專利名稱：微機(jī)控制通用式機(jī)車信號設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要用于機(jī)車在鐵路線路各種自動閉塞制度運(yùn)行時，機(jī)車上都能及時反映地面通過信號機(jī)或進(jìn)站信號機(jī)的顯示狀態(tài)。若裝有雙頻點(diǎn)式自動停車裝置，則也反映它的情況。
現(xiàn)有的機(jī)車信號設(shè)備中，有交流計(jì)數(shù)電碼制、移頻制、極性頻率脈沖制和雙頻點(diǎn)式等制式。由于它們是與地面自動閉塞相配套的，因此，它們只能在相應(yīng)制式的區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時才能反映地面信號機(jī)的顯示狀態(tài)。
近年來，由于機(jī)車在長交路使用，一臺機(jī)車走行的區(qū)段經(jīng)常要遇到兩種或三種不同制式的機(jī)車信號制式。在一臺機(jī)車上要同時安裝二、三種制式的機(jī)車信號設(shè)備是不可能的，此外，機(jī)車由一種制式區(qū)段進(jìn)入到另一種制式區(qū)段時，必須由司機(jī)進(jìn)行人工切換，這種方式很難做到，因而就不能采用。目前，國內(nèi)外均無統(tǒng)一機(jī)車信號制式的設(shè)備。
本發(fā)明就是為解決這一技術(shù)關(guān)鍵而研制的一種采用微機(jī)處理與控制、具有自動切換功能的通用式機(jī)車信號設(shè)備。
機(jī)車裝上該設(shè)備后，不管機(jī)車運(yùn)行在哪一種制式的自動閉塞區(qū)段，在機(jī)車上都能得到按規(guī)定相應(yīng)的信號顯示。
本發(fā)明為了考慮自動閉塞區(qū)段其地面發(fā)送信息的位置及方式不同，并考慮到利用現(xiàn)有設(shè)備的信息接收設(shè)備和機(jī)車信號機(jī)構(gòu)，因此，本發(fā)明利用交流計(jì)數(shù)制和雙頻點(diǎn)式制的兩種信息接收傳感設(shè)備作為本設(shè)備的信息接收傳感器。
本發(fā)明為了考慮有效地區(qū)別地面發(fā)送各種制式的信息，采用了硬件設(shè)備和軟件相結(jié)合的方式來區(qū)分各種信息的特征，并具有自動切換的功能。
本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)各種不同制式、不同信息的譯碼，設(shè)計(jì)了一套安全、可靠的硬件和應(yīng)用軟件。
本發(fā)明為了考慮機(jī)車信號設(shè)備在元件發(fā)生故障時能導(dǎo)向安全，所以在硬件和軟件設(shè)計(jì)時都有它自己的特點(diǎn)。例如有動態(tài)無接點(diǎn)輸出驅(qū)動器以及其它軟件設(shè)計(jì)。
本發(fā)明既具有微機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)，又具有多種制式通用和自動切換的優(yōu)點(diǎn)，是一種新型的機(jī)車信號設(shè)備。
由于本發(fā)明是采用微機(jī)控制的、各種制式區(qū)段都通用的機(jī)車信號設(shè)備，故稱之為微機(jī)控制通用式機(jī)車信號設(shè)備。
本發(fā)明原理框圖如
圖1所示，
圖1中(1)為連續(xù)式機(jī)車信號信息接收設(shè)備。(2)、(3)、(4)分別為移頻制機(jī)車信號、交流計(jì)數(shù)制機(jī)車信號和極頻制機(jī)車信號或其它制式機(jī)車信號的濾波、放大電路。(5)和(12)為微處理機(jī)接口電路，本設(shè)備的接口為Z80PIO。(6)為A／D轉(zhuǎn)換電路。(7)為微處理機(jī)，本設(shè)備采用Z80的CPU。(8)為動態(tài)安全型無接點(diǎn)驅(qū)動器。(9)為機(jī)車信號燈機(jī)構(gòu)。(10)為雙頻點(diǎn)式機(jī)車信號信息接收設(shè)備。(11)為雙頻點(diǎn)式振蕩器。
現(xiàn)對
圖1說明如下(一)連續(xù)式機(jī)車信號接收設(shè)備采用機(jī)車已經(jīng)按裝上的65型接收線圈。
(二)雙頻點(diǎn)式機(jī)車信號接收設(shè)備采用雙頻點(diǎn)式接收線圈，其諧振頻率為1200HZ和1700HZ。
(三)微處理機(jī)采用CMOS的Z80系統(tǒng)，它具有省電、抗干擾性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
(四)雙頻點(diǎn)式振蕩器(11)采用微機(jī)的晶體振蕩器產(chǎn)生的2兆赫茲的脈沖經(jīng)計(jì)數(shù)定時器分頻后得到穩(wěn)定度很高的振蕩頻率，其振蕩頻率為1200HZ和1700HZ。
(五)濾波放大電路采用低功率的CMOS運(yùn)算放大器構(gòu)成有源濾波器和放大器。運(yùn)算放大器的電源采用±12V，由機(jī)車供給的48V電源轉(zhuǎn)換而來。
(六)動態(tài)安全型無接點(diǎn)驅(qū)動器(8)是采用晶體三級管構(gòu)成的故障——安全電路，只要在不間斷地向輸入端供給直流脈沖時就能驅(qū)動信號燈點(diǎn)燈。該電路適用范圍極廣，它是另外專利申請項(xiàng)目，此處仍是利用它而已。
(七)信號機(jī)構(gòu)(9)采用現(xiàn)有機(jī)車上應(yīng)用的信號機(jī)構(gòu)，不需要另換。
(八)由于各種連續(xù)式信息的幅度變化范圍很大，相互之間的影響很難利用硬件來區(qū)分，因此，本發(fā)明采用硬件——軟件相結(jié)合，構(gòu)成了高可靠性的制式區(qū)分各路系統(tǒng)，從而克服相互間的干擾。
連續(xù)式機(jī)車信號可以分別接收如圖2所示的三種不同制式的信息。圖2中的(13)為我國現(xiàn)行移頻制機(jī)車信號接收的信息，該信息為550HZ、650HZ、750HZ和850HZ；頻偏為55HZ；低頻信息頻率為11HZ、15HZ、20HZ、26HZ。(14)為我國現(xiàn)行交流計(jì)數(shù)制機(jī)車信號接收的信息，它的載頻為50HZ和25HZ，它的信息是以一個周期發(fā)送的脈沖數(shù)目決定。(15)為我國現(xiàn)行極性頻率脈沖制機(jī)車信號接收的信息，它的信息是以脈沖的極性和發(fā)送兩種頻率相組合而成。
當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在移頻制式區(qū)段，機(jī)車信號設(shè)備通過接收設(shè)備(
圖1中的(1))連續(xù)地接收鋼軌線路上如圖2(13)所示的移頻信息，此信息通過
圖1的(2)、(3)、(4)進(jìn)行濾波放大，其原理線路圖如圖3的(17)、(18)、(19)、(24)、(25)、(28)、(29)所示。由于移頻的載頻頻率從495HZ到905HZ，它能通過(18)的高通濾波器，它的通帶在400HZ以上，并通過1000HZ以下的低通濾波器，這樣在零比較器(20)的輸入端就能得到幾百倍的放大，使零比較器(20)動作，在其輸出端就可以得到移頻的方波。由于帶通濾波器(25)，它的通帶是45～55HZ，因此，在輸出端(27)處就沒有輸出，同理在(31)輸出端也沒有輸出。移頻方波通過隔離變壓器(21)和射隨器(22)就變成移頻方波。射隨器(22)起到門限的作用。射隨器的輸出端(23)經(jīng)
圖1(5)的PIO接口送到微處理機(jī)(
圖1中的(7))，經(jīng)微機(jī)判斷后自動地轉(zhuǎn)入移頻口。微處理機(jī)處理移頻信息，譯出所接收的低頻信息后輸出一串脈沖，經(jīng)
圖1(8)的動態(tài)安全型無接點(diǎn)驅(qū)動器就可以按設(shè)計(jì)要求點(diǎn)亮機(jī)車信號機(jī)的顯示。
當(dāng)機(jī)車由移頻制式的區(qū)段進(jìn)入交流計(jì)數(shù)制區(qū)段，機(jī)車信號設(shè)備通過接收設(shè)備(
圖1中(1))接收到如圖2(14)所示的信息，此信息經(jīng)圖3的(24)、(25)、(26)送到A／D轉(zhuǎn)換(
圖1中的(6))，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換把模擬信號變成數(shù)字信號送到微處理機(jī)，經(jīng)微機(jī)判斷后自動轉(zhuǎn)到接收交流計(jì)數(shù)的口和交流計(jì)數(shù)的處理軟件進(jìn)行處理，譯出接收的脈沖數(shù)，經(jīng)驅(qū)動器(
圖1中的(8))后點(diǎn)亮相應(yīng)的信號顯示。
同理，在接收極性頻率脈沖信息時，通過
圖1中的(4)，也即圖3中的(28)、(29)、(30)，由圖3中的(31)輸出極性頻率脈沖信息。此信息由A／D轉(zhuǎn)換器(
圖1中的(6))變成數(shù)字，經(jīng)微處理機(jī)譯出信息后驅(qū)動信號顯示。
當(dāng)機(jī)車運(yùn)行在非自動閉塞區(qū)段，地面不發(fā)送連續(xù)信息，機(jī)車信號點(diǎn)白燈。當(dāng)列車經(jīng)過地面裝有雙頻點(diǎn)式裝置的區(qū)段，地面的雙信息點(diǎn)向機(jī)車上傳遞信息，機(jī)車通過點(diǎn)式接收線圈(
圖1中的(10))，使振蕩器輸出減少，切斷放大器輸出，經(jīng)微機(jī)譯出接收的是1200HZ還是1700HZ，并譯出走行10米后第二次輸出的是哪種頻率，微機(jī)把收到的兩次信息組合起來，就可以譯出接收的信息，點(diǎn)亮規(guī)定的信號顯示。
圖4是
圖1(10)、(11)、(12)的原理線路圖。圖4中的(32)是由微處理機(jī)的計(jì)數(shù)定時器輸出的頻率源，經(jīng)雙D觸發(fā)器分頻(33)就變成1200HZ或1700HZ的方波，經(jīng)有源帶通濾波器(35)及功放(36)以諧振槽路(38)、(37)產(chǎn)生一個1200HZ和1700HZ的頻率，經(jīng)隔離變壓器(40)和可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)后(42)送到接口電路如
圖1中的(12)，經(jīng)微機(jī)判斷后確定無信號輸出。當(dāng)機(jī)車上的點(diǎn)式接收設(shè)備(圖4中的(37))經(jīng)過地面感應(yīng)線圈時，使機(jī)車上振蕩器(11)失諧，輸出信號就減小。輸出口(圖4中的(42))就沒有運(yùn)出，經(jīng)微機(jī)判斷后譯出接收的信息，驅(qū)動機(jī)車信號機(jī)點(diǎn)燈。
本發(fā)明經(jīng)過兩年多時間的室內(nèi)研究試驗(yàn)，并做出實(shí)用功能樣機(jī)。它的試用表明，微機(jī)控制通用式機(jī)車信號設(shè)備實(shí)現(xiàn)的主要技術(shù)指標(biāo)如下1.通用式機(jī)車信號可以分別接收我國現(xiàn)有多種連續(xù)式信息和雙頻點(diǎn)式信息，按現(xiàn)有的信息特征的規(guī)定驅(qū)動信號機(jī)點(diǎn)燈。
2.連續(xù)式機(jī)車信號的接收設(shè)備只采用一根65型的感應(yīng)線圈。點(diǎn)式機(jī)車信號接收設(shè)備也與現(xiàn)有雙頻點(diǎn)式的接收設(shè)備相同。
3.連續(xù)式機(jī)車信號各種制式之間的轉(zhuǎn)換以及連續(xù)式機(jī)車信號和點(diǎn)式機(jī)車信號之間的轉(zhuǎn)換均采用自動切換方式。
4.機(jī)車信號的動作靈敏度均滿足現(xiàn)有制式的靈敏度，即移頻制機(jī)車信號在軌道輸入短路電流有效值不小于22.2毫安；交流計(jì)數(shù)制有效值不小于1.2安；極性頻率制的峰值電流不小于1.4安時通用式機(jī)車信號均能可靠動作。
5.機(jī)車信號的應(yīng)變時間最長不超過5秒；機(jī)車由一種制式轉(zhuǎn)換到另一種制式時均需經(jīng)過白燈，其應(yīng)變時間不大于9～10秒。
6.只有在沒有連續(xù)式信息的情況下(即機(jī)車點(diǎn)白燈)，才能接收點(diǎn)式信息，否則點(diǎn)式信息無效。
7.機(jī)車信號設(shè)備的供電電源采用機(jī)車電源48伏和5伏鎳鎘電池。該電池充電一次可連續(xù)應(yīng)用50小時以上。
8.微機(jī)通用式機(jī)車信號為動態(tài)工作方式，任何元件故障時都導(dǎo)向安全，符合故障——安全原則。
9.使用環(huán)境溫度隨產(chǎn)品元件材料而變，最好可以保證在－20℃——＋60℃內(nèi)工作。
權(quán)利要求1.微機(jī)控制通用式機(jī)車信號設(shè)備，由信息接收設(shè)備、信息處理設(shè)備及輸出顯示設(shè)備組成，其特征在于移頻信息經(jīng)線卷(16)、放大器(17)，高通濾波器(18)、低通濾波器(19)、零比較器(20)、隔離變壓器(21)、射隨器(22)，由輸出端(23)連接到微處理機(jī)(7)；極頻信號經(jīng)線圈(16)、放大器(24)、帶通濾波器(25)、隔離變壓器(26)、由輸出端(27)連接到微處理機(jī)(7)；交流計(jì)數(shù)信號經(jīng)線卷(16)、放大器(28)、帶通濾波器(29)、隔離變壓器(30)、由輸出端(31)連接到微處理機(jī)(7)；雙頻點(diǎn)式信號經(jīng)線卷(37)、電容器(38)、放大器(39)、隔離變壓器(40)、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(41)、由輸出端(42)連接到微處理機(jī)(7)；以上每一種信息經(jīng)微處理機(jī)處理后的信息送到動態(tài)安全型無接點(diǎn)驅(qū)動器(8)進(jìn)行功放去驅(qū)動信號機(jī)構(gòu)(9)點(diǎn)燈。
專利摘要本實(shí)用新型是一種利用微型計(jì)算機(jī)對鐵路機(jī)車信號進(jìn)行實(shí)時控制的設(shè)備。利用這種設(shè)備，機(jī)車在多種機(jī)車信號制式的區(qū)段上運(yùn)行時，均能反映地面信號機(jī)的顯示狀態(tài)。它是一種通用式機(jī)車信號設(shè)備。多種制式機(jī)車信號是指我國的移頻制式、交流計(jì)數(shù)制式、極性脈沖制式和雙頻點(diǎn)制式。該設(shè)備采用一套連續(xù)式接收設(shè)備和一套點(diǎn)式接收設(shè)備，以及控制設(shè)備和車內(nèi)信號機(jī)械等組成，機(jī)車由一種制式區(qū)段運(yùn)行到另一種制式區(qū)段時該設(shè)備不需要人工切換，而依靠設(shè)備自行切換。
文檔編號B61L5/00GK2030566SQ87206800
公開日1989年1月11日 申請日期1987年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1987年4月27日
發(fā)明者汪希時, 丁正庭, 程蔭杭, 穆建成, 陳強(qiáng), 王瓊洲 申請人:北方交通大學(xué)