專利名稱：鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于鐵路進(jìn)路確認(rèn)裝置，特別涉及到鐵路站場(chǎng)進(jìn)路開放、調(diào)車作業(yè)組織、無線調(diào)車通訊技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)。
背景技術(shù)：
在鐵路車站無聯(lián)鎖控制的站場(chǎng)中，接發(fā)車和調(diào)車進(jìn)路的開通和確認(rèn)是由人工實(shí)現(xiàn)的。在無聯(lián)鎖控制的調(diào)車進(jìn)路排列中，人工扳動(dòng)道岔到調(diào)車計(jì)劃要求的位置，再由現(xiàn)場(chǎng)人員判斷進(jìn)路上多個(gè)道岔開通方位，最后確定一條調(diào)車進(jìn)路的開通方向或股道。道岔開通分為定位和反位兩種情形，白天使用魚尾板、夜晚使用色燈表示。在無聯(lián)鎖線路區(qū)域的調(diào)車作業(yè)中，作業(yè)人員扳動(dòng)道岔后，要將所有進(jìn)路上的道岔開通方位逐個(gè)判斷，按線路的走向，確定調(diào)車的開通方向或股道。調(diào)車人員在隨后的要道還道中，也是按此方向確認(rèn)進(jìn)路的正確與否?？梢?，人工確認(rèn)的依據(jù)是視覺信號(hào)，人員的精神狀態(tài)、可視距離、標(biāo)志的好壞，都足以影響調(diào)車進(jìn)路的正確開通與否。尤其是人為判斷多個(gè)道岔開通狀態(tài)，極容易造成進(jìn)路不對(duì)或未準(zhǔn)備好進(jìn)路，移動(dòng)車列后就會(huì)造成進(jìn)錯(cuò)異線、發(fā)生擠岔和脫線事故。解決這一缺陷的方法之一就是，改無聯(lián)鎖線路為聯(lián)鎖控制線路。但這種改造需要投入大量的資金，需要停止現(xiàn)有調(diào)車作業(yè)。在作業(yè)量較少的大部分車站，是得不償失的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的旨在克服現(xiàn)有設(shè)備的不足，以極少的投入，保障現(xiàn)有無聯(lián)鎖站站場(chǎng)中進(jìn)路的正確開通，迅速產(chǎn)生較大的安全效益。本實(shí)用新型裝置單片機(jī)通過對(duì)多個(gè)道岔開通方位的連續(xù)判斷，計(jì)算確定進(jìn)路的開通方向，用LED顯示給扳道人員、以合成語音通知給調(diào)車人員，相關(guān)人員可共同核對(duì)計(jì)劃與進(jìn)路，避免人工判斷失誤，有效防止調(diào)車事故的發(fā)生。本實(shí)用新型目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，包括主機(jī)、電臺(tái)、分機(jī)和采集傳感開關(guān)； 主機(jī)包括主機(jī)MCU單元、至少一個(gè)語音單元和主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元，語音單元以及主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元分別與主機(jī)MCU單元信號(hào)連接；語音單元與電臺(tái)一一對(duì)應(yīng)連接；分機(jī)包括分機(jī)MCU單元、分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元、繼電器陣列、鍵盤、段譯碼器和LED顯示器；分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元、繼電器陣列、鍵盤和7段譯碼器分別與分機(jī)MCU單元連接，LED顯示器與7段譯碼器連接；采集傳感開關(guān)設(shè)置在道岔的手柄下槽位置，采集傳感開關(guān)與分機(jī)的繼電器陣列連接；主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元與分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元通過485通信網(wǎng)線連接。為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，所述語音單元與電臺(tái)通過CF線、PTT線、MIC線或GND線相連。所述采集傳感開關(guān)與分機(jī)繼電器陣列通過帶綜合護(hù)套的信號(hào)電纜連接。所述主機(jī)裝于主機(jī)箱體；分機(jī)裝于分機(jī)箱體。所述主機(jī)MCU單元主要由單片機(jī)和主板組成；單片機(jī)采PIC16F877A型單片機(jī)；主板設(shè)有4個(gè)語音單元模塊插槽。所述語音單元包括控制芯片和語音芯片；語音芯片采用ISD17**系列語音芯片中的一款，控制芯片采用PIC16F877A芯片；控制芯片與語音芯片信號(hào)連接，控制芯片的并口與主機(jī)MCU單元的單片機(jī)通信連接。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型通過以7段LED顯示和電臺(tái)發(fā)出語音的方式反映進(jìn)路開通狀況，不再依賴人做主觀判斷，構(gòu)思新穎，創(chuàng)新了電臺(tái)網(wǎng)絡(luò)的使用。目前在中國鐵路未見有同類設(shè)計(jì)的安全防范裝置。(2)人機(jī)交互指令采用3秒內(nèi)檢測(cè)載波是否斷續(xù)4次的方法，可以濾除幾乎所有人工使用電臺(tái)通話可能造成的誤動(dòng)，充分利用現(xiàn)有的電臺(tái)設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員無需多帶任何設(shè)備。C3)本實(shí)用新型輸入采用繼電器隔離，有較強(qiáng)抗干擾性能。分機(jī)號(hào)和進(jìn)路號(hào)可以動(dòng)態(tài)調(diào)整，保存在單片機(jī)內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器，可以永久保存，不怕掉電。(4)本實(shí)用新型不同站場(chǎng)使用只需更改主機(jī)程序，能適應(yīng)更多的使用場(chǎng)合。(5)本實(shí)用新型傳感開關(guān)采集點(diǎn)的設(shè)置在道岔的手柄下槽位置，除了能確定道岔的定反位位置(即開通方向)外還能確定道岔手柄是否已經(jīng)下槽，從而能客觀真實(shí)準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)路情況，克服了標(biāo)志燈(牌)的不足。(6)本實(shí)用新型具一定的故障導(dǎo)向安全性能，當(dāng)該彈出的采集傳感開關(guān)沒彈出，或線路狀況不良造成的短路(稱之為并線故障)時(shí)，當(dāng)該壓下的采集傳感開關(guān)沒壓下，或線路狀況不良造成的斷路(稱之為斷線故障)時(shí)，當(dāng)主機(jī)發(fā)出詢問指令，分機(jī)在3S內(nèi)沒有作答時(shí)(稱之為通信故障)主機(jī)通過7段LED顯示和電臺(tái)報(bào)出故障類型。(7)本實(shí)用新型故障狀態(tài)明了，方便維護(hù)，以極少的投入，快速產(chǎn)出極大的安全效
■、Λ
frff. ο(8)使用非常簡單方便，只要在3秒內(nèi)按動(dòng)手持電臺(tái)的發(fā)話鍵4次(即產(chǎn)生3秒內(nèi) 4次載波斷續(xù)信號(hào)的人機(jī)交互指令)，便能聽到準(zhǔn)確的進(jìn)路語音提示或故障語音提示，對(duì)確保無聯(lián)鎖區(qū)域調(diào)車安全具有非常實(shí)用的價(jià)值。

圖1為鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置連接關(guān)系框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施方式表述的范圍。如圖1所示，鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，包括主機(jī)10、電臺(tái)5、分機(jī) 11和采集傳感開關(guān)8 ；主機(jī)10包括主機(jī)MCU單元1、至少一個(gè)語音單元2和主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元 41，語音單元2以及主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元41分別與主機(jī)MCU單元1信號(hào)連接；語音單元2與電臺(tái) 5 一一對(duì)應(yīng)連接，即1個(gè)語音單元2單獨(dú)連接1臺(tái)電臺(tái)；分機(jī)11包括分機(jī)MCU單元6、分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元42、繼電器陣列12、鍵盤14、7段譯碼器13和LED顯示器7 ；分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元42、繼電器陣列12、鍵盤14和7段譯碼器13分別與分機(jī)MCU單元6連接，LED顯示器7與7段譯碼器13連接；采集傳感開關(guān)8設(shè)置在道岔的手柄下槽位置，采集傳感開關(guān)8與分機(jī)的繼電器陣列12連接；220V交流電通過高穩(wěn)定電源變換器9單獨(dú)為主機(jī)10和分機(jī)11提供電源； 主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元41與分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元42通過485通信網(wǎng)線連接。具體地，語音單元2與電臺(tái)5通過CF線(從電臺(tái)內(nèi)部引出的一條接收載波指示信號(hào)線)、PTT線、MIC線或GND線相連，實(shí)現(xiàn)傳輸語音，控制電臺(tái)的目的；采集傳感開關(guān)8與分機(jī)繼電器陣列12通過帶綜合護(hù)套的信號(hào)電纜連接；主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元41與分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元42都選用485接口 ；485接口具有一定抗干擾、防短路的能力。主機(jī)10裝于主機(jī)箱體；分機(jī)11裝于分機(jī)箱體。采集傳感開關(guān)8安裝在道岔的手柄下槽位置下方。主機(jī)MCU單元1主要由單片機(jī)和主板組成；單片機(jī)優(yōu)選采用Microchip公司的單片機(jī)PIC16F877A ；主板用于連接主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元41以及語音單元2。優(yōu)選地，主機(jī)10的主板設(shè)有4個(gè)語音單元模塊插槽，即主機(jī)MCU單元1可以與1-4個(gè)語音單元2連接，以滿足1臺(tái)以上4臺(tái)以下調(diào)車機(jī)車同時(shí)使用。語音單元2包括控制芯片和語音芯片；語音芯片優(yōu)選采用ISD17**系列語音芯片中的一款，控制芯片優(yōu)選采用Microchip公司的PIC16F877A ；控制芯片(PIC16F877A的SPI 接口)與ISD17**系列語音芯片信號(hào)連接，獲取ISD17**系列語音芯片的工作狀態(tài)和控制其語音的合成播放；語音芯片按現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)辦法設(shè)計(jì)語音音節(jié)，將基本音節(jié)通過ISD17** 系列編程器錄進(jìn)ISD17**系列語音芯片內(nèi)，記住每個(gè)基本音節(jié)的起始和結(jié)束的地址；控制芯片(PIC16F877A)按其D 口取得的數(shù)據(jù)要求使用每個(gè)基本音節(jié)的起始和結(jié)束地址驅(qū)動(dòng) ISD17**芯片實(shí)現(xiàn)語音合成輸出；控制芯片(PIC16F877A)的并口與主機(jī)MCU單元1的單片機(jī)通信連接，交給主機(jī)的工作狀態(tài)和地址，接收主機(jī)MCU單元1的單片機(jī)發(fā)來的控制合成語音的信息；語音單元2帶有和調(diào)車電臺(tái)通信的語音(MIC線)和控發(fā)(CF和PTT線)接口， 實(shí)現(xiàn)數(shù)字電平的轉(zhuǎn)換、電臺(tái)控制發(fā)射、語音傳輸?shù)墓δ埽徽Z音單元2除了實(shí)現(xiàn)語音合成并控制電臺(tái)發(fā)射出去外，還把人機(jī)交互指令(3秒內(nèi)4次載波斷續(xù)信號(hào))從工作電臺(tái)的接收信號(hào)中篩選出來，不斷丟棄不能滿足人機(jī)交互的載波斷續(xù)數(shù)據(jù)?？刂菩酒?PIC16F877A)還可設(shè)有一 UART接口，可接上7512B調(diào)制解調(diào)芯片，實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸功能擴(kuò)展。主機(jī)工時(shí)，先上電后，語音單元2向主機(jī)MCU單元1發(fā)出工作任務(wù)數(shù)據(jù)，主機(jī)MCU 單元1收到任務(wù)數(shù)據(jù)后，分析任務(wù)要求(各個(gè)車站的作業(yè)辦法不一樣，工作任務(wù)的執(zhí)行不一樣)，然后按通信傳輸協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)單元41發(fā)出讀分機(jī)數(shù)據(jù)指令，相應(yīng)的分機(jī)11如果馬上返回了數(shù)據(jù)，主機(jī)MCU單元1將收到的有關(guān)信息翻譯成語音代號(hào)，送到語音單元2。如果主機(jī)MCU單元1等待3秒依然未能收到相應(yīng)的分機(jī)11發(fā)回?cái)?shù)據(jù)，則表示通信故障。語音單元2如果篩選出人機(jī)交互指令，表明是有請(qǐng)求播放語音的要求，則語音單元2會(huì)通過接口線 PTT控制電臺(tái)5于發(fā)射狀態(tài)，語音單元2的控制芯片(PIC16F877A)按語音合成序列發(fā)指令給ISD17**語音芯片，要求合成語音并播放出來，而此時(shí)，電臺(tái)2已經(jīng)處于發(fā)射狀態(tài)，因此電臺(tái)2會(huì)將ISD17**系列語音芯片播發(fā)的語音發(fā)射出去，但如果語音單元2篩選不出人機(jī)交互指令，語音單元2芯片PIC16F877A會(huì)自動(dòng)復(fù)位，到此一個(gè)工作流程結(jié)束。由此可見，主機(jī) 10是本裝置人機(jī)直接交互的主體，可無線接收使用人員的對(duì)道請(qǐng)求，又可還以正確進(jìn)路的語音提示。本實(shí)用新型主機(jī)10可以識(shí)別分機(jī)11發(fā)來的數(shù)據(jù)是否為誤碼或非法數(shù)據(jù)。人機(jī)交互指令采用3秒內(nèi)4次載波斷續(xù)通信，3秒內(nèi)電臺(tái)5收不齊4次斷續(xù)的載波信號(hào)視為無效指令。分機(jī)MCU單元6采用核心芯片PIC16F877A ；分機(jī)的線路輸入采用繼電器陣列12 隔離，繼電器陣列12由多個(gè)繼電器組成，每一個(gè)繼電器與一個(gè)采集傳感開關(guān)8連接，實(shí)現(xiàn)分機(jī)11與多個(gè)采集傳感開關(guān)8連接；鍵盤14用于在線設(shè)置分機(jī)號(hào)和進(jìn)路號(hào)，隨時(shí)更改分機(jī)號(hào)和進(jìn)路編號(hào)，更改的設(shè)置數(shù)據(jù)存入核心芯片(PIC16F877A)內(nèi)部的FLASH存儲(chǔ)器；核心芯片 (PIC16F877A)通過D 口輸出的顯示數(shù)據(jù)經(jīng)過7段譯碼器13 (741s247譯碼器)后送到7段 LED顯示器進(jìn)行顯示，顯示的規(guī)則是，斷線故障時(shí)閃動(dòng)顯示分機(jī)號(hào)，并線故障時(shí)交替顯示短路了的進(jìn)路編號(hào)，正常時(shí)直接顯示現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)路編號(hào)。分機(jī)11為主機(jī)10正常工作提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，用來采集道岔狀態(tài)并分析是否為完整正確的進(jìn)路，其采集、分析出來的數(shù)據(jù)直接影響主機(jī)與用戶的交互結(jié)果，具獨(dú)立的設(shè)置功能。采集傳感開關(guān)8將一付道岔的兩種狀態(tài)(定反位)分別獨(dú)立采集。分機(jī)工作使，先上電自檢，檢測(cè)是否需要修改分機(jī)的分機(jī)號(hào)，修改完后手動(dòng)按REST 鍵復(fù)位重新啟動(dòng)后(或無需修改)讀入繼電器的狀態(tài)，核心芯片PIC16F877A分析有否并線或斷線，將結(jié)果輸出至7段LED顯示器7上顯示，如果斷線了，則7段LED顯示器7會(huì)閃動(dòng)顯示本分機(jī)的分機(jī)號(hào)，如果并線了則交替顯示并線了的進(jìn)路號(hào)，在保證進(jìn)路狀態(tài)正常的時(shí)候， 按動(dòng)鍵盤14的UP或DOWN按鍵，可以調(diào)整設(shè)置該進(jìn)路的編號(hào)，在上述的工作過程中如果網(wǎng)絡(luò)單元42接收到涉及本分機(jī)的數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生中斷，返回本分機(jī)采集到的進(jìn)路狀態(tài)。
權(quán)利要求1.鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于包括主機(jī)、電臺(tái)、分機(jī)和采集傳感開關(guān)；主機(jī)包括主機(jī)MCU單元、至少一個(gè)語音單元和主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元，語音單元以及主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元分別與主機(jī)MCU單元信號(hào)連接；語音單元與電臺(tái)一一對(duì)應(yīng)連接；分機(jī)包括分機(jī)MCU 單元、分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元、繼電器陣列、鍵盤、段譯碼器和LED顯示器；分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元、繼電器陣列、鍵盤和7段譯碼器分別與分機(jī)MCU單元連接，LED顯示器與7段譯碼器連接；采集傳感開關(guān)設(shè)置在道岔的手柄下槽位置，采集傳感開關(guān)與分機(jī)的繼電器陣列連接；主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元與分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元通過485通信網(wǎng)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于所述語音單元與電臺(tái)通過CF線、PTT線、MI C線或GND線相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于所述采集傳感開關(guān)與分機(jī)繼電器陣列通過帶綜合護(hù)套的信號(hào)電纜連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于所述主機(jī)裝于主機(jī)箱體；分機(jī)裝于分機(jī)箱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于所述主機(jī)MCU單元主要由單片機(jī)和主板組成；單片機(jī)采PIC16F877A型單片機(jī)；主板設(shè)有4個(gè)語音單元模塊插槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，其特征在于所述語音單元包括控制芯片和語音芯片；語音芯片采用ISD17**系列語音芯片中的一款，控制芯片采用PIC16F877A芯片；控制芯片與語音芯片信號(hào)連接，控制芯片的并口與主機(jī)MCU單元的單片機(jī)通信連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了鐵路車站無聯(lián)鎖站場(chǎng)調(diào)車進(jìn)路確認(rèn)裝置，包括主機(jī)、電臺(tái)、分機(jī)和采集傳感開關(guān)；主機(jī)包括主機(jī)MCU單元、至少一個(gè)語音單元和主機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元；分機(jī)的分機(jī)網(wǎng)絡(luò)單元、繼電器陣列、鍵盤和7段譯碼器分別與分機(jī)MCU單元連接，LED顯示器與7段譯碼器連接；采集傳感開關(guān)設(shè)置在道岔的手柄下槽位置。采集傳感開關(guān)采集調(diào)車進(jìn)路上各道岔開通的定反位數(shù)據(jù)，確定調(diào)車進(jìn)路的最后開通指向或股道；分機(jī)對(duì)由傳輸線纜傳遞的站場(chǎng)道岔的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，結(jié)果輸出到7段LED數(shù)字顯示，主機(jī)讀取各分機(jī)的數(shù)據(jù)，決定調(diào)車進(jìn)路的開通方向或股道，實(shí)現(xiàn)非聯(lián)鎖控制的多道岔進(jìn)路開通方向的機(jī)械確認(rèn)，避免人為誤判，防止發(fā)生調(diào)車事故。
文檔編號(hào)B61L21/08GK201951495SQ20112000639
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者劉惠健, 劉明翔, 朱玉敏, 袁敬君, 鄭建國, 錢魁, 顏楠 申請(qǐng)人:東莞市魁一文光電子軟件有限公司