本發(fā)明是一種鐵路信號設備安全輔助裝置。適于我國鐵路區(qū)間、站內、專用線、道口等各型鐵路信號機LED光源配套裝用。

長期以來的鐵路運輸實踐證明，鐵路信號設備技術性能的優(yōu)劣、安全可靠程度的高低直接關系到我國鐵路運輸行車安全。作為行車指揮命令的信號顯示設備，應不斷采用現(xiàn)代高新技術，發(fā)明創(chuàng)造更先進、更安全可靠的鐵路信號光源監(jiān)控系統(tǒng)，以確保我國鐵路運輸行車安全、高效。

背景技術：

我國鐵路目前試驗推廣應用的以大功率LED作為光源的鐵路信號機，尚不具備不間斷監(jiān)控功能，尤其是對運用中更多時間處于關閉狀態(tài)下鐵路LED信號機構，一旦發(fā)生由于雷害等意外因素導致的LED光源失效故障，極易造成因光源已經在關閉時段內失效，而在需要開放時，相應信號機卻無法正常顯示，進而導致運行中的列車意外停車或追尾撞車等直接危及行車安全的嚴重后果，迫切需要發(fā)明一種能夠在信號機處于關閉狀態(tài)條件下，也能夠對鐵路信號機LED光源進行連續(xù)檢測的智能化不間斷監(jiān)控系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決鐵路信號機LED信號燈在更多時間內處于關閉狀態(tài)的不間斷監(jiān)控系統(tǒng)工作電源問題，本發(fā)明首創(chuàng)性利用了鐵路信號機械室備用直流電源以及信號備用傳輸通道。

為了克服大功率發(fā)光二極管在不間斷監(jiān)控電流驅動下導致的微光亂顯示弊病，本發(fā)明設計了可調控瞬態(tài)脈沖監(jiān)測方案。

為了避免環(huán)境干擾信號可能導致的誤報警現(xiàn)象，本發(fā)明設計了程序延時處理與多次判斷后確認觸發(fā)信號方案。

為了保證監(jiān)測系統(tǒng)與光源電路之間在任何情況下，都不會產生相互干擾，本發(fā)明設計了光電耦合隔離采樣電路。

為了保證遠距離傳輸監(jiān)測信號的安全可靠性，本發(fā)明設計了周期性組合脈沖驅動及繼電式發(fā)碼方案。

為了保證與傳統(tǒng)鐵路車站電氣集中及新型計算機聯(lián)鎖設備相兼容，本發(fā)明設計了故障信息數(shù)碼顯示與傳統(tǒng)聲光報警并舉的多功能報警終端。

為了實現(xiàn)監(jiān)測信息與報警信息的高速、精確、智能化，本發(fā)明采用了大容量工業(yè)級中央微處理器。

為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，系統(tǒng)的現(xiàn)場發(fā)碼電路與室內的解碼電路均采用屏蔽式外殼設計。

為了保證本發(fā)明的安全可靠性，系統(tǒng)電路全部采用工業(yè)或軍用級元器件，以適應我國北方嚴寒與南方酷熱氣候環(huán)境。

本發(fā)明所采用的技術方案是：將室內電路集成在一只規(guī)格為260×230×100mm長方體并具有屏蔽功能的金屬盒內，放置在信號值班室內或者安裝在信號組合架上；將室外電路集成在一只規(guī)格為120×100×110mm設有屏蔽層的方形工程塑料盒內，固定在信號機構內部或者地面變壓器箱里；將不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的引線通過自鎖式插接件與圓形LED發(fā)光盤上的發(fā)光二極管的正極相連接。室內與室外設備通過標準信號電纜連接。室內解碼電路、室 外監(jiān)控電路與發(fā)碼電路三個功能電路構成智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)。

室內機箱里裝有解碼及顯示等功能電路，室外的工程塑料盒裝有變壓、防護、整流、DC/DC轉換、濾波、監(jiān)測、發(fā)碼等功能電路，信號機構裝有LED光源及監(jiān)測插接件等部件。

裝設在室外的過流防護電路是由一個鐵路信號聯(lián)鎖條件控制開關、一個容量為1A防爆型熔斷器與工頻電源變壓器一次線圈相串聯(lián)而成。當系統(tǒng)電路發(fā)生過流故障時，過流防護熔斷器會即刻啟動，以阻止電流隨著時間延長而繼續(xù)上升，從而起到過流防護作用。

一般情況下，聯(lián)鎖條件控制開關處于開路斷電狀態(tài)，只是在列車接近并需要開放信號時，才處于閉合加電狀態(tài)。

為了實現(xiàn)不間斷監(jiān)控鐵路信號機LED光源的設計目標，本發(fā)明首創(chuàng)性利用了信號機械室直流24V備用電源以及預留應急備用電纜作為本監(jiān)控系統(tǒng)的工作電源和信息傳輸通道。

LED發(fā)光電源變壓器的型號為BX1-34，其作用是將工頻220V電壓降為12V低壓，以確?，F(xiàn)場工作人員的人身安全。

發(fā)光電路是由七個相互并聯(lián)的具有負載電流自動平衡功能的光源驅動電路組合而成。LED光源的正常工作電流將由發(fā)光電路中的場效應管自動控制在設定范圍內。

發(fā)碼電路是由一個AT89C51型中央處理器、一個微型8位撥碼開關、一只10微法上電自動復位電容、一只10K上電自動復位電阻、一個微型手動復位按鈕、兩只30P輔助振蕩電容、一只12M晶體振蕩器、一只24V2A型密封式脈沖繼電器、一只IN4007型防護二極管、一只脈沖信號平衡電阻、一個9013型脈沖信號放大器、一個DC/DC型直流電源變換器、一個470微法低頻濾波電容、一個0.1微法濾波電容順序電連接組成。中央處理器要完成的任務，其一是不間斷向七個發(fā)光二極管發(fā)送檢測脈沖；其二是檢測光電耦合器輸出的同步信號；其三是判斷同步信號是否正常？其四是發(fā)送組合脈沖，驅動故障信號脈沖繼電器工作；其五是判斷撥碼開關的設置狀態(tài)，選擇發(fā)送預設組合脈沖。

不間斷監(jiān)控電路中的光電耦合器與發(fā)碼電路安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，其作用是將不間斷監(jiān)測脈沖輸入被檢測發(fā)光二極管。不間斷監(jiān)控電路中七個相互獨立的TLP-521型光電耦合器通過7個帶有自鎖功能的插接件與七個大功率1W型發(fā)光二極管的正極順序電聯(lián)接。

一般情況下，各光電耦合器處于周期脈沖驅動下的工作狀態(tài)，一旦任意一路發(fā)光二極管出現(xiàn)失效故障，其光電耦合器監(jiān)測點輸出的信息將由周期脈沖狀態(tài)變?yōu)檫B續(xù)高電平狀態(tài)，中央處理器將即刻發(fā)送相應的報警指令。

裝設在室內的解碼電路是由以一個三位譯碼器為核心部件并具有聲光報警功能的顯示終端。解碼電路接受發(fā)碼電路發(fā)送的光源故障脈沖信號后將按預設程序譯碼顯示00～FF十六進制數(shù)碼。由于現(xiàn)場信號機以及燈位編碼具有唯一性，系統(tǒng)通過查表程序即可立即確定并顯示與之對應的故障信號機位及故障燈位。為了及時將室內聲光報警電路復原，室內解碼電路中設有手動復原按鈕。

本監(jiān)控系統(tǒng)基本工作原理是，當七個發(fā)光二極管中的任何一個由不確定因素導致其在不確定的時間發(fā)生斷路或短路故障而失效時，相應的光電耦合器輸出端的電平至少有一個將發(fā)生躍變，此時中央處理器的輸出口將發(fā)送由室外現(xiàn)場撥碼開關設置狀態(tài)限定的一組脈沖信號，這個脈沖信號驅動脈沖繼電器同步工作，再利用脈沖繼電器的一組接點驅動安裝在信號機械室內的解碼電路，這個脈沖信號經脈沖放大器放大整形后送至譯碼器，使之按預設程序編譯并顯示光源失效的室外信號機及燈位編號代碼，同時由訊響器以及故障指示燈發(fā)出聲光報警信號，指引鐵路車站信號值班人員在第一時間采取防護措施，以確保鐵路行車安全。

本系統(tǒng)的智能化功能主要由軟件的自動監(jiān)測與控制功能模塊自動轉換予以實現(xiàn)。用匯編語言或者C語言編制的源程序首先從初始化模塊開始，然后是數(shù)據(jù)定義模塊，接著是判斷模塊順序判斷各路發(fā)光二極管的工作狀態(tài)正常與否？若發(fā)生任何一路有故障，則立即轉 故障報警功能模塊運行；故障處理完畢，系統(tǒng)將自動返回系統(tǒng)主程序，繼續(xù)執(zhí)行對各路LED光源狀態(tài)的不間斷監(jiān)測指令，從而實現(xiàn)鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控的智能化設計。

附圖說明

結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

附圖是本發(fā)明的一個實施例子。

圖1是智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的構成方框圖。

圖2是智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的電原理圖。

圖3是智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控插接件與LED光源連接示意圖。

圖4是智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)軟件工作流程示意圖。

具體實施方式

智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)，由過流防護電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)與不間斷監(jiān)控電源電路(7)共七個部分構成，過流防護電路(1)與LED發(fā)光電源電路(2)和發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)集成在一只設有屏蔽層的工程塑料殼體內并根據(jù)不同需要安裝在信號機構內或信號變壓器箱子里，解碼電路(4)集成在一只具有電磁屏蔽功能的機箱內并安裝在鐵路信號機械室，發(fā)光電路(3)裝設在信號機構內部的透鏡后方，其電路系統(tǒng)由過流防護電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)、不間斷監(jiān)控電源電路(7)順序電聯(lián)結而成，不間斷監(jiān)控電路(6)核心部件(601、602、603、604、605、606、607)是一組TLP-521型光電耦合器；發(fā)碼電路(5)核心部件(510)是一只AT89C51型中央處理器。

過流防護電路(1)是由一個鐵路信號聯(lián)鎖條件控制開關(101)、一個容量為1A防爆型熔斷器(102)與工頻電源變壓器(201)一次線圈相串聯(lián)而成。

LED發(fā)光電源電路(2)是由一個容量為1000微法的濾波電容(203)、一個10A容量的整流器(202)并聯(lián)后再與BX1-34型變壓器(201)的二次線圈串聯(lián)而成。

發(fā)光電路(3)是由七個相互并聯(lián)的具有負載電流自動平衡功能的光源驅動電路組合而成。

解碼電路(4)是由以一個三位譯碼器(409)為核心部件并具有聲光報警功能的顯示終端。

發(fā)碼電路(5)是由一個AT89C51型中央處理器(510)、一個微型8位撥碼開關(509)、一只10微法上電自動復位電容(515)、一只10K上電自動復位電阻(514)、一個微型手動復位按鈕(516)、兩只30P輔助振蕩電容(512、513)、一只12M晶體振蕩器(511)、一只24V2A型密封式脈沖繼電器(506)、一只IN4007型防護二極管(505)、一只脈沖信號平衡電阻(508)、一個9013型脈沖信號放大器(507)、一個DC/DC型直流電源變換器(503)、一個470微法低頻濾波電容(502)、一個0.1微法濾波電容(504)順序電連接組成。

不間斷監(jiān)控電路(6)中的光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)與發(fā)碼電路(5)安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，七個光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)通過帶有自鎖功能的7個插接件(611、612、613、614、615、616、617)分別與發(fā)光電路(3)中的七只大功率1W型發(fā)光二極管(314、324、334、344、354、364、374)的正極順序電連接。

解碼電路(4)用以接受發(fā)碼電路(5)發(fā)送的光源故障脈沖信號并按預設程序譯碼后顯示00～FF十六進制數(shù)碼，并通過查表程序確定并顯示故障信號機位及燈位。

發(fā)碼電路(5)中的中央處理器(510)，通過其七個輸出口(541、542、543、544、 545、546、547)向對應的1W型LED光源定時發(fā)送檢測脈沖，當七個發(fā)光二極管中的任何一個由不確定因素導致其在不確定的時間發(fā)生斷路或短路故障而失效時，相應的光電耦合器輸出端(621、622、623、624、625、626、627)的電平至少有一個將發(fā)生躍變，此時中央處理器(510)的輸出口(537)將發(fā)送由室外現(xiàn)場撥碼開關(509)設置狀態(tài)限定的一組脈沖信號，這個脈沖信號驅動脈沖繼電器(506)同步工作，利用脈沖繼電器(506)的一組接點(501)驅動安裝在信號機械室內的解碼電路(4)，脈沖信號經脈沖放大器(408)放大整形后送至譯碼器(409)，使之按預設程序編譯并顯示光源失效的室外信號機及失效燈位的編號代碼，同時由訊響器(413)以及故障指示燈(414)發(fā)出聲光報警信號，指引鐵路車站信號值班人員在第一時間采取防護措施，以確保鐵路行車安全。

在圖1所示實例中，智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)，由過流防護電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)與不間斷監(jiān)控電源電路(7)共七個部分構成。

在圖2所示實例中，智能化鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控系統(tǒng)的過流防護電路(1)與LED發(fā)光電源電路(2)和發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)集成在一只設有屏蔽層的工程塑料殼體內并根據(jù)不同需要安裝在信號機構內或信號變壓器箱子里，解碼電路(4)集成在一只具有電磁屏蔽功能的機箱內并安裝在鐵路信號機械室，發(fā)光電路(3)裝設在信號機構內部的透鏡后方，其電路系統(tǒng)由過流防護電路(1)、LED發(fā)光電源電路(2)、發(fā)光電路(3)、解碼電路(4)、發(fā)碼電路(5)、不間斷監(jiān)控電路(6)、不間斷監(jiān)控電源電路(7)順序電聯(lián)結而成，不間斷監(jiān)控電路(6)核心部件(601、602、603、604、605、606、607)是一組TLP-521型光電耦合器；發(fā)碼電路(5)核心部件(510)是一只AT89C51型中央處理器。

過流防護電路(1)是由一個鐵路信號聯(lián)鎖條件控制開關(101)、一個容量為1A防爆型熔斷器(102)與工頻電源變壓器(201)一次線圈相串聯(lián)而成。

LED發(fā)光電源電路(2)是由一個容量為1000微法的濾波電容(203)、一個10A容量的整流器(202)并聯(lián)后再與BX1-34型變壓器(201)的二次線圈串聯(lián)而成。

發(fā)光電路(3)是由七個相互并聯(lián)的具有負載電流自動平衡功能的光源驅動電路組合而成。

解碼電路(4)是由以一個三位譯碼器(409)為核心部件并具有聲光報警功能的顯示終端。

發(fā)碼電路(5)是由一個AT89C51型中央處理器(510)、一個微型8位撥碼開關(509)、一只10微法上電自動復位電容(515)、一只10K上電自動復位電阻(514)、一個微型手動復位按鈕(516)、兩只30P輔助振蕩電容(512、513)、一只12M晶體振蕩器(511)、一只24V2A型密封式脈沖繼電器(506)、一只IN4007型防護二極管(505)、一只脈沖信號平衡電阻(508)、一個9013型脈沖信號放大器(507)、一個DC/DC型直流電源變換器(503)、一個470微法低頻濾波電容(502)、一個0.1微法濾波電容(504)順序電連接組成。

不間斷監(jiān)控電源電路(7)由一個電源引入端子(701)和一個容量為2A的防爆型熔斷器(702)串聯(lián)而成，熔斷器(702)的輸出端分別向解碼電路(4)的電源端子(401)和發(fā)碼電路(5)的電源端子(500)供出直流24V監(jiān)控系統(tǒng)工作電源。

在圖3所示實例中，不間斷監(jiān)控電路(6)中的七個光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)與發(fā)碼電路(5)安裝在一塊直徑為125～205毫米、厚度為2毫米的雙層線路板上，七個光電耦合器(601、602、603、604、605、606、607)通過帶有自鎖功能的7個插接件(611、612、613、614、615、616、617)分別與發(fā)光電路(3)中的七只大功率1W型發(fā)光二極管(314、324、334、344、354、364、374)的正極順序電連接。

在圖4所示實例中，用匯編語言或者C語言編制的源程序首先從初始化模塊(001) 開始，然后是數(shù)據(jù)定義模塊(002)，接著是順序判斷七路發(fā)光二極管的工作狀態(tài)正常與否的判斷模塊(003、004、005、006、007、008、009)，若任何一路發(fā)現(xiàn)故障，則立即轉故障報警功能模塊(011)運行；當故障處理判斷模塊(012)及執(zhí)行報警模塊(013)運行結束后，系統(tǒng)將自動返回不間斷監(jiān)控主程序，繼續(xù)對各路LED光源狀態(tài)進行不間斷監(jiān)測，從而實現(xiàn)鐵路信號機LED光源不間斷監(jiān)控的智能化設計。

初步試驗結果證明，本發(fā)明對鐵路信號機LED光源具有不間斷監(jiān)控功能、不影響LED光源信號正常顯示效果、光源失效報警信息數(shù)碼化、能兼容我國鐵路信號聯(lián)鎖的不同制式、安裝與更換手續(xù)簡便，能夠適應我國高、低溫及高海拔氣候環(huán)境，各項技術指標符合現(xiàn)行鐵道行業(yè)標準，適于我國鐵路LED光源信號機配套，對保證我國鐵路信號設備安全、高效具有明顯的輔助作用。