遠，由此可以來判斷軌道佔用情況。
[0022]本發明實施例中所述電控開關4優選繼電器，所述分路線6通過繼電器連接在兩條鋼軌5之間，所述繼電器與所述控制板2電連接，繼電器與所述控制板2之間可以設置光電隔離電路，增強抗幹擾能力。進一步的，所述分路線6通過3個並聯的繼電器連接在兩條鋼軌之間(圖未示)，所述3個並聯的繼電器分別與所述控制板2電連接。在站場環境下，存在震動、衝擊等情況都有可能造成繼電器不能可靠吸合，所以採用繼電器並聯使用，提高電路接通的可靠性。三個繼電器可形成三條通路，增加連接的可靠性，即使其中一個失效，也可保證正常工作。將三隻繼電器並聯使用，使觸電失效率降低，尤其是在列車佔用判斷這個重要環節，假若選用的繼電器的可靠度只有90%，當三個並聯後可靠度為99.9%。
[0023]分路線6位於軌道電路一個區段左右兩端外側，每個區段的兩端外側附近分別設有至少兩個分路線6連接在兩條鋼軌5之間，可保證該系統的可靠工作。分路線6均串接繼電器，本實施例中採用LJQX-62F繼電器，分路線6的通斷是通過繼電器LJQX-62F控制的，繼電器由光電耦合器TLP281-4驅動控制(圖未示)。光電耦合器TLP281-4左側接控制板單片機的輸出電壓信號，通過單片機輸出低電平電壓信號來控制光電耦合器的導通與關斷，進而控制繼電器一次側線圈的導通，由繼電器二次側來控制分路線的導通與關斷導接兩條鋼軌，輔助實現軌道電路的佔用判斷功能。為了保證工作可靠性，提高抗幹擾能力，控制板與繼電器(通常為大電流繼電器)之間可設置小電流繼電器AJW7212，由小電流繼電器控制大電流繼電器工作。
[0024]由於分路線6在一個區段的左右兩端設置，控制繼電器導通分路線6時，要根據列車行駛方向信息導通迎著列車行駛方向那一端距離列車較近的分路線。因此需要判斷列車行駛方向。當列車經過第一個測距傳感器時利用定時器對列車行駛固定距離所需要的時間進行計時，由此計算列車行駛的速度信息。利用理論上列車經過多個測距傳感器過程中所形成的高低電平進行十六進位編碼，與實際所採集的高低電平編碼信息進行比較，從而判斷列車的行駛方向，當列車從左側駛入，正常情況下將會依次產生以下編碼序列:E0、60、20、00，當控制板依次檢測到這樣的編碼序列即判定為列車從區段左側駛入，而當依次檢測到E0、C0、80、00時判定列車從區段右側駛入。
[0025]當判斷為左側來車時，若判斷列車佔用本區段，通過主控板2控制左側常開繼電器節點閉合、右側繼電器節點仍然斷開，從而使迎著列車方向的分路線接通，另一側分路線斷開；而當右側來車時，通過主控板控制2右側常開繼電器節點閉合、左側繼電器節點仍然斷開，從而使迎著列車方向的分路線接通，另一側分路線斷開。分路線作用相當於列車進入軌道分路區段時列車的車軸，通過分路線、繼電器將兩條鋼軌連接在一起，由繼電器來控制分路線是否導通兩條鋼軌，當分路線連通兩條鋼軌後，現有軌道電路的軌道繼電器動作，色燈顯示為紅燈，表示區段被佔用。這樣設置分路線，是考慮到電碼化信息的實現:當左側來車時，通過佔用判斷，接通左側分路線，這樣左側形成閉合迴路，色燈顯示紅光帶，軌道電路區段被佔用，電碼化載波會通過閉合迴路被列車接收端採集，傳到列車上被解碼後顯示前方色燈顯示信息，方便提示列車工作人員控制列車慢行等，以保證列車安全進入軌道區段。
[0026]優選的，可在分路線6中串行接入一個手動開關(圖未示)，當故障時，人工判斷故障點排除故障，斷開手動開關就可以使所設計的解決分路不良系統失去作用。
[0027]優選的，該系統還包括調度中心7，當控制板2判斷該軌道電路區段被佔用時，向所述調度中心7發送佔用信息，所述調度中心7顯示所述佔用信息使站內工作人員清晰了解到當前軌道的運行情況。進一步的，所述調度中心7還用於將所述佔用信息進行存儲，以供站內工作人員進行查詢。所述控制板2優選通過GPRS模塊與調度中心7通信，GPRS模塊可以集成在控制板上，也可以單獨設置，為了減少供電電壓紋波，控制板還設有穩壓集成電路，確保其上的處理器晶片及GPRS模塊供電穩定可靠。當然也可以採用3G等其他通信方式與調度中心通信。調度中心7可以由一臺或多臺具有存儲功能的通訊計算機構成。
[0028]在本發明的另一實施例中，所述電控開關選用常閉開關繼電器，當軌道電路區段空閒時，電控開關(常閉開關繼電器)為吸起狀態，分路線斷開，軌道電路區段佔用時，電控開關為落下狀態，分路線導通；當設備故障該輔助系統失效的情況下，所述電控開關由於選用常閉開關繼電器，當故障時，分路線是導通的，原有軌道電路正常工作一直亮紅燈，此時系統故障該區段是不能開進列車的，因此，不會出現意外，相當安全，從而實現「故障導向安全」。本發明中利用分路線分路和列車輪對分路是並行的，安全可靠性高。
[0029]現階段國內處理軌道分路不良的主流處理方案為計軸、3V化、高壓脈衝軌道電路、鋼軌噴塗等。因此，對於大多數採用現有設備的線路，仍然採用軌道電路檢測軌道佔用狀態和傳遞鐵路信息。本發明基於測距傳感器解決站內軌道區段分路不良的系統正是適應軌道電路發展需求，採用與現有主流方案不同的技術方案，可靠性、安全性高，在解決軌道分路不良道路上又向前邁進了一小步。
[0030]本發明人借鑑前人經驗，把軌道電路和傳感器設備相結合，採用單片機或其他通用處理器構成主控板設計軌道區段分路不良系統，基於測距傳感器監測設備解決軌道分路不良的方案是在不改變原來軌道電路的基礎上的一套輔助方案，當軌道電路分路不良時，通過測距傳感器監測列車的佔用與否，控制分路線導接兩條鋼軌，輔助實現列車的佔用判斷。本發明在現有的軌道電路狀態基礎上增加傳感器設備，在壓不死區段安裝傳感器設備，對經由傳感器的列車進行佔用識別，再由主控板進行判斷處理，行車指揮人員可通過軌道電路監測系統查看，方便行車指揮人員進行調度安排。本發明輔助軌道電路完成佔用判斷，提高了軌道電路的靈活性、可擴展性，同其他整治方案相比較大幅度地降低了成本，為以後軌道電路分路不良設備的應用提供了新的思路。
[0031]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本發明並不限制於上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和範圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。
【權利要求】
1.一種基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，包括: 至少兩個測距傳感器，用於實時檢測軌道電路區段內枕木到列車底部的距離值並輸出； 控制板，用於接收所述至少兩個測距傳感器輸出的距離值，根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段，若是，則所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作導通分路線，若否，則所述控制板輸出控制信號到電控開關使電控開關動作斷開分路線； 分路線，位於軌道電路區段左右兩端外側，其串聯電控開關後兩端部分別連接所述軌道電路區段內的鋼軌，當軌道電路區段左端來車時，所述控制板控制導通左側分路線連接的兩條鋼軌，右側分路線不導通；當軌道電路區段右端來車時，所述控制板控制導通右側分路線連接的兩條鋼軌，左側分路線不導通。
2.根據權利要求1所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述控制板根據所述距離值判斷列車是否佔用該軌道電路區段具體為:若所述距離值在預定閾值範圍內，則列車佔用該軌道電路區段，若否，則列車未佔用該軌道電路區段。
3.根據權利要求1所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述至少兩個測距傳感器安裝於軌道電路區段鐵軌內的枕木盒處，且不超出鐵軌鋼軌平面。
4.根據權利要求3所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述至少兩個測距傳感器安裝於軌道電路區段鐵軌內的枕木盒處具體為:分別在所述軌道電路區段的首端和尾端的連續的3個枕木盒處鋪設測距傳感器，所述測距傳感器分別與所述控制板電連接。
5.根據權利要求4所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，在所述軌道電路區段的首端和尾端之間的中間區段每隔4m鋪設一個測距傳感器。
6.根據權利要求1至5任一項所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述測距傳感器為反射式紅外測距傳感器、雷達測距傳感器、超聲波測距傳感器、雷射測距傳感器、磁測距傳感器或光纖測距傳感器。
7.根據權利要求1至5任一項所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述電控開關為繼電器，所述分路線通過繼電器連接在兩條鋼軌之間，所述繼電器與所述控制板電連接。
8.根據權利要求7所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述分路線通過3個並聯的繼電器連接在兩條鋼軌之間，所述3個並聯的繼電器分別與所述控制板電連接。
9.根據權利要求1至5任一項所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，還包括調度中心，當控制板判斷該軌道電路區段被佔用時，向所述調度中心發送佔用信息，所述調度中心顯示所述佔用信息使站內工作人員清晰了解到當前軌道的運行情況；所述調度中心還用於將所述佔用信息進行存儲，以供站內工作人員進行查詢。
10.根據權利要求1至5任一項所述的基於測距傳感器解決站內軌道電路區段分路不良的系統，其特徵在於，所述電控開關為常閉開關， 當設備故障時，電控開關為閉合狀態，實現故障導向安全。
【文檔編號】B61L1/14GK103963801SQ201410223003
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】華澤璽, 華梓錚, 李秋浩 申請人:成都睿感科技有限公司