專(zhuān)利名稱(chēng)：窄脈沖軌道電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于鐵路無(wú)交流電源或無(wú)可靠交流電源車(chē)站以及鐵路與公路平交道口的接近區(qū)段防止有車(chē)線接車(chē)及壓標(biāo)檢查設(shè)備。
申請(qǐng)?zhí)枮?5203407的中國(guó)專(zhuān)利，公開(kāi)了一種用于單線道口信號(hào)使用的應(yīng)答式脈沖軌道電路設(shè)備，它與一般軌道電路不同，是一種利用鋼軌線路發(fā)送與反射脈沖信號(hào)的軌道電路，具有集中供電和節(jié)省電纜的優(yōu)點(diǎn)，但是在站內(nèi)多股道使用時(shí)，有嚴(yán)重的鄰近線干擾，不能導(dǎo)向安安，很難達(dá)到一次調(diào)整的要求，且工作電壓較高，功耗較大，不適合于在無(wú)交流電源車(chē)站使用，特別不適合于有多股道的車(chē)站使用。
本實(shí)用新型的目的是提供一種供電集中，耗電少，抗干擾性能強(qiáng)，防雷性能好，可用于站內(nèi)多股道的軌道電路設(shè)備。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的由脈沖的發(fā)送和接收設(shè)備、軌道繼電器、發(fā)送電容，傳輸防雷系統(tǒng)和鋼軌線路組成軌道電路設(shè)備，發(fā)送和接收設(shè)備由時(shí)序分配器、發(fā)送接收控制電路、充電電路、發(fā)送開(kāi)關(guān)、發(fā)送防雷系統(tǒng)、接收防雷系統(tǒng)、脈沖整形電路、接收控制開(kāi)關(guān)、脈沖存儲(chǔ)電容以及軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路組成。在發(fā)送端，在時(shí)序分配器的時(shí)鐘信號(hào)作用下，發(fā)送接收控制電路控制充電電路和發(fā)送開(kāi)關(guān)交替工作，使發(fā)送電容每秒鐘充放電各一次，發(fā)送電容的放電電流通過(guò)發(fā)送防雷系統(tǒng)，形成毫秒級(jí)單極窄脈沖信號(hào)，有效脈寬約為3～5ms，向鋼軌線路發(fā)送，時(shí)序分配器的時(shí)鐘信號(hào)為十路時(shí)分制的時(shí)鐘信號(hào)，分別控制不同的股道及壓標(biāo)檢查區(qū)段軌道電路。在接收端，從鋼軌線路發(fā)送來(lái)的窄脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)接收防雷系統(tǒng)傳輸給脈沖整形電路，脈沖整形電路為下降沿觸發(fā)，將接收到的脈沖信號(hào)分兩路進(jìn)行整形、存儲(chǔ)，整形后的脈沖信號(hào)為脈寬25ms的矩形脈沖，其與發(fā)送來(lái)的窄脈沖信號(hào)前沿相比，有一約為3～5ms的時(shí)間延遲，整形后的矩形脈沖信號(hào)通過(guò)接收控制開(kāi)關(guān)給脈沖存儲(chǔ)電容充電。發(fā)送接收控制電路在打開(kāi)發(fā)送開(kāi)關(guān)的同時(shí)，也打開(kāi)接收控制開(kāi)關(guān)，時(shí)間為10ms，由于從整形電路輸出的矩形脈沖有一3～5ms的時(shí)間延遲，故在接收控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)的10ms內(nèi)，脈沖存儲(chǔ)電容將先放電，然后充電，與脈沖存儲(chǔ)電容器相連的軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端將有一電壓下沿降，通過(guò)軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路使軌道繼電器吸起。
當(dāng)軌道電路工作在調(diào)整態(tài)時(shí)，即無(wú)車(chē)狀態(tài)時(shí)，由于每秒發(fā)送一個(gè)脈沖，在接收控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)的10ms時(shí)間內(nèi)，脈沖存儲(chǔ)電容器將先放電，后充電，使每秒鐘內(nèi)軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸入端都有一個(gè)電壓下降沿，使軌道繼電器處于吸起狀態(tài)，表示股道空閑。
當(dāng)軌道電路處于分路狀態(tài)時(shí)，即鋼軌線路上有車(chē)分流時(shí)，則脈沖整形電路的輸入端接收到的脈沖信號(hào)幅值低于脈沖整形電路的觸發(fā)值，其輸出端無(wú)脈沖信號(hào)輸出，脈沖存儲(chǔ)電容器上無(wú)電荷，軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路不工作，軌道繼電器落下，表示股道被占用。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)1、可以有效地抗車(chē)電干擾。脈沖整形電路將接收到的幅值大于其觸發(fā)值的脈沖信號(hào)整形為25ms的矩形脈沖，當(dāng)接收到周期小于25ms且幅值大于其觸發(fā)值的脈沖信號(hào)時(shí)，脈沖整形電路將一直處于暫穩(wěn)態(tài)，其輸出為恒定的高電平，則脈沖存儲(chǔ)電容器無(wú)法放電，軌道繼電器落下，車(chē)電干擾為連續(xù)的交流電，其頻率為工頻(50Hz)或工頻的整數(shù)倍，其周期均低于25ms，即使其幅值大于脈沖整形電路的觸發(fā)值時(shí)，也只能使軌道繼電器落下，導(dǎo)向安全。
2、可以有效地抗離散和相鄰股道的脈沖信號(hào)干擾。發(fā)送接收控制電路控制接收控制開(kāi)關(guān)，每秒開(kāi)關(guān)一次，開(kāi)門(mén)時(shí)間為10ms，接收到的脈沖信號(hào)要能使軌道繼電器工作，除必須滿(mǎn)足幅值要求以外，還必須滿(mǎn)足以下條件，首先脈沖信號(hào)的頻率要與接收控制開(kāi)關(guān)頻率相同，且每個(gè)脈沖信號(hào)的下降沿，即脈沖整形電路輸出的矩形脈沖的前沿，只能在接收控制開(kāi)關(guān)開(kāi)門(mén)的10ms內(nèi)，其次，脈沖信號(hào)的頻率要與接收開(kāi)關(guān)頻率相同，且每個(gè)脈沖下降沿對(duì)應(yīng)時(shí)刻只能在接收控制開(kāi)關(guān)開(kāi)門(mén)時(shí)刻前10ms至25ms以?xún)?nèi)。對(duì)于離散的干擾脈沖信號(hào)，是很難符合上述條件的，對(duì)于相鄰股道，由于各股道的軌道電路是分時(shí)工作的，鄰股道的脈沖信號(hào)與本股道的接收控制開(kāi)關(guān)的開(kāi)門(mén)時(shí)間相差100ms，兩者均不會(huì)干擾本股道軌道電路的正常工作。
3、具有防雷擊能力。由于采用了發(fā)送和接收多級(jí)防雷系統(tǒng)，有很好的防雷擊能力。


圖1為本實(shí)用新型原理框圖圖2為本實(shí)用新型時(shí)序分配器電原理圖圖3為本實(shí)用新型發(fā)送接收系統(tǒng)電原理圖圖4為本實(shí)用新型發(fā)送及接收防雷系統(tǒng)電原理圖圖5為本實(shí)用新型在線路上的布置圖現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型參見(jiàn)
圖1，在時(shí)序分配器1的時(shí)鐘信號(hào)作用下，發(fā)送接收控制電路2控制充電電路4和發(fā)送開(kāi)關(guān)5交替工作，使發(fā)送電容器3每秒鐘充放電各一次，通過(guò)發(fā)送防雷系統(tǒng)6向鋼軌線路7發(fā)送窄脈沖信號(hào)；由鋼軌線路7發(fā)送來(lái)的窄脈沖信號(hào)通過(guò)接收防雷系統(tǒng)8傳輸給脈沖整形電路9，窄脈沖信號(hào)經(jīng)脈沖整形電路9整形為矩形脈沖，脈寬為25ms，整形后的脈沖信號(hào)前沿與發(fā)送來(lái)的窄脈沖信號(hào)的前沿相比，有約3～5ms的延遲，發(fā)送接收控制電路2在打開(kāi)發(fā)送開(kāi)關(guān)5發(fā)送脈沖的向時(shí)，也打開(kāi)接收控制開(kāi)關(guān)10，時(shí)間為10ms；在接收控制開(kāi)關(guān)打開(kāi)的10ms內(nèi)，對(duì)于非第一個(gè)脈沖的情況，脈沖存儲(chǔ)電容器11將先迅即對(duì)地放電，然后又被從脈沖整形電路9傳來(lái)的通過(guò)接收控制開(kāi)關(guān)10的矩形脈沖迅即充電，在脈沖存儲(chǔ)電容11放電的瞬間，軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路12的輸入端將有一電壓下降沿，使軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路12工作，軌道繼電器13吸起。當(dāng)鋼軌線路7上有車(chē)分流時(shí)，則脈沖整形電路9輸入端接收到的脈沖信號(hào)幅值小于其觸發(fā)值，無(wú)脈沖信號(hào)輸出，脈沖存儲(chǔ)電容器11上無(wú)電荷，軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路12不工作，軌道繼電器13落下。
參見(jiàn)圖2，由多諧振蕩器14和計(jì)數(shù)/分配器15構(gòu)成時(shí)序分配器1，多諧振蕩器14為時(shí)序分配器1的振蕩源，從其管腳16輸出周期為100ms的矩形脈沖，計(jì)數(shù)/分配器15為十進(jìn)制的，對(duì)從其管腳17輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并在其管腳18、19、20、21、22、23、24、25、26、27依次輸出脈寬為100ms的矩形脈沖，周而復(fù)始，形成十路時(shí)分制的時(shí)鐘信號(hào)，分別控制不同的股道及壓標(biāo)檢查區(qū)段軌道電路。
參見(jiàn)圖3，由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器29及與之相連的電阻30、31，電容32、33構(gòu)成發(fā)送接收控制電路2，從時(shí)序分配器1傳來(lái)的時(shí)鉀信號(hào)從28處傳入，各單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器為下降沿觸發(fā)，當(dāng)管腳34、35未接收到時(shí)鐘信號(hào)的下降沿時(shí)，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器29處于穩(wěn)態(tài)，管腳37、38輸出為低電平，管腳36輸出為高電平，當(dāng)管腳34、35接收到時(shí)鐘信號(hào)的下降沿，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器29處于暫穩(wěn)態(tài)，管腳37、38輸出為高電平，管腳36輸出為低電平，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器29處于暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間由與之相連的電阻30、31，電容32、33的數(shù)值來(lái)決定。
參見(jiàn)圖3，由三極管39、40及與之相連的電阻構(gòu)成充電電路4，由三極管41、42構(gòu)成發(fā)送開(kāi)關(guān)5，它們分別與發(fā)送接收控制開(kāi)關(guān)2相連。當(dāng)管腳37輸出為低電平，管腳36輸出為高電平時(shí)，三極管41、42截止，三極管39、40導(dǎo)通，電源通過(guò)三極管40給發(fā)送電容3充電，當(dāng)管腳36輸出為低電平，管腳37輸出為高電平時(shí)，三極管39、40截止，三極管41、42導(dǎo)通，發(fā)送電容3上的電荷通過(guò)發(fā)送防雷系統(tǒng)6對(duì)地放電，形成窄脈沖信號(hào)，輸出端A、A′與發(fā)送防雷系統(tǒng)6相連。
參見(jiàn)圖3，由二極管43、電阻44、45、雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46以及與之相連的電阻47、48、電容49、50構(gòu)成脈沖整形電路9，二極管43對(duì)從輸入端B、B′發(fā)送來(lái)的窄脈沖起限幅作用，削除負(fù)脈沖，電阻44、45為分壓電阻，起采樣作用，接收到的脈沖信號(hào)分兩路進(jìn)行整形、存儲(chǔ)。當(dāng)雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46的管腳51、52元脈沖信號(hào)輸入或有脈沖信號(hào)輸入但幅值達(dá)不到其觸發(fā)值時(shí)，則雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46處于穩(wěn)態(tài)，其管腳53、54輸出為低電平，當(dāng)有幅值達(dá)到或超過(guò)雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46的觸發(fā)值的脈沖輸入其管腳51、52時(shí)，其處于暫穩(wěn)態(tài)，管腳53、54輸出為高電平。雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46處于暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間由與之相連的電阻47、48，電容49、50來(lái)決定，時(shí)間為25ms至40ms。雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器46為下降沿觸發(fā)。
參見(jiàn)圖3，由四雙模擬開(kāi)關(guān)55構(gòu)成接收控制開(kāi)關(guān)10，由電容64、65構(gòu)成脈沖存儲(chǔ)電容器11。四雙向模擬開(kāi)關(guān)55分成兩路，每路由兩個(gè)模擬開(kāi)關(guān)串聯(lián)起來(lái)作一個(gè)用，當(dāng)其控制輸入端57、58、59、60均為高電平時(shí)，管腳60與62、61與63接通，允許接收，接收時(shí)間為10ms，此時(shí)，電容64、65將放電，若放電后有脈沖信號(hào)從管腳60、61輸入，則電容64、65將被充電。
參見(jiàn)圖3，由雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器66、與之相連的電阻67、68，電容69、70，三極管71、72，電容73、74，二極管75、76組成軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路12，當(dāng)軌道電路工作在分路狀態(tài)時(shí)，脈沖存儲(chǔ)電容器64、65上無(wú)電荷放電，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器66一直處于穩(wěn)態(tài)，管腳77、78輸出為低電平，管腳79、80輸出為高電平，此時(shí)，三極管71截止，三極管72導(dǎo)通，電容73上的電荷經(jīng)三極管72、軌道繼電器13、二極管76放電，電荷放完后，軌道繼電器13落下。當(dāng)軌道處于調(diào)整態(tài)時(shí)，脈沖存儲(chǔ)電容器64、65每秒鐘充放電各一次，雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器66每秒有一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。當(dāng)其處于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，管腳77、78輸出為高電平，管腳79、80輸出為低電平，此時(shí)，三極管71導(dǎo)通，三極管72截止，電源通過(guò)三極管71、電容73、二極管75回路給電容73充電；當(dāng)其處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，電容73放電，使軌道繼電器13吸起。電容73在放電的同時(shí)，給電容74充電。雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于暫穩(wěn)態(tài)的時(shí)間由與之相連的電阻67、68，電容69、70來(lái)決定，時(shí)間約為40ms，因這個(gè)時(shí)間很短，且有電容74上的放電電容維持，軌道繼電器不會(huì)落下。所以當(dāng)軌道處于調(diào)整態(tài)時(shí)，軌道繼電器13將一直保持吸起。
參見(jiàn)圖4，由發(fā)送變壓器81、發(fā)送防雷變壓器82、接收防雷變壓器83、防雷單元84、85、88、87、88、89、90、91、導(dǎo)線92組成傳輸防雷系統(tǒng)。
參見(jiàn)圖5，以三股道為例說(shuō)明本實(shí)用新型在線路上的布置情況，時(shí)序分配器1、發(fā)送接收控制電路2、發(fā)送電容器3、充電電路4、發(fā)送開(kāi)關(guān)5、脈沖整形電路9、接收控制開(kāi)關(guān)10、脈沖存儲(chǔ)電容11、軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路12、軌道繼電器13、以及發(fā)送變壓器81、防雷單元84、85、90、91均分布在發(fā)送接收系統(tǒng)箱93內(nèi)，發(fā)送防雷變壓器82、防雷單元86、87安裝在發(fā)送端接線盒94內(nèi)，接收防雷變壓器83、防雷單元88、89安裝在接收端接線盒95內(nèi)，發(fā)送端接線盒94和接收端接線盒95與發(fā)送接收系統(tǒng)箱93以及與鋼軌線路7均以導(dǎo)線92連接。
下面為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。
多諧振蕩器14、計(jì)數(shù)/分配器15、雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器29、46、66、四雙向模擬開(kāi)關(guān)55均采用CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)集成電路，型號(hào)分別為NE555、CD4017、CD4098、CD4098、CD4066、CD4098，防雷單元85、86、87、88、89、90型號(hào)均為ULD1-B，防雷單元91型號(hào)為ULW，防雷單元84由一個(gè)壓敏電阻和一個(gè)瞬態(tài)二極管并聯(lián)而成。
權(quán)利要求1.一種利用鋼軌線路傳輸脈沖信號(hào)的軌道電路設(shè)備，由脈沖的發(fā)送和接收設(shè)備、軌道繼電器、發(fā)送電容和鋼軌線路組成，其特征在于時(shí)序分配器、發(fā)送接收控制電路、脈沖整形電路、雙向模擬開(kāi)關(guān)、軌道繼電器驅(qū)動(dòng)電路均采用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體集成電路，在時(shí)序分配器的時(shí)鐘信號(hào)作用下，發(fā)送接收控制電路控制充電電路和發(fā)送開(kāi)關(guān)交替工作，使發(fā)送電容器定時(shí)充放電；發(fā)送電容器放電電流通過(guò)多級(jí)發(fā)送防雷系統(tǒng)，并形成脈寬為毫秒級(jí)單極有效窄脈沖信號(hào)。
2.按權(quán)利要求1所述的軌道電路設(shè)備，其特征在于時(shí)序分配器由多諧振蕩器和計(jì)數(shù)/分配器組成，由計(jì)數(shù)/分配器多個(gè)輸出端依次輸出脈寬與多諧振蕩器振蕩周期相同的矩形脈沖，形成多路時(shí)分制的時(shí)鐘信號(hào)。
3.按權(quán)利要求1所述的軌道電路設(shè)備，其特征在于發(fā)送接收控制電路由單穩(wěn)觸發(fā)器構(gòu)成，處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)送電容器充電；處于暫穩(wěn)態(tài)時(shí)，發(fā)送電容器放電，發(fā)送窄脈沖。
4.按權(quán)利要求1所述的軌道電路設(shè)備，其特征在于脈沖整形電路路通過(guò)二極管、電阻構(gòu)成的限幅電路和雙單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器將接收到的脈沖沖信號(hào)分兩路進(jìn)行整形存儲(chǔ)。
5.按權(quán)利要求1所述的軌道電路設(shè)備，其特征在于鋼軌與電路之間采用防雷變壓器隔離及采用多級(jí)防雷組合保護(hù)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于鐵路無(wú)交流電源或無(wú)可靠交流電源車(chē)站以及鐵路與公路平交道口接近區(qū)段防止有車(chē)線接車(chē)及壓標(biāo)檢查設(shè)備，由脈沖的發(fā)送和接收設(shè)備、軌道繼電器、發(fā)送電容、傳輸防雷系統(tǒng)和鋼軌線路組成，采用有效脈寬為約5ms的窄脈沖信號(hào)，每秒發(fā)送一個(gè)，具有省電，設(shè)備集中，傳輸特性和分路特性?xún)?yōu)良，抗干擾能力強(qiáng)，防雷擊性能好等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B61L1/00GK2078720SQ9022263
公開(kāi)日1991年6月12日 申請(qǐng)日期1990年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月31日
發(fā)明者曾慶明, 柯寶中, 盧秉謙, 黃友誼, 蘇文友, 陳玉金, 吳紹廣, 劉增鈺 申請(qǐng)人:柳州鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所, 鄭州鐵路局西安科學(xué)技術(shù)研究所, 北方交通大學(xué)