鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，包括模擬列車、N個軌道模擬區(qū)段、以及安裝在N個軌道模擬區(qū)段內(nèi)的信號燈控制單元和地面信號機；所述信號燈控制單元結構相同，包括移頻信號發(fā)送器，移頻信號接收器和繼電器組，移頻信號發(fā)送器和移頻信號接收器分別安裝在軌道模擬區(qū)段的兩端，移頻信號接收器與繼電器組電路連接，繼電器組的接點開關與地面信號機電路連接，所述模擬列車安裝車載移頻接收器和機車信號機。該鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)采用移頻信號發(fā)生器向軌面發(fā)送信息，而用移頻信號接收器來解調(diào)該信息，對地面信號機進行點燈控制，模擬列車從軌面接收移頻信息并自動解調(diào)出相應的低頻信息，進而控制機車信號點燈與列車運行速度，能夠真實仿真鐵路現(xiàn)場。
【專利說明】
鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵路列控技術，特別是一種用于軌道信號發(fā)送與接收、機車信號點燈與列車速度模擬控制的鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著我國鐵路的飛速發(fā)展，所有的普鐵線路的機車上均已安裝機車信號，機車信號在列車運行安全上有一定的貢獻，因此鐵路院校學生必須學好機車信號，為了使鐵路專業(yè)學生能夠深刻的理解機車列控技術和信號技術知識，教師需要帶學生到現(xiàn)場實習，但由于鐵路現(xiàn)場的限制(只能觀看)，實習效果不能滿足教學的需要，而鐵路院校還沒有一套完整的機車信號系統(tǒng)，而現(xiàn)有的鐵路實訓系統(tǒng)主要滿足鐵道運輸、鐵道機車專業(yè)學生，不適合信號設備維護的信號專業(yè)，達不到較好的教學效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是:提供一種可模擬多列列車模擬追蹤的鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，以滿足鐵路院校學生實驗實訓的需求。
[0004]本發(fā)明采取的技術方案是:一種鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，包括模擬列車、N個軌道模擬區(qū)段、以及安裝在N個軌道模擬區(qū)段內(nèi)的信號燈控制單元和地面信號機；
所述信號燈控制單元結構相同，包括移頻信號發(fā)送器，移頻信號接收器和繼電器組，所述移頻信號發(fā)送器和移頻信號接收器分別安裝在軌道模擬區(qū)段的兩端，移頻信號接收器與繼電器組電路連接，繼電器組的接點開關與地面信號機電路連接；
所述移頻信號發(fā)送器用于:向軌面發(fā)送與鐵路現(xiàn)場一致的移頻信息；
所述移頻信號接收器用于:一是接收移頻信號發(fā)送器發(fā)送的移頻信息并可靠解調(diào)、以控制繼電器組的動作；二是控制相鄰的下一軌道模擬區(qū)段的移頻信號發(fā)送器發(fā)碼；
所述繼電器組用于:在移頻信號接收器的控制下接通或斷開地面信號機的信號燈；
所述信號燈控制單元設有用于模擬軌道模擬區(qū)段是否被占用的占用模擬開關；
所述模擬列車安裝車載移頻接收器和機車信號機；
所述車載移頻接收器用于:通過接收線圈接收軌面移頻信息并可靠解調(diào)、以控制機車信號機點燈；上述N的數(shù)值為2?10之間的任意整數(shù)。
[0005]其進一步的技術方案是:所述車載移頻接收器包括移頻信號解調(diào)器以及由運算放大器、電阻Rl和R2構成的小信號放大電路；所述小信號放大電路用于:將接收線圈接收到的軌面移頻信號放大處理，送入移頻信號解調(diào)器；
所述移頻信號解調(diào)器用于:對經(jīng)過小信號放大電路放大處理的調(diào)制信號進行計算、并根據(jù)頻率所對應的意義控制機車信號機點燈，同時控制模擬列車的運行速度。
[0006]由于采取上述技術方案，本發(fā)明之鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)具有如下有益效果:
本發(fā)明之鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)采用移頻信號發(fā)送器向軌面發(fā)送信息，而用移頻信號接收器來解調(diào)該信息，對地面信號機進行點燈控制，模擬列車從軌面接收移頻信息并自動解調(diào)出相應的低頻信息，進而控制機車信號點燈與列車運行速度，能夠真實仿真鐵路現(xiàn)場:
(1)相關信息參數(shù)與現(xiàn)場保持一致，實現(xiàn)真實的移頻信息發(fā)送與接收功能；
(2)能夠實現(xiàn)地面信號機的顯示隨列車運行而變化，能夠實現(xiàn)機車信號點燈控制；
(3)能夠實現(xiàn)模擬列車速度自動控制；
(4)能夠在課堂上教學演示、測量等，實現(xiàn)鐵路院校關于列控地面與列控車載設備的教學演示，實現(xiàn)高鐵列控設備的講練演結合。
[0007]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明之鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)的技術特征作進一步的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1:本發(fā)明之鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)結構框圖；
圖2:本發(fā)明之鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)電路連接圖；
圖3:本發(fā)明之車載移頻接收器和機車信號機電路圖；
圖中:
0G、1G、2G、3G、4G—軌道模擬區(qū)段(分別為第一、第二、第三、第四軌道模擬區(qū)段)；
00—四區(qū)段發(fā)碼控制器，1、2、3、4一區(qū)段信號燈控制單元，5—模擬列車，51—車載移頻接收器，511 —移頻彳目號解調(diào)器，512—小彳目號放大電路，52—機車彳目號機；
101、201、301、401—移頻信號發(fā)送器，102、201、302、402—移頻信號接收器，103、203、303、403—繼電器組；
K0、K1、K2、K3—區(qū)段占用模擬開關，L0、L1、L2、L3—接收線圈，CO、Cl、C2、C3—信號主機車與軌面接口，Tl、T2、T3、T4一地面信號燈。
【具體實施方式】
[0009]實施例一
一種鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，包括模擬列車、4個軌道模擬區(qū)段、以及安裝在4個軌道模擬區(qū)段內(nèi)的4個信號燈控制單元和4組地面信號機；
所述信號燈控制單元結構相同，包括移頻信號發(fā)送器，移頻信號接收器和繼電器組，所述移頻信號發(fā)送器和移頻信號接收器分別安裝在軌道模擬區(qū)段的兩端，移頻信號接收器與繼電器組電路連接，繼電器組的接點開關與地面信號機電路連接，
所述移頻信號發(fā)送器用于:向軌面發(fā)送與鐵路現(xiàn)場一致的移頻信息；
所述移頻信號接收器用于:一是接收移頻信號發(fā)送器發(fā)送的移頻信息并可靠解調(diào)、以控制繼電器組的動作；二是控制相鄰的下一軌道模擬區(qū)段的移頻信號發(fā)送器發(fā)碼；
所述繼電器組用于:在移頻信號接收器的控制下接通或斷開地面信號機的信號燈；
所述信號燈控制單元設有用于模擬軌道模擬區(qū)段是否被占用的占用模擬開關；
所述模擬列車5安裝車載移頻接收器51和機車信號機52 ；
所述車載移頻接收器用于:通過接收線圈接收軌面移頻信息并可靠解調(diào)、以控制機車信號機點燈。
[0010]所述車載移頻接收器51包括移頻信號解調(diào)器511以及由運算放大器、電阻Rl和R2構成的小信號放大電路512 ；
所述小信號放大電路用于:將接收線圈接收到的軌面移頻信號放大處理，送入移頻信號解調(diào)器，
所述移頻信號解調(diào)器用于:對經(jīng)過小信號放大電路放大處理的調(diào)制信號進行計算、并根據(jù)頻率所對應的意義控制機車信號機點燈，同時控制模擬列車的運行速度。
[0011]實施例二:區(qū)間運行模擬演示
閉合GO開關，選擇區(qū)間運行演示功能:0G-4G無車時，信號機T1-T4均點綠燈，機車信號主機與任一區(qū)段接口，機車信號機均點綠燈。
[0012]閉合K4模擬4G區(qū)段有車占用，而本區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T4點紅燈，3G移頻信號發(fā)送器向3G區(qū)段發(fā)送26.8Hz調(diào)制的移頻信號，而3G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T3點黃燈，2G移頻信號發(fā)送器向2G區(qū)段發(fā)送16.9Hz調(diào)制的移頻信號，而2G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T2點綠黃燈，IG移頻信號發(fā)送器向IG區(qū)段發(fā)送13.6Hz調(diào)制的移頻信號，而IG區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機Tl點綠燈；OG移頻信號發(fā)送器向OG區(qū)段發(fā)送11.4Hz調(diào)制的移頻信號。
[0013]此時模擬列車從OG依次經(jīng)過1G-3G，機車信號機點燈情況變化為:
在OG區(qū)段，機車信號主機與該區(qū)段CO軌道接口，接收到11.4Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個綠燈；
機車信號主機與IG區(qū)段Cl軌道接口，接收到13.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半綠半黃的燈；
機車信號主機與2G區(qū)段2C軌道接口，接收到16.9Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個黃燈；
機車信號主機與3G區(qū)段3C軌道接口，接收到26.8Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半紅半黃燈。
[0014]實施例三:站內(nèi)接車一正線接車模擬演示閉合Gl開關，選擇正線接車演示功能:
此時，T4為進站信號機，當T4開放黃燈，表示列車經(jīng)道岔1/3定位進入站內(nèi)停車，原理與區(qū)間運行類似。
[0015]實施例四:站內(nèi)接車一側線接車(普通道貧)模擬演示閉合G2開關，選擇側線接車演示功能:(所經(jīng)道岔為普通道岔)
此時T4為進站信號機，當T4開放雙黃燈，表示列車經(jīng)道岔1/3反位進入站內(nèi)停車。
[0016]T4開放雙黃燈，4G移頻信號發(fā)送器向3G區(qū)段發(fā)送18Hz調(diào)制的移頻信號，而3G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T3點黃燈，2G移頻信號發(fā)送器向2G區(qū)段發(fā)送14.7Hz調(diào)制的移頻信號，而2G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T2點綠黃燈，IG移頻信號發(fā)送器向IG區(qū)段發(fā)送13.6Hz調(diào)制的移頻信號，而IG區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機Tl點綠燈；0G移頻信號發(fā)送器向OG區(qū)段發(fā)送11.4Hz調(diào)制的移頻信號。
[0017]此時模擬列車從OG依次經(jīng)過1G-3G，機車信號機點燈情況變化為:
在OG區(qū)段，機車信號主機與該區(qū)段CO軌道接口，接收到11.4Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個綠燈； 機車信號主機與IG區(qū)段Cl軌道接口，接收到13.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半綠半黃的燈；
機車信號主機與2G區(qū)段C2軌道接口，接收到14.7Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個帶2的黃燈；
機車信號主機與3G區(qū)段3C軌道接口，接收到18Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個雙半黃燈。
[0018]實施例五:站內(nèi)接車一側線接車(提速道貧)模擬演示閉合G3開關，選擇側線接車演示功能:(所經(jīng)道岔為提速道岔)
T4為進站信號機，當T4開放兩黃燈，其中一個黃燈為閃光，表示列車經(jīng)提速道岔1/3反位進入站內(nèi)停車。
[0019]T4開放黃閃黃燈，3G移頻信號發(fā)送器向3G區(qū)段發(fā)送19.1Hz調(diào)制的移頻信號，而3G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T3點黃燈，2移頻信號G發(fā)送器向2G區(qū)段發(fā)送20.2Hz調(diào)制的移頻信號，而2G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T2點綠黃燈，IG移頻信號發(fā)送器向IG區(qū)段發(fā)送13.6Hz調(diào)制的移頻信號，而IG區(qū)段移頻信號的接收器控制地面信號機Tl點綠燈；0G移頻信號發(fā)送器向OG區(qū)段發(fā)送11.4Hz調(diào)制的移頻信號。
[0020]此時模擬列車從OG依次經(jīng)過1G-3G，機車信號機點燈情況變化為:
在OG區(qū)段，機車信號主機與該區(qū)段CO軌道接口，接收到11.4Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個綠燈；
機車信號主機與IG區(qū)段Cl軌道接口，接收到13.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半綠半黃的燈；
機車信號主機與2G區(qū)段C2軌道接口，接收到20.2Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個帶2的黃色閃光燈；
機車信號主機與3G區(qū)段3C軌道接口，接收到19.1Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個雙半黃閃光燈。
[0021]實施例六:站內(nèi)接車一引導接車模擬演示閉合G4開關，選擇引導接車演示功能:
T4為進站信號機，當T4開放一個紅燈和一個白燈，表示列車引導進站。
[0022]T4開放紅白燈，3G移頻信號發(fā)送器向3G區(qū)段發(fā)送24.6Hz調(diào)制的移頻信號，而3G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T3點黃燈，2G移頻信號發(fā)送器向2G區(qū)段發(fā)送16.9Hz調(diào)制的移頻信號，而2G區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機T2點綠黃燈，IG移頻信號發(fā)送器向IG區(qū)段發(fā)送13.6Hz調(diào)制的移頻信號，而IG區(qū)段的移頻信號接收器控制地面信號機Tl點綠燈；0G移頻信號發(fā)送器向OG區(qū)段發(fā)送11.4Hz調(diào)制的移頻信號。
[0023]此時模擬列車從OG依次經(jīng)過1G-3G，機車信號機點燈情況變化為:
在OG區(qū)段，機車信號主機與該區(qū)段CO軌道接口，接收到11.4Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個綠燈；
機車信號主機與IG區(qū)段Cl軌道接口，接收到13.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半綠半黃的燈；
機車信號主機與2G區(qū)段C2軌道接口，接收到13.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個黃燈； 機車信號主機與3G區(qū)段3C軌道接口，接收到24.6Hz調(diào)制信號，機車信號機點一個半紅半黃閃光燈。
[0024]工作原理:
利用移頻信號發(fā)生器產(chǎn)生與鐵路現(xiàn)場參數(shù)一致的移頻信號送向軌道，而在該區(qū)段的另一端的移頻信號接收器進行接收，根據(jù)處理結果控制地面信號機點燈，并控制另一區(qū)段移頻信號發(fā)送器發(fā)碼，移頻信號發(fā)送器4送出的移頻信息被移頻信號接收器3接收，移頻信號接收器3通過解調(diào)處理，判斷該移頻的低頻信息，由內(nèi)部CPU的I/O 口輸出對應驅動電平，完成對三個繼電器(綠燈繼電器U，紅燈繼電器HJ，黃燈繼電器UJ)的驅動，再由三個繼電器控制地面信號機點燈，當?shù)皖l信息為26.8Hz時，CPU驅動I/O 口輸出電平010，使HJ吸起，此時HJ的第I組前接點接通H燈，紅燈點亮；如果低頻為16.9Hz時，CPU驅動I/O 口輸出電平001，使UJ吸起，此時UJ的第I組前接點接通U燈，黃燈點亮；如果低頻為13.6Hz時，CPU驅動I/O 口輸出電平101，使LJ與UJ吸起，此時LJ和UJ的第I組前接點分別接通L燈與U燈，綠黃燈點亮;如果低頻為11.4Hz時，CPU驅動I/O 口輸出電平100，使LJ起，此時LJ的第I組前接點接通L燈，綠燈點亮。
[0025]同時，移頻信號接收器3還需完成對前一區(qū)段移頻信號發(fā)送器3的發(fā)碼進行控制，當?shù)皖l信息為26.8Hz時，CPU驅動I/O P (PL 3\P1.4\P1.5\P1.6)輸出電平0001，該電平被移頻信號發(fā)送器3內(nèi)CPU識別，移頻信號發(fā)送器3向2G區(qū)段送低頻為16.9Hz的移頻；如果移頻信號接收器3收到的低頻信息為16.9Hz時，CPU驅動I/O P (P1.3\P1.4\P1.5\P1.6)輸出電平0010，該電平被移頻信號發(fā)送器3內(nèi)CPU識別，移頻信號發(fā)送器3向2G區(qū)段送低頻為13.6Hz的移頻；如果移頻信號接收器3收到的低頻信息為13.6Hz時，CPU驅動I/O 口(P1.3\P1.4\P1.5\P1.6)輸出電平0011，該電平被移頻信號發(fā)送器3內(nèi)CPU識別，移頻信號發(fā)送器3向2G區(qū)段送低頻為11.4Hz的移頻；如果移頻信號接收器3收到的低頻信息為11.4Hz時，CPU驅動I/O 口(PL 3\P1.4\P1.5\P1.6)輸出電平0011，該電平被移頻信號發(fā)送器3內(nèi)CPU識別，移頻信號發(fā)送器3向2G區(qū)段送低頻為11.4Hz的移頻。
[0026]每個區(qū)段設一個短路開關，如圖2所示K3，通過開關的通和斷模擬列車占用某區(qū)段，此時，利用電磁感應(相當于一個變壓器)原理，機車信號主機的接收線圈拾取占用區(qū)段內(nèi)信號進行放大解調(diào)，解調(diào)出的低頻信息來控制機車信號點燈。當該區(qū)段無車時，K3開關斷開，機車信號接收線圈3-4輸出發(fā)送器送出的信號，送入機車信號主機進行處理并控制機車信號機點燈。
[0027]模擬列車獲取軌面信號的原理:
區(qū)段被占用時，對應區(qū)段的區(qū)段占用模擬開關K閉合，小電阻R被接入電路，軌道信號被送入由運算放大器、電阻Rl和R2構成小信號放大電路502 ;小信號放大電路對小電阻R兩端信號進行放大，然后送入移頻信號解調(diào)器501，移頻信號解調(diào)器中的CPU計算出調(diào)制信號大小，根據(jù)其頻率所代表的意義控制機車信號點燈，同時控制模擬列車5沿模擬軌道運行速度。
[0028]小電阻R有兩個作用:一是接入電路后，使圖1接收器兩端電壓降低，低于某個電壓值時，判定為區(qū)段占用；二是有一定的電阻值，R的兩端就有小電壓，可以被列車上的接收器所接收。機車信號機的信號燈由LED構成，共8個燈位，由上至下依次為L燈，LU燈，U燈，U2燈，HU燈，UU燈，H燈及B燈。
【權利要求】
1.一種鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，其特征在于:包括模擬列車、N個軌道模擬區(qū)段、以及安裝在N個軌道模擬區(qū)段內(nèi)的信號燈控制單元和地面信號機； 所述信號燈控制單元結構相同，包括移頻信號發(fā)送器，移頻信號接收器和繼電器組，所述移頻信號發(fā)送器和移頻信號接收器分別安裝在軌道模擬區(qū)段的兩端，移頻信號接收器與繼電器組電路連接，繼電器組的接點開關與地面信號機電路連接； 所述移頻信號發(fā)送器用于:向軌面發(fā)送與鐵路現(xiàn)場一致的移頻信息； 所述移頻信號接收器用于:一是接收移頻信號發(fā)送器發(fā)送的移頻信息并可靠解調(diào)、以控制繼電器組的動作；二是控制相鄰的下一軌道模擬區(qū)段的移頻信號發(fā)送器發(fā)碼； 所述繼電器組用于:在移頻信號接收器的控制下接通或斷開地面信號機的信號燈； 所述信號燈控制單元設有用于模擬軌道模擬區(qū)段是否被占用的占用模擬開關； 所述模擬列車(5)安裝車載移頻接收器(51)和機車信號機(52)； 所述車載移頻接收器用于:通過接收線圈接收軌面移頻信息并可靠解調(diào)、以控制機車信號機點燈；上述N的數(shù)值為2?10之間的任意整數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的鐵路機車信號點燈演示系統(tǒng)，其特征在于: 所述車載移頻接收器(51)包括移頻信號解調(diào)器(511)以及由運算放大器、電阻Rl和R2構成的小信號放大電路(512)； 所述小信號放大電路用于:將接收線圈接收到的軌面移頻信號放大處理，送入移頻信號解調(diào)器， 所述移頻信號解調(diào)器用于:對經(jīng)過小信號放大電路放大處理的調(diào)制信號進行計算、并根據(jù)頻率所對應的意義控制機車信號機點燈，同時控制模擬列車的運行速度。
【文檔編號】G09B19/00GK104464451SQ201410773936
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權日:2014年12月12日
【發(fā)明者】吳昕慧, 黃斌 申請人:柳州鐵道職業(yè)技術學院