伺服式軌道安全信號系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種伺服式軌道安全信號系統(tǒng)，本系統(tǒng)的變壓器初級線圈連接兩根鋼軌、次級線圈連接軌道繼電器線圈，整流濾波防雷模塊的輸入端連接軌道繼電器的勵磁電壓、輸出端連接電壓采樣模塊輸入端，電壓采樣模塊輸出端連接中央處理模塊的信號輸入端，基準電壓模塊的輸出端連接中央處理模塊的基準電壓輸入端，差值電壓選擇模塊的輸出端連接中央處理模塊的電壓選擇輸入端，中央處理模塊的信號輸出端連接光耦隔離模塊的輸入端，光耦隔離模塊的輸出端連接控制繼電器線圈，軌道繼電器的常閉觸點與控制繼電器的常閉觸點串聯(lián)于安全信號輸出回路。本系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)軌道電路的缺陷，確保控制繼電器可靠動作，號志機顯示正確，從而保證鐵路行車安全。
【專利說明】伺服式軌道安全信號系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種伺服式軌道安全信號系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]軌道安全信號系統(tǒng)以一段鐵路線路的鋼軌為導體構成的軌道電路，用于自動、連續(xù)檢測這段鐵路線路是否被機車車輛占用，也用于控制信號裝置或轉轍裝置，以保證機車的行車安全。整個軌道系統(tǒng)路網依適當距離區(qū)分成多個閉塞區(qū)間，各閉塞區(qū)間以軌道絕緣接頭區(qū)隔，形成一獨立軌道電路，各區(qū)間的起始點皆設有號志機，當列車進入閉塞區(qū)間后，列車輪緣與鋼軌表面充分接觸，近似兩根鋼軌短路，兩根鋼軌之間電壓從13V突變到IV以下，此時軌道電路立即反應，軌道繼電器動作，并傳達本區(qū)間已有列車通行，禁止其他列車進入的信息傳輸至號志機，此時位于區(qū)間入口的號志機立即顯示險阻禁行信息。由于鐵路線受環(huán)境影響鋼軌表面銹蝕嚴重，列車輪緣與鋼軌表面接觸電阻增加，兩根鋼軌之間電壓從13V僅下降到3V以上，從而不能帶動軌道繼電器動作，導致軌道電路動作失效，發(fā)生號志機信號時有時無的現(xiàn)象，嚴重威脅鐵路行車安全。雖然采取提高該區(qū)段的軌道電路電壓及改變電源頻率等手段，但是仍未克服號志機信號差錯的現(xiàn)象。
【發(fā)明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種伺服式軌道安全信號系統(tǒng)，本系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)軌道電路的缺陷，確?？刂评^電器可靠動作，號志機顯示正確，從而保證鐵路行車安全。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型伺服式軌道安全信號系統(tǒng)包括兩根鋼軌、變壓器和軌道繼電器，所述變壓器初級線圈連接所述兩根鋼軌、次級線圈連接所述軌道繼電器線圈，所述軌道繼電器帶有常閉觸點，本系統(tǒng)還包括整流濾波防雷模塊、電壓采樣模塊、中央處理模塊、基準電壓模塊、差值電壓選擇模塊、光耦隔離模塊和控制繼電器，所述整流濾波防雷模塊的輸入端連接所述軌道繼電器的勵磁電壓、輸出端連接所述電壓采樣模塊輸入端，所述電壓采樣模塊輸出端連接所述中央處理模塊的信號輸入端，所述基準電壓模塊的輸出端連接所述中央處理模塊的基準電壓輸入端，所述差值電壓選擇模塊的輸出端連接所述中央處理模塊的電壓選擇輸入端，所述中央處理模塊的信號輸出端連接所述光耦隔離模塊的輸入端，所述光耦隔離模塊的輸出端連接所述控制繼電器線圈，所述控制繼電器帶有常閉觸點，所述軌道繼電器的常閉觸點與控制繼電器的常閉觸點串聯(lián)于安全信號輸出回路。
[0005]進一步，本系統(tǒng)還包括電壓顯示模塊，所述電壓顯示模塊的輸入端連接所述中央處理模塊的實時電壓輸出端。
[0006]由于本實用新型伺服式軌道安全信號系統(tǒng)采用了上述技術方案，即本系統(tǒng)的變壓器初級線圈連接兩根鋼軌、次級線圈連接軌道繼電器線圈，軌道繼電器帶有常閉觸點，整流濾波防雷模塊的輸入端連接軌道繼電器的勵磁電壓、輸出端連接電壓米樣模塊輸入端，電壓采樣模塊輸出端連接中央處理模塊的信號輸入端，基準電壓模塊的輸出端連接中央處理模塊的基準電壓輸入端，差值電壓選擇模塊的輸出端連接中央處理模塊的電壓選擇輸入端，中央處理模塊的信號輸出端連接光耦隔離模塊的輸入端，光耦隔離模塊的輸出端連接控制繼電器線圈，控制繼電器帶有常閉觸點，軌道繼電器的常閉觸點與控制繼電器的常閉觸點串聯(lián)于安全信號輸出回路。本系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)軌道電路的缺陷，確?？刂评^電器可靠動作，號志機顯示正確，從而保證鐵路行車安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0008]圖1為本實用新型伺服式軌道安全信號系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1所示，本實用新型伺服式軌道安全信號系統(tǒng)包括兩根鋼軌1、變壓器2和軌道繼電器Jl，所述變壓器2初級線圈連接所述兩根鋼軌1、次級線圈連接所述軌道繼電器Jl線圈，所述軌道繼電器Jl帶有常閉觸點Kl，本系統(tǒng)還包括整流濾波防雷模塊3、電壓采樣模塊4、中央處理模塊5、基準電壓模塊6、差值電壓選擇模塊7、光耦隔離模塊8和控制繼電器J2，所述整流濾波防雷模塊3的輸入端連接所述軌道繼電器Jl的勵磁電壓、輸出端連接所述電壓采樣模塊4輸入端，所述電壓采樣模塊4輸出端連接所述中央處理模塊5的信號輸入端，所述基準電壓模塊6的輸出端連接所述中央處理模塊5的基準電壓輸入端，所述差值電壓選擇模塊7的輸出端連接所述中央處理模塊5的電壓選擇輸入端，所述中央處理模塊5的信號輸出端連接所述光耦隔離模塊8的輸入端，所述光耦隔離模塊8的輸出端連接所述控制繼電器J2線圈，所述控制繼電器J2帶有常閉觸點K2，所述軌道繼電器Jl的常閉觸點Kl與控制繼電器J2的常閉觸點K2串聯(lián)于安全信號輸出回路9。
[0010]進一步，本系統(tǒng)還包括電壓顯示模塊10，所述電壓顯示模塊10的輸入端連接所述中央處理模塊5的實時電壓輸出端。電壓顯示模塊可實時顯示由電壓采樣模塊采集并經中央處理模塊處理后的鋼軌電壓，為運行維護和檢修帶來極大的方便，另外通過該顯示的電壓值可以驗證本系統(tǒng)動作的正確性，確保本系統(tǒng)安全可靠運行。
[0011]一般軌道電路正常工作分為兩種狀態(tài)，空閑狀態(tài)，即該軌道區(qū)域上無列車占用，分路狀態(tài)，即該軌道區(qū)域內有列車占用。在空閑狀態(tài)下，鋼軌上有交流0.7V左右的電壓，該
0.7V電壓由交流220V經降壓變壓器和限流電阻供給，鋼軌上的交流0.7V電壓經變壓器升至交流14V，該交流14V電壓使軌道繼電器勵磁吸合。當列車行至該區(qū)域時，軌道電路處于分路狀態(tài)，鋼軌上交流0.7V電壓被車輪短路，軌道繼電器勵磁電壓從14V降至IV以下，使得軌道繼電器失磁斷開。但在實際應用中，由于因軌道表面銹蝕、列車空車跳動等影響，導致鋼軌與車輪接觸電阻增大，特別是列車空車時，無法將鋼軌兩端電壓徹底短路，體現(xiàn)在軌道繼電器兩端勵磁電壓仍在交流4V以上，該軌道繼電器兩端勵磁電壓需小于4V才能斷開。如此在控制室的值班人員就會發(fā)現(xiàn)，正在運行中的列車突然在屏幕中消失，這種現(xiàn)象嚴重威脅行車安全。
[0012]由于上述原因，在分路狀態(tài)時盡管軌道繼電器沒有動作，但軌道繼電器勵磁電壓還是從交流14V降至交流5V左右，期間有9V的差值。根據該差值就可利用中央處理模塊每隔IOmS對軌道繼電器勵磁電壓進行掃描，不斷讀取勵磁電壓，當電壓有9V以上的差值，就判斷有列車占據軌道，當然為了提高本系統(tǒng)的靈敏度也可以通過差值電壓選擇模塊將差值設為8V或7V，甚至更低，可以根據鋼軌的實際情況靈活地選取適當的差值數據。
[0013]本系統(tǒng)中軌道繼電器的勵磁電壓經整流濾波防雷模塊處理后通過電壓采樣模塊傳輸至中央處理模塊，中央處理模塊采用動態(tài)跟蹤和差值動作對鋼軌電壓進行處理，在實際應用中鋼軌電壓不是固定的，其與天氣狀況、軌道道渣的電阻，軌道的阻抗有密不可分的聯(lián)系，尤其是天氣狀況，晴天鋼軌電壓是交流13V，到了陰雨天就可能是交流12V或更低，因此通過中央處理模塊設定一個變量動態(tài)跟蹤鋼軌的調整電壓，保證測量的實時性和準確性；另外當軌道從空閑狀態(tài)進入分路狀態(tài)，鋼軌的電壓會發(fā)生突變，正常情況是鋼軌電壓從交流13V突變到交流IV以下，但是由于鋼軌銹蝕使軌道電路發(fā)生故障時，鋼軌電壓僅僅回落到交流6V，更極端的情況有時只回落到交流8V,從交流13V到交流8V之間的壓差僅僅交流5V，如此軌道繼電器就無法動作，因此通過差值電壓選擇模塊設置中央處理模塊對鋼軌電壓處理的差值，只要差值大于交流4V，中央處理模塊即認定軌道區(qū)域為分路狀態(tài)，為了提高本系統(tǒng)的靈活機動及靈敏度，差值電壓選擇模塊可設定多個差值供選擇，如交流3V、4V、5V或6V等。
[0014]本系統(tǒng)的中央處理模塊通過電壓采樣模塊對鋼軌電壓每秒進行100次數據采樣，每次采樣時間為10mS，如果10次數據采樣值的最大值與最小值之差小于0.2V，則取10次數據的平均值作為有效采樣值。反之為無效采樣值，并放棄。取最近10次大于10.5V的有效采樣值的平均值，當最近一次有效值產生后，其值與前9個有效采樣值作平均值，并記錄，最前的第I個有效采樣值自動放棄。在本系統(tǒng)穩(wěn)定工作狀態(tài)前5秒的采樣值數據拋棄，電壓顯示模塊顯示為O。
[0015]本系統(tǒng)對軌道安全信號的控制分為如下狀態(tài)，
[0016]1、狀態(tài) O:
[0017]取最近連續(xù)10次大于等于交流10.5V的采樣有效值的平均值，作為當前鋼軌的空閑電壓值，并記錄，同時軌道繼電器和控制繼電器吸合，安全信號輸出回路接通，號志機綠燈亮，電壓顯示模塊顯示當前有效采樣值。這個過程耗時I秒，本系統(tǒng)完成初始化，并且在下一個時鐘周期進入狀態(tài)I。
[0018]如果有效采樣值小于交流10.5V，說明軌道不在空閑狀態(tài)，則中央處理模塊輸出信號使控制繼電器斷開，使得安全信號輸出回路斷開，號志機紅燈亮，等待軌道處于空閑狀態(tài)，并在下一個時鐘周期仍進入狀態(tài)O。
[0019]2、狀態(tài) 1:
[0020]本系統(tǒng)在初始化完成后進入動態(tài)跟蹤過程，當鋼軌的空閑電壓值減采樣有效值小于交流4V時，中央處理模塊判斷軌道空閑，軌道繼電器和控制繼電器吸合，號志機綠燈亮，下一個時鐘周期還是進入狀態(tài)I。當鋼軌的空閑電壓值減采樣有效值大于等于交流4V時，中央處理模塊判斷軌道占據，控制繼電器斷開，號志機綠燈滅、紅燈亮。下一個時鐘周期進入狀態(tài)2。
[0021]3、狀態(tài) 2:
[0022]當采樣有效值達到交流10.5V時，中央處理模塊判斷軌道空閑，軌道繼電器和控制繼電器吸合，號志機綠燈亮。下一個時鐘周期還是進入狀態(tài)I。當采樣有效值小于交流10.5V時，中央處理模塊判斷軌道不是空閑狀態(tài)，控制繼電器斷開，號志機綠燈滅、紅燈亮。下一個時鐘周期還是進入狀態(tài)2。
【權利要求】
1.一種伺服式軌道安全信號系統(tǒng)，包括兩根鋼軌、變壓器和軌道繼電器，所述變壓器初級線圈連接所述兩根鋼軌、次級線圈連接所述軌道繼電器線圈，所述軌道繼電器帶有常閉觸點，其特征在于:本系統(tǒng)還包括整流濾波防雷模塊、電壓采樣模塊、中央處理模塊、基準電壓模塊、差值電壓選擇模塊、光耦隔離模塊和控制繼電器，所述整流濾波防雷模塊的輸入端連接所述軌道繼電器的勵磁電壓、輸出端連接所述電壓采樣模塊輸入端，所述電壓采樣模塊輸出端連接所述中央處理模塊的信號輸入端，所述基準電壓模塊的輸出端連接所述中央處理模塊的基準電壓輸入端，所述差值電壓選擇模塊的輸出端連接所述中央處理模塊的電壓選擇輸入端，所述中央處理模塊的信號輸出端連接所述光耦隔離模塊的輸入端，所述光耦隔離模塊的輸出端連接所述控制繼電器線圈，所述控制繼電器帶有常閉觸點，所述軌道繼電器的常閉觸點與控制繼電器的常閉觸點串聯(lián)于安全信號輸出回路。
2.根據權利要求1所述的伺服式軌道安全信號系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)還包括電壓顯示模塊，所述電壓顯示模塊的輸入端連接所述中央處理模塊的實時電壓輸出端。
【文檔編號】B61L1/18GK203544026SQ201320582852
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權日:2013年9月22日
【發(fā)明者】李建華, 徐強, 陸宏清, 張寶榮, 龔茂興, 顧偉飛 申請人:上海寶鋼工業(yè)技術服務有限公司