軌道電路機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及教學(xué)實驗系統(tǒng)，特別涉及一種軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的實施，鐵路建設(shè)進入了一個前所未有的高速發(fā)展時期。伴隨著列車不斷提速，列車高速運行的安全問題得到越來越多的重視。以保證行車安全，提高運輸效率及改善司機的瞭望條件為目標(biāo)的機車信號已成為保障行車安全的關(guān)鍵設(shè)備之一，它也承擔(dān)著更大更關(guān)鍵的任務(wù)。
[0003]以鐵路為依托的學(xué)校，需要讓學(xué)生熟悉實踐工作環(huán)境，進而培養(yǎng)出適應(yīng)高鐵時代的創(chuàng)新性和應(yīng)用性人才。目前的軌道電路-機車信號系統(tǒng)的教學(xué)主要采用實體教學(xué)用具。由于實際的真實鋼軌和機車信號主機造價昂貴、體積龐大，因此通常的教學(xué)方式是將學(xué)生帶到鐵路現(xiàn)場觀摩學(xué)習(xí)；由于進行教學(xué)的實際鐵路現(xiàn)場通常有嚴(yán)格的運輸安全要求且技術(shù)系統(tǒng)非常復(fù)雜，現(xiàn)場觀摩的學(xué)習(xí)方式無法使學(xué)生通過自己的動手實踐真正參與到實際的通信信號處理等工作中，因此在教學(xué)效果上無法讓學(xué)生真切的了解軌道電路與機車信號之間的工作過程和所處狀態(tài)，導(dǎo)致大大減弱了實驗教學(xué)的效果。如何使學(xué)生及相關(guān)人員快速掌握這一比較復(fù)雜的技術(shù)，就成為教學(xué)研宄領(lǐng)域的新課題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種基于虛擬儀器的軌道電路-機車信號的教學(xué)實驗系統(tǒng)，該教學(xué)實驗系統(tǒng)是一套自動化、實時化和智能化的數(shù)據(jù)發(fā)生和采集分析系統(tǒng)，模擬了現(xiàn)實中軌道電路信號的發(fā)送和車載機車信號系統(tǒng)的工作過程，為教學(xué)實驗提供了平臺。
[0005]一種軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)，可以包括實驗計算機，數(shù)據(jù)采集卡，機車信號燈控制電路，開關(guān)元件，機車信號燈；所述數(shù)據(jù)采集卡包括信號輸出端，信號輸入端，數(shù)字輸出端；所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端與機車信號燈控制電路、開關(guān)元件、機車信號燈依次連接；所述實驗計算機通過數(shù)據(jù)采集卡控制所述機車信號燈控制電路，所述機車信號燈控制電路通過控制開關(guān)元件的開斷控制所述機車信號燈。
[0006]另外，所述數(shù)據(jù)采集卡的信號輸出端與信號輸入端可以通過導(dǎo)線直接連接。
[0007]另外，還可以包括功率放大器，信號電纜，機車信號線圈；所述數(shù)據(jù)采集卡的信號輸出端與功率放大器連接，所述功率放大器與信號電纜連接，所述信號電纜用以模擬實際的軌道電路發(fā)出軌道電路信號，所述數(shù)據(jù)采集卡的信號輸入端與機車信號線圈連接；所述機車信號線圈通過電磁耦合的方式感應(yīng)信號電纜上的軌道電路信號。
[0008]優(yōu)選的，還可以包括保護電阻，所述保護電阻接入功率放大器，用以防止功率放大器過載。
[0009]優(yōu)選的，還可以包括顯示設(shè)備，所述實驗計算機與顯示設(shè)備連接。
[0010]優(yōu)選的，所述顯示設(shè)備可以是顯示器和/或示波器。
[0011]優(yōu)選的，所述機車信號燈可以為雙面八顯示信號燈。
[0012]另外，所述的實驗計算機還可以包括教學(xué)實驗單元，所述教學(xué)實驗單元可以包括信號發(fā)生模塊，信號采集/解調(diào)模塊，機車信號燈點燈模塊；所述實驗計算機與數(shù)據(jù)采集卡連接，用以向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出指令，并收集和處理由數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)男畔?；所述信號發(fā)生模塊用以調(diào)制信號并將調(diào)制后的信號發(fā)出；所述信號采集/解調(diào)模塊采集信號并將所述采集信號解調(diào)后發(fā)給機車信號燈點燈模塊；所述教學(xué)實驗單元的機車信號燈點燈模塊用以通過數(shù)據(jù)采集卡控制所述機車信號燈控制電路。
[0013]本實用新型的有益效果是，虛擬儀器的運用使得這套系統(tǒng)更具靈活性和擴展性。所述教學(xué)實驗系統(tǒng)使得相關(guān)單位能夠以較低的成本開展軌道電路-機車信號相關(guān)技術(shù)的教學(xué)和研宄，提高學(xué)生的動手能力，加強學(xué)生對軌道電路和軌道信號的認(rèn)識，使用本實用新型提供的設(shè)備，可以不購置真正的機車信號主機，不搭設(shè)真正的鋼軌，由此降低了教授學(xué)生軌道電路、機車信號的結(jié)構(gòu)、原理以及信號處理技術(shù)的教學(xué)成本。
【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明:
[0015]圖1為本實用新型一個實施例的軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了多個【具體實施方式】，具體如下:
[0017]實施例1:
[0018]一種軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)，如圖1所示，包括實驗計算機，數(shù)據(jù)采集卡，機車信號燈控制電路，開關(guān)元件，機車信號燈。
[0019]所述實驗計算機與數(shù)據(jù)采集卡連接(比如可以是將數(shù)據(jù)采集卡直接插入實驗計算機的卡槽，通過PCI總線同實驗計算機相連接)，用以向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出指令，并收集和處理由數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)男畔?。所述?shù)據(jù)采集卡包括信號輸出端，信號輸入端，數(shù)字輸出端。目前所使用的數(shù)據(jù)采集卡通常會與接線盒連接，由接線盒提供信號輸出端、信號輸入端、數(shù)字輸出端，在這種情況下可以將接線盒作為數(shù)據(jù)采集卡的一個配件；同時，采用自身具有信號輸出端，信號輸入端，數(shù)字輸出端的數(shù)據(jù)采集卡的技術(shù)方案也在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
[0020]所述的數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)字輸出端與機車信號燈控制電路、開關(guān)元件、機車信號燈依次連接。其中，開關(guān)元件可以是控制繼電器，也可以是其它各種實現(xiàn)開關(guān)功能的開關(guān)元件，比如光控開關(guān)、電磁鐵開關(guān)等，因此本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的開關(guān)元件用于本實用新型的方案均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。作為實施例1的【具體實施方式】，可以使用鐵路中常用的雙面八顯示信號燈作為機車信號燈，以便教學(xué)效果與鐵路上的實際使用情況更加接近，這種情況下，可以選擇控制繼電器作為開關(guān)元件(與鐵路上現(xiàn)行方式相同)，并設(shè)置九個控制繼電器分別控制八顯示燈及顯示燈的閃爍。所述實驗計算機通過所述數(shù)據(jù)采集卡控制所述機車信號燈控制電路，所述機車信號燈控制電路通過控制開關(guān)元件(本實施例采用控制繼電器)的開斷控制所述機車信號燈。
[0021]在實施例1中，所述軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)還可以包括功率放大器，信號電纜，機車信號線圈。所述數(shù)據(jù)采集卡的信號輸出端與功率放大器連接，所述功率放大器與信號電纜連接，所述信號電纜用以模擬實際的軌道電路發(fā)出軌道電路信號。通常為了保護功率放大器，需要在功率放大器上串聯(lián)保護電阻；也可以選擇合適參數(shù)的功率放大器從而省略保護電阻。所述數(shù)據(jù)采集卡的信號輸入端與機車信號線圈連接。所述機車信號線圈通過電磁耦合的方式感應(yīng)信號電纜上的軌道電路信號。
[0022]所述的機車信號燈通常還可以與50V直流穩(wěn)壓電源相連接，從而得到電能。
[0023]作為對本實施例的改進，本實施例的所述軌道電路-機車信號教學(xué)實驗系統(tǒng)還可以包括顯示設(shè)備(比如顯示器、示波器等)用以將波形顯示在顯示設(shè)備上，所述實驗計算機與顯示設(shè)備連接(如圖1所示)。
[0024]上述實驗教學(xué)系統(tǒng)可以在結(jié)構(gòu)上更貼近實際的機車信號產(chǎn)生、傳遞的原理，在環(huán)境噪聲小的情況下，可以模擬軌道電路-機車信號的實際工作過程。
[0025]作為一個【具體實施方式】，所述實驗計算機可以包括教學(xué)實驗單元。本實用新型所述的教學(xué)實驗單元是硬件板卡(下同)，所述教學(xué)實驗單元包括信號發(fā)生模塊，信號采集/解調(diào)模塊，機車信號燈點燈模塊。
[0026]所述信號發(fā)生模塊用以調(diào)制信號并將調(diào)制后的信號發(fā)出。作為本實用新型的一個【具體實施方式】，所述教學(xué)實驗單元的信號發(fā)生模塊控制數(shù)據(jù)采集卡實時的產(chǎn)生軌道電路FSK信號，信號的制式為ZPW-2000時，F(xiàn)SK信號低頻頻率為10.3Hz、ll.4Hz、12.5Hz、13.6Hz、14.7Ηζ、15.8Ηζ、16.9Ηζ、18.0Ηζ、19.1Ηζ、20.2Ηζ、21.3Ηζ、23.5Ηζ、24.6Ηζ、26.8Ηζ、29.0Hz等，載頻頻率為1700Hz、2000Hz、2300Hz、2