無絕緣軌道信號發送方法及信號發送器的製作方法
2023-05-03 23:11:06 2
專利名稱：無絕緣軌道信號發送方法及信號發送器的製作方法
技術領域：
本發明涉及鐵路信號傳輸技術，尤其涉及一種無絕緣軌道電路傳輸技術。
背景技術：
2000無絕緣軌道電路技術是在法國UM71 (U意為通用，M意為調製)無絕緣軌道電 路技術引進、國產化基礎上，結合國情，進行提高系統安全性、系統傳輸性能及可靠性的技 術再開發。前者較後者在軌道電路傳輸安全性、傳輸長度、系統可靠性以及結合國情提高技 術性能價格比、降低工程造價上都有了提高。 UM71軌道電路是通用調製的電氣絕緣的軌道電路，它是由發送器EM在編碼系統 指令控制下，產生低頻調製的移頻信號，經過電纜通道、匹配單元TDA及調諧單元BA，送至 軌道，從送電端傳輸到受電端調諧單元BA再經接收端的匹配單元、電纜通道，將信號送到 接收器RE中，接收器將調製信號進行解調放大後，動作軌道繼電器，用以反映列車是否佔 用軌道電路。鋼軌上傳輸的低頻信息，經機車接收線圈接收送給TVM-300系統，供機車信 號、速度監控使用。 以上裝置的缺點是兩種發送器功能只有幾種載頻信息和低頻信號，無報警繼電 器，無冗餘，低頻頻率精度為±0. 1Hz、載頻精度為士lHz，精度低不利於信號發送的穩定 性。
發明內容
本發明的目的在於避免現有技術的不足提供一種無絕緣軌道信號發送方法及發
送器，其可以輸出8種載頻信息，內部實現低頻、載頻及電壓的自檢，增加報警繼電器輸出，
實現"N+1"冗餘。指標低頻頻率精度為±0. 03Hz，載頻精度為±0. 15Hz。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案為一種信號發送方法，包括有如下步
驟 步驟1 :設定初始編碼，通過載頻電路和低頻電路產生載頻編碼信息和低頻編碼 信息； 步驟2 :將載頻編碼信息和低頻編碼信息通過合成單元進行移頻正弦波的信號合 成，合成單元輸出移頻信號和低頻信號； 步驟3 :將移頻信號和低頻信號通過用於檢測信號的檢測單元根據載頻編碼信息 和低頻編碼信息進行檢測； 移頻信號檢測正確後，檢測單元產生安全門驅動信號，將所述步驟2中產生的移 頻信號通過功放電路放大輸出到報警繼電器；同時，功放電路產生功放電壓採樣信號，功放 電壓採樣信號通過檢測單元進行檢測； 在功放電壓採樣信號和低頻信號檢測正確後，檢測單元輸出安全與門驅動信號， 將移頻信號輸出到報警繼電器； 如果移頻信號和低頻信號以及功放電壓採樣信號同時或任一一個信號檢測錯誤，則停止信號發送。
步驟4 :移頻信號由報警繼電器安全輸出。
進一步，在步驟3中所述的檢測單元對移頻信號檢測包括以下步驟
1)根據載頻電路產生的載頻編碼信息，通過時鐘產生電路產生濾波時鐘；
2)根據濾波時鐘，通過濾波解調電路對移頻信號進行帶通、低通濾波；
3)進行帶通、低通濾波的移頻信號進行整形； 4)通過整形的移頻信號通過頻率校驗電路產生安全門電路驅動信號。 本發明還提供一種無絕緣軌道信號發送器，包括有功放電路，電源系統，還包括有
根據編碼條件，確定發送器輸出的低頻、載頻信息的低頻編碼電路和載頻編碼電路；低頻編
碼電路的輸出端與用於進行移頻正弦波的信號合成的信號合成單元和用於檢測信號的檢
測單元的輸入端相連接，載頻編碼電路的輸出端也與信號合成單元和檢測單元的輸入端相
連接；信號合成單元的一個輸出端與檢測單元的輸入端相連接，信號合成單元的另一個輸
出端通過安全門電路與功放電路的輸入端相連接，同時又與檢測單元的輸入端相連接；檢
測單元的輸出端與安全與門電路的輸入端相連接，檢測單元的輸出端又與安全門電路的輸
入端相連接；功放電路的輸出端與發送報警繼電器節點連接，功放電路的輸出端又與檢測
單元的輸入端相連接；安全與門電路的輸出端與發送報警繼電器連接。 所述的載頻編碼電路可以選擇發出8種移頻信號，分別是1701. 4Hz、1698. 7Hz、
2001. 4Hz、1998. 7Hz、2301. 4Hz、2298. 7Hz、2601. 4Hz、2598. 7Hz。 所述的低頻編碼電路可以選擇發送18種低頻信號，如10. 3Hz、11. 4Hz、12. 5Hz、 13. 6Hz、27. 9Hz、29Hz等。 進一步，所述的信號合成單元包括有根據低頻編碼產生低頻信號的低頻產生模 塊，低頻產生模塊的輸出端與根據載頻編碼信息產生移頻信號的載頻產生模塊連接，載頻 產生模塊通過D/A轉換模塊產生移頻信號。 進一步，如權利要求3或4所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的低 頻產生模塊為分頻器，分頻器輸出低頻信號到檢測單元；分頻器的輸出端與所述的載頻產 生模塊相連接，載頻產生模塊包括有相位累加器和波形存儲器，相位累加器的輸出端與波 形存儲器的輸入端相連接，波形存儲器的輸出端又與D/A轉換模塊相連接，D/A轉換模塊為 D/A轉換器，D/A轉換器輸出移頻信號到檢測單元及安全門。 進一步，所述的檢測單元由用於接收低頻信號的低頻接收單元和用於接收移頻信
號的移頻接收單元，以及用於接收功放電壓採樣信號的功放電壓採樣接收單元組成。 進一步，所述的低頻接收單元包括用於接收低頻信號的計數器，計數器輸出端與
第一驅動電路的輸入端相連接，第一驅動電路輸出安全與門電路驅動信號。 進一步，所述的移頻接收單元包括用於接收移頻信號的濾波解調電路，濾波解調
電路的輸出端與頻率校驗電路的輸入端相連接，頻率校驗電路輸出安全門電路驅動信號。 進一步，所述的濾波解調電路還與用於產生濾波時鐘的時鐘產生電路相連接，時
鍾產生電路通過載頻編碼條件確定移頻信息產生濾波時鐘，濾波解調電路根據濾波時鐘，
對信號進行對應的帶通、低通濾波及其整形。 進一步，所述功放電壓採樣接收單元包括用於接收功放電壓採樣信號的電壓校驗 電路，電壓校驗電路的輸出端與整流電路的輸入端相連接，整流電路輸出端與A/D轉換模塊輸入端相連接，A/D轉換模塊的輸出端與第二驅動電路的輸入端相連接，第二驅動電路的 輸出端輸出安全與門電路驅動信號。 在本發明中所述的低頻編碼電路和載頻編碼電路最好採用光電隔離電路。所述的 電源系統最好採用24V轉換為直流士5V、直流±12V DCDC24D5、 DCDC24D12電源模塊。所 述的濾波解調電路最好採用現場可編程門陣列(FPGA)根據載頻編碼電路的輸出端，確定 載頻信息產生濾波時鐘。 本發明的有益效果是採用本發明方法及裝置可以輸出8種載頻信息，內部實現 低頻、載頻及電壓的自檢，增加報警繼電器輸出，實現"N+1"冗餘。指標低頻頻率精度為 士0.03Hz，載頻精度為±0. 15Hz。其同時有效減小設備體積，改進安裝方式，在技術指標滿 足要求的前提下，滿足現場站房面積的要求。
圖1為本發明實施例1的方法步驟示意圖； 圖2為本發明實施例2的方法步驟示意圖； 圖3為本發明實施例3的方法步驟示意圖； 圖4為本發明的原理結構示意圖； 圖5本發明信號合成單元結構示意圖； 圖6本發明檢測單元結構示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並 非用於限定本發明的範圍。
實施例1 :見圖1， 一種無絕緣軌道信號發送方法，包括有如下步驟 步驟101 :設定初始編碼，通過載頻電路和低頻電路產生載頻編碼信息和低頻編
碼信息； 步驟102 :將載頻編碼信息和低頻編碼信息通過合成單元進行移頻正弦波的信號 合成，合成單元輸出移頻信號和低頻信號； 步驟103 :將移頻信號和低頻信號通過用於檢測信號的檢測單元根據載頻編碼信 息和低頻編碼信息進行檢測； 步驟104 :移頻信號檢測正確後，檢測單元產生安全門驅動信號，將所述步驟2中 產生的移頻信號通過功放電路放大輸出到報警繼電器； 步驟105 :功放電路產生功放電壓採樣信號，並將功放電壓採樣信號通過檢測單
元進行檢領!j ; 步驟106 :在功放電壓採樣信號和低頻信號檢測正確後，檢測單元輸出安全與門
驅動信號，將移頻信號輸出到報警繼電器； 步驟107 :移頻信號由報警繼電器安全輸出。
實施例2 :—種無絕緣軌道信號發送方法，包括有如下步驟 步驟101 :根據編碼條件，通過載頻電路和低頻電路產生載頻編碼信息和低頻編 碼信息；
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步驟102 :將載頻編碼信息和低頻編碼信息通過合成單元進行移頻正弦波的信號 合成，輸出移頻信號和低頻信號； 步驟103 :將移頻信號和低頻信號通過用於檢測信號的檢測單元根據載頻編碼信 息和低頻編碼信息進行檢測； 步驟104 :移頻信號和低頻信號檢測同時錯誤停止信號發送。 實施例3 :與實施例1相同，其中所述的檢測單元對移頻信號檢測還包括以下步 驟 步驟1011 :根據載頻電路產生的載頻編碼信息，通過時鐘產生電路產生濾波時 鍾； 步驟1012 :根據濾波時鐘，通過濾波解調電路對移頻信號進行帶通、低通濾波；
步驟1013 :進行帶通、低通濾波的移頻信號進行整形； 步驟1014 :通過整形的移頻信號通過頻率校驗電路產生安全門電路驅動信號。
實施例4 :本發明還提供一種無絕緣軌道信號發送器，包括有功放電路1，電源系 統2，還包括有根據編碼條件，確定發送器輸出的低頻、載頻信息的低頻編碼電路4和載頻 編碼電路5 ;低頻編碼電路4的輸出端與用於進行移頻正弦波的信號合成的信號合成單元5 和用於檢測信號的檢測單元6的輸入端相連接，載頻編碼電路4的輸出端也與信號合成單 元5和檢測單元6的輸入端相連接；信號合成單元5的一個輸出端與檢測單元6的輸入端 相連接，信號合成單元5的另一個輸出端通過安全門電路7與功放電路1的輸入端相連接， 同時又與檢測單元6的輸入端相連接；檢測單元6的輸出端與安全與門電路8的輸入端相 連接，檢測單元6的輸出端又與安全門電路7的輸入端相連接；功放電路1的輸出端與發送 報警繼電器節點91連接，功放電路1的輸出端又與檢測單元6的輸入端相連接；安全與門 電路8的輸出端與發送報警繼電器9連接。 所述的信號合成單元5包括有根據低頻編碼產生低頻信號的低頻產生模塊，低頻 產生模塊將信息運放輸出低頻信號到檢測單元及安全門；低頻產生模塊的輸出端與根據載 頻編碼信息產生移頻信號的載頻產生模塊連接，載頻產生模塊通過D/A轉換模塊產生移頻 信號。所述的低頻產生模塊為分頻器51，分頻器51的輸出端與所述的載頻產生模塊相連 接，載頻產生模塊包括有相位累加器52和波形存儲器53，相位累加器52的輸出端與波形存 儲器53的輸入端相連接，波形存儲器53的輸出端又與D/A轉換模塊54相連接，D/A轉換 模塊54為D/A轉換器，D/A轉換器輸出移頻信號到檢測單元及安全門。
所述的檢測單元6包括用於接收低頻信號的低頻接收單元；用於接收移頻信號的 移頻接收單元；用於接收功放電壓採樣信號的功放電壓採樣接收單元。所述的低頻接收單 元包括用於接收低頻信號的計數器61，計數器61輸出端與第一驅動電路62的輸入端相連 接，第一驅動電路62輸出安全與門電路驅動信號。所述的移頻接收單元包括用於接收移頻 信號的濾波解調電路63，濾波解調電路63的輸出端與頻率校驗電路64的輸入端相連接，頻 率校驗電路64輸出安全門電路驅動信號。所述的濾波解調電路63還與用於產生濾波時鐘 的時鐘產生電路65相連接，時鐘產生電路65通過載頻編碼條件確定移頻信息產生濾波時 鍾，濾波解調電路根據濾波時鐘，對信號進行對應的帶通、低通濾波及其整形。所述功放電 壓採樣接收單元包括用於接收功放電壓採樣信號的電壓校驗電路66，電壓校驗電路66的 輸出端與整流電路67的輸入端相連接，整流電路67輸出端與A/D轉換模塊68輸入端相連接，A/D轉換模塊68的輸出端與第二驅動電路69的輸入端相連接，第二驅動電路69的輸 出端輸出安全與門電路7驅動信號。
結合裝置本發明的工作原理為 1)發送器開機通電直流24V，電源系統2轉換為直流士5V、直流士12V，為各個模 塊提供電源； 2)低頻編碼電路3根據外部編碼條件產生對應的兩路相同的低頻編碼信息， 一路 與用於合成移頻正弦波的信號合成單元5連接；另一路與用於檢測信號的檢測單元6的輸 入端相連接； 3)載頻編碼電路4根據外部編碼條件產生對應的兩路相同的載頻編碼信息， 一路 與信號合成單元5連接，另一路與檢測單元6的輸入端相連接。 4)用於合成移頻正弦波的信號合成單元5，根據低頻編碼及載頻編碼產生移頻信 號及低頻信號。移頻信號又分為兩路相同的輸出，一路輸出與檢測單元6的輸入端相連接， 另一個輸出端通過安全門電路7與功放電路1的輸入端相連接；低頻信號輸出與檢測單元 6的輸入端相連接。 5)檢測單元6，根據低頻編碼對低頻信號進行檢測，輸出端連接安全與門驅動信 號產生單元I，當檢測低頻正確後，安全與門驅動信號產生單元1輸出一路安全與門驅動信 號。同時，根據載頻編碼產生用於解調單元的帶通濾波器的濾波時鐘。當檢測到解調單元 有低頻輸出時，輸出安全門驅動信號。同時，檢測單元6對功出採樣信號進行檢測正確後， 安全與門驅動信號產生單元2輸出一路安全與門驅動信號。 6)安全門電路，當檢測單元正確後輸出驅動信號後，安全門打開，移頻信號通過。
7)功放電路1對信號合成單元的信號進行放大輸出，輸出端與發送報警繼電器節 點91連接，功放電路1的另一路輸出端又與整流電路657的輸入端相連接，整流電路67輸 出端與A/D轉換器68輸入端相連接，A/D轉換器68的輸出端與安全與門驅動信號產生單 元即第二驅動電路69的輸入端相連接，安全與門驅動信號產生單元的輸出端輸出安全與 門電路驅動信號。 8)安全與門電路8的輸出端與發送報警繼電器9連接，當有同時有兩路安全與門 驅動信號輸入時，輸出發送報警繼電器信號。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
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權利要求
一種無絕緣軌道信號發送方法，其特徵在於，包括有如下步驟步驟1設定初始編碼，通過載頻電路和低頻電路產生載頻編碼信息和低頻編碼信息；步驟2將載頻編碼信息和低頻編碼信息通過合成單元進行移頻正弦波的信號合成，合成單元輸出移頻信號和低頻信號；步驟3將移頻信號和低頻信號通過用於檢測信號的檢測單元根據載頻編碼信息和低頻編碼信息進行檢測；移頻信號檢測正確後，檢測單元產生安全門驅動信號，將所述步驟2中產生的移頻信號通過功放電路放大輸出到報警繼電器；同時，功放電路產生功放電壓採樣信號，功放電壓採樣信號通過檢測單元進行檢測；在功放電壓採樣信號和低頻信號檢測正確後，檢測單元輸出安全與門驅動信號，將移頻信號輸出到報警繼電器；如果移頻信號和低頻信號以及功放電壓採樣信號同時或任一一個信號檢測錯誤，則停止信號發送；步驟4移頻信號由報警繼電器安全輸出。
2. 如權利要求1所述的無絕緣軌道信號發送方法，其特徵在於，在步驟3中所述的檢測 單元對移頻信號檢測包括以下步驟根據載頻電路產生的載頻編碼信息，通過時鐘產生電路產生濾波時鐘；1) 根據濾波時鐘，通過濾波解調電路對移頻信號進行帶通、低通濾波；2) 進行帶通、低通濾波的移頻信號進行整形；3) 通過整形的移頻信號通過頻率校驗電路產生安全門電路驅動信號。
3. —種無絕緣軌道信號發送器，包括有功放電路，電源系統，其特徵在於，還包括有根 據編碼條件，確定發送器輸出的低頻、載頻信息的低頻編碼電路和載頻編碼電路；低頻編碼 電路的輸出端與用於進行移頻正弦波的信號合成的信號合成單元和用於檢測信號的檢測 單元的輸入端相連接，載頻編碼電路的輸出端也與信號合成單元和檢測單元的輸入端相連 接；信號合成單元的一個輸出端與檢測單元的輸入端相連接，信號合成單元的另一個輸出 端通過安全門電路與功放電路的輸入端相連接，同時又與檢測單元的輸入端相連接；檢測 單元的輸出端與安全與門電路的輸入端相連接，檢測單元的輸出端又與安全門電路的輸入 端相連接；功放電路的輸出端與發送報警繼電器相連接，功放電路的輸出端又與檢測單元 的輸入端相連接；安全與門電路的輸出端與報警繼電器相連接。
4. 如權利要求3所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的信號合成單元包 括有根據低頻編碼產生低頻信號的低頻產生模塊，低頻產生模塊的輸出端與根據載頻編碼 信息產生移頻信號的載頻產生模塊連接，載頻產生模塊通過D/A轉換模塊產生移頻信號。
5. 如權利要求3或4所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的低頻產生模 塊為分頻器，分頻器輸出低頻信號到檢測單元；分頻器的輸出端與所述的載頻產生模塊相 連接，載頻產生模塊包括有相位累加器和波形存儲器，相位累加器的輸出端與波形存儲器 的輸入端相連接，波形存儲器的輸出端又與D/A轉換模塊相連接，D/A轉換模塊為D/A轉換 器，D/A轉換器輸出移頻信號到檢測單元。
6. 如權利要求3所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的檢測單元由用於 接收低頻信號的低頻接收單元和用於接收移頻信號的移頻接收單元，以及用於接收功放電壓採樣信號的功放電壓採樣接收單元組成。
7. 如權利要求6所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的低頻接收單元包 括用於接收低頻信號的計數器，計數器輸出端與第一驅動電路的輸入端相連接，第一驅動 電路輸出安全與門電路驅動信號。
8. 如權利要求6所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的移頻接收單元包 括用於接收移頻信號的濾波解調電路，濾波解調電路的輸出端與頻率校驗電路的輸入端相 連接，頻率校驗電路輸出安全門電路驅動信號。
9. 如權利要求8所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述的濾波解調電路還 與用於產生濾波時鐘的時鐘產生電路相連接，時鐘產生電路通過載頻編碼信息確定移頻信 息產生濾波時鐘，濾波解調電路根據濾波時鐘，對信號進行對應的帶通、低通濾波及其整 形。
10. 如權利要求6所述的無絕緣軌道信號發送器，其特徵在於，所述功放電壓採樣接收 單元包括用於接收功放電壓採樣信號的電壓校驗電路，電壓校驗電路的輸出端與整流電路 的輸入端相連接，整流電路輸出端與A/D轉換模塊輸入端相連接，A/D轉換模塊的輸出端與 第二驅動電路的輸入端相連接，第二驅動電路的輸出端輸出安全與門電路驅動信號。
全文摘要
本發明涉及鐵路信號傳輸技術，尤其涉及一種無絕緣軌道電路傳輸技術。一種無絕緣軌道信號發送方法，包括有產生載頻編碼信息和低頻編碼信息，合成，檢測，信號檢測正確後發送信號；還提供無絕緣軌道信號發送器，由低頻編碼電路和載頻編碼電路、合成單元、檢測單元等功能模塊組成；本發明的優點是其同時有效減小設備體積，改進安裝方式，在技術指標滿足要求的前提下，滿足現場站房面積的要求。
文檔編號B61L3/00GK101722968SQ20091022155
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者孫小禮 申請人:固安信通鐵路信號器材有限責任公司