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軌道脈沖發(fā)送器的制作方法

文檔序號:11968339閱讀:593來源:國知局
軌道脈沖發(fā)送器的制作方法與工藝

本實(shí)用新型涉及鐵路信號傳輸技術(shù)領(lǐng)域,特別是一種軌道脈沖發(fā)送器。



背景技術(shù):

軌道電路用于自動連續(xù)監(jiān)測軌道是否被機(jī)車車輛占用以及監(jiān)測軌道上的鋼軌是否完好,主要由鋼軌線路、鋼軌絕緣、發(fā)送器、限流設(shè)備、接收器組成,通過發(fā)送器向鋼軌線路發(fā)送信號,由接收器根據(jù)是否接收到信號來控制繼電器動作,繼而控制色燈式信號機(jī)發(fā)出相應(yīng)指示信號,為機(jī)車的安全運(yùn)行提供保障。然而,在用的部分鐵路線路由于經(jīng)常不走車而使得鋼軌表面產(chǎn)生銹層,還有的鋼軌上會出現(xiàn)油污、粉塵等,使得發(fā)送器發(fā)送的信號無法被接收器接收,導(dǎo)致全路存在大量分路不良軌道電路區(qū)段,嚴(yán)重影響了行車安全。

目前在解決軌道電路分路不良的問題時主要采用以下技術(shù):第一種方式是通過提高發(fā)送器發(fā)送的軌面電壓的方式來解決軌道電路分路不良的問題,但是存在送電端和受電端的阻抗提高有限、需要重新考慮斷軌因素的檢查以及電源屏容量增加等缺陷;第二種方式是通過在鋼軌表面進(jìn)行金屬噴涂的方式來解決軌道電路分路不良的問題,但是當(dāng)列車多次碾壓后金屬涂層便會失效,仍然無法從根本上解決軌道電路分路不良的問題??梢?,上述解決軌道電路分路不良問題的技術(shù)都存在一定的缺陷,無法有效保證列車的安全行駛。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于脈沖軌道電路中的發(fā)送器,能夠發(fā)送多種頻率的不對稱高壓脈沖信號,從根本上解決軌道電路分路不良的問題,為列車的安全運(yùn)行提供可靠保障。

為解決上述技術(shù)問題,本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。

軌道脈沖發(fā)送器,包括編碼校驗(yàn)電路、頻率信號調(diào)制單元、磁飽和穩(wěn)壓電路、電容充放電電路、信號驅(qū)動電路以及功出回檢電路,所述磁飽和穩(wěn)壓電路的輸入端連接交流電源,磁飽和穩(wěn)壓電路的輸出端連接電容充放電電路,電容充放電電路的輸出端連接負(fù)載;所述頻率信號調(diào)制單元的輸出端連接編碼校驗(yàn)電路的輸入端,編碼校驗(yàn)電路分別經(jīng)信號驅(qū)動電路和功出回檢電路連接電容充放電電路。

上述軌道脈沖發(fā)送器,所述頻率信號調(diào)制單元包括用于根據(jù)實(shí)際應(yīng)用生成特定頻率信號的頻率配置電路以及用于對頻率配置電路傳輸?shù)念l率信號進(jìn)行隔離編碼處理的頻率信息隔離電路,所述頻率信息隔離電路的輸出端連接編碼校驗(yàn)電路的輸入端。

上述軌道脈沖發(fā)送器,所述磁飽和穩(wěn)壓電路包括變壓器和諧振電容,所述變壓器的初級線圈連接交流電源,變壓器的次級線圈與諧振電容并聯(lián)連接。

上述軌道脈沖發(fā)送器,所述磁飽和穩(wěn)壓電路和電容充放電電路之間串聯(lián)連接有用于根據(jù)實(shí)際應(yīng)用對充放電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的功出電平配置電路。

上述軌道脈沖發(fā)送器,所述電容充放電電路和負(fù)載之間串聯(lián)連接有限流電阻配置電路。

上述軌道脈沖發(fā)送器,所述編碼校驗(yàn)電路的輸出端還連接有故障報(bào)警電路,故障報(bào)警電路的輸出端連接報(bào)警繼電器。

由于采用了以上技術(shù)方案,本實(shí)用新型所取得技術(shù)進(jìn)步如下。

本實(shí)用新型能夠發(fā)送多種頻率、多種電壓檔位的不對稱高壓脈沖信號,從根本上解決軌道電路分路不良的問題,為列車的安全運(yùn)行提供可靠保障。磁飽和穩(wěn)壓電路的設(shè)置,使本實(shí)用新型能夠在電源波動的情況下仍能夠輸出穩(wěn)定的脈沖信號。功出電平配置電路的設(shè)置,使本實(shí)用新型能夠在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)軌道長度和道床電阻的不同,選擇不同的電壓檔,使軌道電路輸出性能達(dá)到最佳。頻率配置電路的設(shè)置,可使本實(shí)用新型在相鄰的幾個區(qū)段配置不同的極性和不同的頻率,從而有效的防止由于絕緣破損而造成軌道電路故障升級的現(xiàn)象發(fā)生。故障報(bào)警電路的設(shè)置,用于在脈沖信號無輸出或輸出降低時觸發(fā)報(bào)警電路產(chǎn)生報(bào)警,實(shí)現(xiàn)了故障的定位,減少了故障處理時間。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖;

圖2為本實(shí)用新型所述磁飽和穩(wěn)壓電路和功出電平配置電路的電氣原理圖;

圖3為本實(shí)用新型所述電容充放電電路的電氣原理圖;

圖4為本實(shí)用新型所述頻率信號調(diào)制單元的電氣原理圖。

其中:T.變壓器,B.整流電路,C1.諧振電容,C2.充放電電容,D.二極管,Q.可控硅。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

一種軌道脈沖發(fā)送器,其結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括編碼校驗(yàn)電路、頻率信號調(diào)制單元、磁飽和穩(wěn)壓電路、功出電平配置電路、電容充放電電路、限流電阻配置電路、信號驅(qū)動電路以及功出回檢電路,其中磁飽和穩(wěn)壓電路的輸入端連接交流電源,磁飽和穩(wěn)壓電路的輸出端經(jīng)功出電平配置電路連接電容充放電電路的輸入端,電容充放電電路的輸出端經(jīng)限流電阻配置電路連接負(fù)載;頻率信號調(diào)制單元的輸出端連接編碼校驗(yàn)電路的輸入端,編碼校驗(yàn)電路分別經(jīng)信號驅(qū)動電路和功出回檢電路連接電容充放電電路。

頻率信號調(diào)制單元用于根據(jù)實(shí)際應(yīng)用生成特定頻率信號,并對頻率信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換處理,包括頻率配置電路和頻率信息隔離電路;頻率配置電路的輸出端與頻率信息隔離電路的輸入端連接,用于實(shí)際應(yīng)用生成特定頻率信號并傳輸給頻率信息隔離電路,頻率信息隔離電路的輸出端連接編碼校驗(yàn)電路的輸入端,用于對采集的頻率信號進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換,生成對應(yīng)頻率的編碼信息傳輸給編碼校驗(yàn)電路。

本實(shí)用新型中,頻率信號調(diào)制單元共設(shè)置有兩個并列的頻率信息隔離電路,頻率信息隔離電路A是用于發(fā)碼,頻率信息隔離電路B用于檢測,正常情況下兩個頻率信息隔離電路輸出應(yīng)該是一樣的,用于防止單個電路故障而導(dǎo)致發(fā)送器輸出錯誤頻率。頻率信號調(diào)制單元的電氣原理如圖4所示,通過將+24V連接到頻率配置電路的不同接口端便可生成不同的頻率信號F,頻率信號F經(jīng)過頻率信息隔離電路進(jìn)行隔離并電平轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的編碼信息f發(fā)送給編碼校驗(yàn)電路。本實(shí)施例中頻率信息隔離電路的主芯片采用光耦隔離芯片。

編碼校驗(yàn)電路用于根據(jù)頻率信號調(diào)制單元輸出的信號產(chǎn)生對應(yīng)頻率的觸發(fā)信號對電容充放電電路的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型中,編碼校驗(yàn)電路采用FPGA編程實(shí)現(xiàn),F(xiàn)PGA內(nèi)部預(yù)存對應(yīng)頻率的常數(shù),根據(jù)頻率信息隔離電路A的輸出信號,確定預(yù)存常數(shù),通過計(jì)數(shù)器對外部時鐘進(jìn)行分頻產(chǎn)生對應(yīng)頻率的觸發(fā)信號,然后通過信號驅(qū)動電路控制電容充放電電路進(jìn)行充放電操作。

磁飽和穩(wěn)壓電路用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的交流寬電壓電源供電,不僅可以防止由于電壓過高產(chǎn)生高輸出的脈沖信號,造成軌道電路殘壓過高,出現(xiàn)丟車的危險(xiǎn)情況;還可以防止由于電壓過低產(chǎn)生低輸出的脈沖信號,造成軌道電路調(diào)整時輸入電壓低,出現(xiàn)紅軌的故障情況。磁飽和穩(wěn)壓電路的電氣原理如圖2所示,包括變壓器T和諧振電容C1,變壓器T的初級線圈連接25Hz或50Hz交流電源,變壓器T的次級線圈與諧振電容C1并聯(lián)連接形成并聯(lián)諧振電路。變壓器接入交流電源后,其次級線圈與諧振電容C諧振于電源頻率下,產(chǎn)生磁飽和效應(yīng),在電源電壓變化的情況下,變壓器輸出的電壓信號相對穩(wěn)定。

功出電平配置電路用于根據(jù)實(shí)際應(yīng)用通過對變壓器次級線圈不同抽頭的選擇來對電容充放電電路的充放電電壓進(jìn)行調(diào)節(jié),以使發(fā)送器輸出不同等級電壓的脈沖信號,滿足不同軌道長度和道床電阻的應(yīng)用環(huán)境。

電容充放電電路用于實(shí)現(xiàn)充電和放電,并在編碼校驗(yàn)電路的控制下向負(fù)載發(fā)送不對稱的高電壓脈沖信號。電容充放電電路的電氣原理如圖3所示,包括整流電路B、二極管D、充放電電容C2以及可控硅Q,整流電路B的輸入端連接在功出電平配置電路的輸出端,可控硅Q連接在整流電路B的兩個輸出端之間,可控硅Q的觸發(fā)端連接信號驅(qū)動電路的輸出端;二極管D、充放電電容C2、負(fù)載與可控硅Q串聯(lián)連接構(gòu)成放電回路。

信號驅(qū)動電路,用于在編碼校驗(yàn)電路的指令下控制電容充放電電路完成充電、放電操作。信號驅(qū)動電路通過光耦芯片實(shí)現(xiàn)信號的隔離,并通過三極管將編碼校驗(yàn)電路輸出端的電平升高,以滿足電容充放電電路的電平要求。

電容充放電電路充電時,編碼校驗(yàn)電路通過信號驅(qū)動電路使可控硅Q處于截止?fàn)顟B(tài),功出電平配置電路輸出的電壓信號經(jīng)整流電路B整流后,經(jīng)過負(fù)載和二極管D向充放電電容C2進(jìn)行充電;電容充放電電路充電時,編碼校驗(yàn)電路通過信號驅(qū)動電路觸發(fā)可控硅Q導(dǎo)通,充放電電容C2便可經(jīng)放電回路向負(fù)載放電,產(chǎn)生高電壓脈沖信號。本實(shí)施例中,電容充放電電路和負(fù)載之間還串聯(lián)連接有限流電阻配置電路,用于對輸出電壓進(jìn)行微調(diào)。

本實(shí)用新型在編碼校驗(yàn)電路和電容充放電電路之間還設(shè)置了功出回檢電路,用于采集電容充放電電路的脈沖輸出信號,并將采集的脈沖輸出信號轉(zhuǎn)換為功出回檢信號傳輸給編碼校驗(yàn)電路進(jìn)行校驗(yàn)。在本實(shí)施例中,功出回檢電路由運(yùn)放比較器和光耦構(gòu)成,脈沖輸出信號通過電阻分壓后,進(jìn)入預(yù)設(shè)的比較器,如脈沖輸出信號達(dá)到比較器的參考值,表明脈沖電壓輸出正常,功出回檢電路輸出動態(tài)的方波信號;如脈沖輸出信號達(dá)不到比較器的參考值,表明脈沖電壓輸出異常,功出回檢電路輸出靜態(tài)信號;最后,方波信號或者靜態(tài)信號通過光耦隔離輸出至編碼校驗(yàn)電路進(jìn)行校驗(yàn)。

編碼校驗(yàn)電路對功出回檢電路發(fā)送的功出回檢信號的頻率進(jìn)行計(jì)數(shù),并根據(jù)頻率信息隔離電路B的傳輸?shù)男畔?,對電容充放電電路輸出的脈沖信號進(jìn)行校驗(yàn),如校驗(yàn)異常,可通過發(fā)出報(bào)警信號提醒作業(yè)人員。

為作業(yè)人員能夠及時接收到報(bào)警信息,本實(shí)用新型還設(shè)置了故障報(bào)警電路和報(bào)警繼電器,故障報(bào)警電路用于對編碼校驗(yàn)電路輸出的報(bào)警指令通過三極管驅(qū)動光耦后輸出給報(bào)警繼電器,報(bào)警繼電器吸合便可觸發(fā)外接報(bào)警設(shè)備發(fā)出警報(bào)信息。

本實(shí)用新型的工作過程為:首先通過頻率配置電路、功出電平配置電路及限流電阻配置電路,對發(fā)送的頻率、電平及限流電阻進(jìn)行配置;接通交流電源后,交流電源經(jīng)過開關(guān)電源轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姙閮?nèi)部電路供電,同時交流電通過磁飽和穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓并經(jīng)整流濾波后變?yōu)橹绷麟?,為電容充放電電路中的充放電電容進(jìn)行充電;同時頻率配置電路輸出的頻率信號經(jīng)頻率信息隔離電路產(chǎn)生對應(yīng)頻率的編碼信息輸出至編碼檢驗(yàn)電路,編碼校驗(yàn)電路根據(jù)編碼信息,產(chǎn)生對應(yīng)的驅(qū)動信號;信號驅(qū)動電路通過光耦隔離轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)驅(qū)動信號的電平轉(zhuǎn)換,觸發(fā)電容充放電電路進(jìn)行放電操作,充放電電容放電并在負(fù)載上產(chǎn)生對應(yīng)頻率的脈沖信號;功出回檢電路采用電阻分壓及光耦隔離的方式采集脈沖輸出信號,并轉(zhuǎn)換為功出回檢信號傳送至編碼校驗(yàn)電路;編碼校驗(yàn)電路對功出回檢信號的頻率進(jìn)行校驗(yàn),當(dāng)校驗(yàn)錯誤時,通過故障報(bào)警電路驅(qū)動報(bào)警繼電器發(fā)出報(bào)警。

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