鐵路軌道監測控制器的製作方法

2023-04-28 04:07:46

專利名稱：鐵路軌道監測控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵路信號領域，特別是針對鐵路行車安全問題所研製的一種鐵路軌道監測控制器。
背景技術：
從交流連續式25Hz軌道電路方面分析，目前與本技術最接近的是二元二位軌道電路繼電器，其優點是能夠監測車列進入某區段時的軌道佔用情況，從而進行有效的車輛調度。該種控制方式在鐵路上被稱為交流連續式25Hz軌道電路，其採用交流連續供電方式，受電端使用二元二位軌道繼電器11，屬於閉路式電路結構。
從電網送入50Hz電源，經專設的25Hz分頻器分頻作為軌道電路的專用電源，經由送電端25Hz軌道電源變壓器4、限流電阻3、送電端25Hz扼流變壓器2，室外軌道1發出信息，受電端採用25Hz扼流變壓器5、受電端25Hz軌道中繼變壓器6給二元二位軌道繼電器11的軌道線圈供電，局部線圈的電源由室內供出，當軌道線圈和局部線圈所得電源滿足規定的相位和頻率要求時，二元二位軌道繼電器吸起，軌道電路處於調整狀態；反之二元二位軌道繼電器落下，軌道電路處於分路狀態或斷軌狀態。但有時軌道電路會因粉塵汙染、鋼軌生鏽而引起分路靈敏度下降問題，此時二元二位軌道電路繼電器因其返還係數較小，所以不能有效識別真正的軌道佔用情況，將會導致調度系統的紊亂，嚴重的甚至導致撞車事故的發生。所以解決軌道電路分路靈敏度下降問題是實現鐵路安全管理的前提條件。

發明內容
為解決上述技術中存在的問題，本實用新型的目的是提供一種鐵路軌道監測控制器，以區分列車正常駛入和自然環境變化，滿足不同現場對吸起值、落下值的不同要求，克服疊加電碼化信息後對軌道電壓以及多種因素的幹擾，極大改善了軌道電路分路靈敏度下降的問題。
為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是提供一種鐵路軌道監測控制器，包括有分別與室外軌道1電連接的送電端25Hz軌道電源變壓器4、限流電阻3、送電端25Hz扼流變壓器2、受電端採用25Hz扼流變壓器5、受電端25Hz軌道中繼變壓器6、送、受端隔離變壓器以及二元二位軌道繼電器11，其中所述二元二位軌道繼電器11上連接有控制器9，所述控制器9將二元二位軌道繼電器11引出軌道電壓分別接至控制器9的接點71和接點81上，在二元二位軌道繼電器11的局部迴路中，串入繼電器10，以控制二元二位軌道繼電器11的局部迴路，所述繼電器10的線圈由控制器9的接點13和接點23輸出控制；控制器9的接點41、42、43為控制器的一組控制器報警接點7，由控制器9內的繼電器的接點輸出，其中接點41與42為一組常開接點，而接點41與接點43為一組常閉接點；控制器9的接點62是控制器內部的防雷地8。
所述控制器9為整體插接式的外形。
所述二元二位軌道繼電器11為鐵路專用插入式二元二位軌道繼電器。
本實用新型的有益效果是採用上述結構方式，區分車列壓入後的電壓變化和道床電阻變化後引起的電壓變化，主要針對車列壓入電壓變化的情況，可輔助提高二元二位軌道繼電器的返還係數，從而極大改善了軌道電路分路靈敏度下降的問題。該實用新型平均使用壽命為10年，功率不超過3W，無汙染、無噪音，室內操作，安全方便，對現有軌道電路影響極小，這種鐵路軌道監測控制器的結構簡單、費用低廉，易於現場改造。


圖1為本實用新型的電路結構連接示意圖；圖2為本實用新型控制器的電路原理工作流程圖。
圖中1、室外軌道 2、送電端25Hz扼流變壓器3、限流電阻 4、送電端25Hz軌道電源變壓器5、受電端25Hz扼流變壓器 6、受電端25Hz軌道中繼變壓器7、控制器報警接點 8、防雷地9、控制器 10、繼電器11、二元二位軌道繼電器圖1中虛線以上為25Hz軌道電路室外電路部分，虛線以下為25Hz軌道電路室內電路部分。
具體實施方式
結合附圖及實施例對本實用新型的鐵路軌道監測控制器加以說明。
圖1為本實用新型的結構連接示意圖，圖中除在「附圖說明」中註明的部分外，其它未說明符號為控制器接點號；圖2為本實用新型控制器的電路原理工作流程圖。圖中除「電源輸入」外為控制器的全部電路，由信息採樣電路、微控制器控制電路、動態輸出電路與濾波電路、電壓轉換電路共同組成。
如圖1、2所示，本實用新型的鐵路軌道監測控制器是依據現有二元二位軌道電路在車輛進出軌道區段時軌道電壓的變化規律對該軌道電路進行控制。控制器9利用型號為JPXC-1000的繼電器10接點控制二元二位軌道繼電器11，採用單片機智能控制。該鐵路軌道監測控制器9分別與送電端25Hz軌道電源變壓器4、限流電阻3、送電端25Hz扼流變壓器2，室外軌道1、受電端採用25Hz扼流變壓器5、受電端25Hz軌道中繼變壓器6、送、受端隔離變壓器以及二元二位軌道繼電器11配合達到控制的目的。在所述二元二位軌道繼電器11引出軌道電壓分別接至控制器9的接點71和接點81上，在二元二位軌道繼電器11的局部迴路中，串入型號為JPXC-1000的繼電器10，控制二元二位軌道繼電器11的局部迴路，型號為JPXC-1000的繼電器10的線圈由控制器9的接點13和接點23輸出控制。
控制器9的接點41、42、43為控制器的一組報警接點7，在控制器9內由繼電器的幹接點輸出，其中接點41與42為一組常開接點，接點41與43為一組常閉接點。
控制器9的接點62是控制器內部的防雷地8，在使用中需要與其它設備的防雷地接到一起。測控制器9的外形為類似安全型繼電器外形及整體插接式的形式，以為在使用中提供方便。
所述控制器9的電路原理為控制器的工作電源由外部電源提供。「輸入電壓」即為軌道電路電壓，進入控制器9後，採用雙冗餘方式採集軌道電路的電壓值，目的是能夠保障控制器實現冗餘備份，故障導向安全，即軌道電壓進入控制器分為獨立的兩路每一路都是首先經過「有源濾波」電路，再經過「電壓變換」後得到的直流電源，提供給「A/D轉換」電路，由「A/D轉換」後得到8位二進位數值，輸入到「微控制器」進行運算、檢測和控制輸出，「微控制器」部分的輸出對「延時動態輸出」電路進行控制，控制器最終由「延時動態輸出」電路實現對「輸出電壓」的控制；同時「微控制器」對輸出的「報警接點」進行控制。
如圖2所示，控制器9的電路主要由三個基本部分組成信息採樣電路、微控制器控制電路和動態輸出電路。
控制器9的信息採樣電路主要包括整流電路，整流電路的主要功能是採集軌道電壓，經過整流、濾波電路後，得到適宜A/D轉換晶片採用(ADC0804系列)的直流電壓值。該部分電路中的整流電路以集成運算放大器LM324和LM358為中心，搭配多個電阻、電容和二極體來構建用於常規的整流、濾波和放大的電路。控制器設計的滿量程為0～40V的輸入電壓，經過該部分電路後得到0～3.2V的直流電壓供A/D轉換。採用雙冗餘方式採集軌道電路的電壓值，目的是能夠保障控制盒實現冗餘備份，故障導向安全。控制器9的微控制器控制電路包括A/D轉換(ADC0804)和微控制器(AT89S52或兼容微控制器)。該部分電路是控制器的核心部分，其中微控制器中的軟體程序包括了控制器的全部控制思想a.區分列車正常駛入和自然環境變化；無論在任何情況下，當軌道上有列車駛入(或駛出)時，軌道電壓都會有突變的過程，而當出現雨雪天氣時，軌道電壓的變化都是非常緩慢的。我們在設計中充分利用了這種現象，在國內相關領域首先提出了「突變響應」的概念。即當軌道電壓突降20％時即認為有車輛駛入。在軟體的設計上，在實時採集軌道電壓的基礎上，對所採集到的數據進行平滑處理後保存到微控制器的存儲器中，保存的數據不少於1024個。在判斷軌道電壓是否出現了「突變」時，用實時採集到的數據依次與256個數據前的數據進行比較，只有在比較結果全部滿足突變的條件時才認為軌道電壓發生了「突變」，微控制器執行相應的控制程序。
b.滿足不同現場對吸起值、落下值的不同要求；由於現場各條軌道的狀況以及各個站場的現場環境不盡相同，所以現場對軌道電路中的二元二位軌道繼電器的吸起值和落下值有著不同的要求，因此滿足這一要求變得非常重要。在軟體的設計上，微控制器可以自動跟蹤軌道電壓的變化，根據軌道電壓的變化速度在一定的電壓範圍內智能識別道床電阻的變化，控制器的電壓識別範圍為0～40V。
c.解決小型或輕型車輛在高速行駛中有可能出現的輕微跳動的影響、電源電壓波動有可能帶來影響、複雜的室外環境對軌道電壓的幹擾；由於這幾種情況具有發生時間的偶然性大、持續時間短的特點，所以在軟體程序的設計當中，採取多次採集軌道電壓值的方法，每採集到一定數量的軌道電壓值後進行平滑處理，當軌道電壓出現突升或突降的變化後，用實時採集到的電壓值與一段時間以前的電壓值進行多次比較後，確認這種變化不是由於幹擾造成的後再由微控制器輸出控制信號。
d.解決現有軌道電路在疊加電碼化信息後對軌道電壓的幹擾的問題。
在軟體程序的設計中，加入了對響應軌道電壓變化後的延時響應的功能，即在微控制器輸出響應軌道電壓變化的信號後，程序延時一段時間後才會對下一次的軌道電壓的變化做出響應。
控制器9的動態輸出電路為延時動態輸出部分。該部分電路是控制器的輸出控制電路，其輸出電路採用動態輸出方式對JPXC-1000繼電器10進行控制。這種控制方式只有在電路中的一定頻率的正弦波時才會在其輸出部分有正常的輸出電壓，否則電路即停止工作。同時，在該部分電路的輸出端又加入了短時間的延時電路。這種控制方式在硬體上對軟體的部分控制思想進行了有益的補充，包括解決小型或輕型車輛在高速行駛中有可能出現的輕微跳動的影響、電源電壓波動有可能帶來影響、複雜的室外環境對軌道電壓的幹擾。同時，採用動態輸出控制方式還可以有效的減少控制器9在發生故障時有可能對軌道電路的安全帶來的影響。在未來的現場改造中，將外部JPXC-1000繼電器10的常閉接點串入外部二元二位軌道繼電器11的局部輸入迴路中，當二元二位軌道繼電器11處於落下狀態時，通過外部JPXC-1000繼電器10的接點將外部二元二位軌道繼電器11的局部輸入迴路切斷，使其落下。採用該種控制方式，由於是將常閉接點串入二元二位軌道繼電器11的局部輸入迴路，所以當控制器9本身發生故障時，JPXC-1000繼電器10落下，其常閉接點接通，相當於恢復了原二元二位軌道繼電器的控制方式，使控制器9不會影響二元二位軌道繼電器的正常工作。
控制器9最終的使用是要安裝在鐵路沿線各站的機械室中。現在機械室中的設備以6502電氣集中為主，考慮到安裝、改造的方便，控制器9的外殼採用了6502設備上大量使用的AX型插入式安全繼電器外殼和底座，非常適合鐵路信號機械室使用，符合鐵路產品的使用習慣。這樣外觀設計解決了控制器9的安裝、改造對現場的影響的問題，對於該產品的推廣非常有利。
本實用新型的鐵路軌道監測控制器是這樣實現的控制器9是為了減少軌道電路發生分路不良情況而加入的輔助控制設備，控制器在工作過程中需要檢測軌道電路的實時電壓值及其變化情況，根據軌道的阻抗的變化判斷是否有列車駛入，從而控制二元二位軌道繼電器的局部電源的通斷，以達到反映軌道區段是否被佔用的目的。
在實際使用中，使用控制器9的改造方法如圖1所示，從原元二位軌道繼電器11引出軌道電壓分別接至控制器9的接點71和接點81上，在二元二位軌道繼電器11的局部迴路中，串入型號為JPXC-1000的繼電器10，控制二元二位軌道繼電器11的局部迴路，型號為JPXC-1000的繼電器10的線圈由控制器9的接點13和接點23輸出控制。
控制器9的41、42、43為控制器8的一組報警接點，由控制器9內繼電器的接點輸出，其中41與42為一組常開接點，41與43為一組常閉接點。在使用過程中，用戶可以根據實際需要選用其中一組或兩組。
另外，控制器9的接點62是控制器內部的防雷地，在使用中需要與其它設備的防雷地接到一起。
總之，區分出車列壓入後的電壓變化和道床變化後引起的阻抗變化，針對車列壓入變化的情況，可輔助提高二元二位軌道繼電器的的返還係數，從而極大地改善了軌道電路分路靈敏度下降這一問題。
權利要求1.一種鐵路軌道監測控制器，包括有分別與室外軌道(1)電連接的送電端25Hz軌道電源變壓器(4)、限流電阻(3)、送電端25Hz扼流變壓器(2)、受電端採用25Hz扼流變壓器(5)、受電端25Hz軌道中繼變壓器(6)、送、受端隔離變壓器以及二元二位軌道繼電器(11)，其特徵是所述二元二位軌道繼電器(11)上連接有控制器(9)，所述控制器(9)將二元二位軌道繼電器(11)引出軌道電壓分別接至控制器(9)的接點(71)和接點(81)上，在二元二位軌道繼電器(11)的局部迴路中，串入繼電器(10)，以控制二元二位軌道繼電器(11)的局部迴路，所述繼電器(10)的線圈由控制器(9)的接點(13)和接點(23)輸出控制；控制器(9)的接點(41)、(42)、(43)為控制器的一組控制器報警接點(7)，由控制器(9)內的繼電器的接點輸出，其中接點(41)與(42)為一組常開接點，而接點(41)與接點(43)為一組常閉接點；控制器(9)的接點(62)是控制器內部的防雷地(8)。
2.根據權利要求1所述的鐵路軌道監測控制器，其特徵是所述控制器(9)為整體插接式的外形。
3.根據權利要求1所述的鐵路軌道監測控制器，其特徵是所述二元二位軌道繼電器(11)為鐵路專用插入式二元二位軌道繼電器。
專利摘要本實用新型提供一種鐵路軌道監測控制器，包括有分別與鐵路軌道連接的中間串接限流電阻的送、受端隔離變壓器以及與鐵路軌道連接引出軌道電壓相配合的連接有受電端採用扼流變壓器和受電端軌道中繼變壓器的二元二位軌道繼電器，從原有二元二位軌道繼電器引出軌道電壓，並將控制器的控制接點串入二元二位軌道繼電器局部迴路中來控制二元二位軌道繼電器，採用單片機實現智能控制。有益效果是採用改造簡單、費用低廉的結構方式，區分車列壓入後的電壓變化和道床電阻變化後引起的阻抗變化，針對車列壓入電壓變化的情況，可輔助提高二元二位軌道繼電器的的返還係數，從而極大改善了軌道電路分路靈敏度下降的問題。該結構平均使用壽命為10年，功率不超過3W，無汙染、無噪音，室內操作，安全方便。
文檔編號B61L1/20GK2920772SQ20052012296
公開日2007年7月11日 申請日期2005年11月7日 優先權日2005年11月7日
發明者劉玉斌 申請人:天津市川鐵信號設備有限公司