鋼軌式軌道電路分路系統的制作方法

鋼軌式軌道電路分路系統的制作方法
【專利摘要】一種鋼軌式軌道電路分路系統，由安裝在軌道閉塞區間兩端的車輪傳感器產生的四個計軸脈沖信號，每個計軸脈沖信號均由安裝在左、右道軌的兩個車輪傳感器對車輪進行檢測，只有安裝在左、右道軌的兩個車輪傳感器同時檢測到車輪并輸出有效信號時，才使輸出的計軸脈沖信號有效。系統對四路計軸脈沖信號進行自動判別，對進出軌道閉塞區間的車軸進行計數，當進出軌道閉塞區間的車軸數量相同時，自動使軌道閉塞區間占用信號無效。計軸脈沖信號由脈沖干擾消除單元濾除窄脈沖干擾和信號邊沿的抖動干擾，進一步提高了抗干擾能力。所述系統用于替換現有的軌道分路電路。
【專利說明】
鋼軌式軌道電路分路系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種有軌交通軌道電路，尤其是一種鋼軌式軌道電路分路系統。
【背景技術】
[0002]軌道電路軌面因為不良導電物影響造成軌道電路分路不良，列車或者機車占用軌道時控制該軌道區段的軌道繼電器不能正常動作，造成信號聯鎖失效。采用計軸傳感器方案時，機械傳感器依靠彈簧控制電極觸點的通斷來產生列車到來的信號，容易產生接點接觸不良和信號抖動干擾;紅外傳感器的紅外線易被灰塵和雜物遮擋，且易受其他光照的干擾產生干擾脈沖;超聲的壓電轉換器由于必須裸露在外，無法進行有效的防護，同時也易受到施工工人等其他障礙物的干擾影響，產生干擾脈沖;渦流線圈感應、磁頭傳感器感應容易受到金屬雜物的影響，例如，當鐵路施工人員持鐵鍬滑過磁頭傳感器時，容易對磁頭判別造成干擾，輸出干擾脈沖。上述各種傳感器在車輪進入或者退出檢測區間時，由于車輛經過造成的傳感器震動、車輪自身振動以及傳感器自身觸點抖動等原因，也會造成傳感信號邊沿產生抖動脈沖。

【發明內容】

[0003]為了解決現有軌道電路分路不良的問題，本發明提供了一種鋼軌式軌道電路分路系統，包括左一車輪傳感器、右一車輪傳感器、左二車輪傳感器、右二車輪傳感器、左三車輪傳感器、右三車輪傳感器、左四車輪傳感器、右四車輪傳感器、第一計軸脈沖單元、第二計軸脈沖單元;第三計軸脈沖單元、第四計軸脈沖單元、計軸分路單元。
[0004]所述左一車輪傳感器、右一車輪傳感器、左二車輪傳感器、右二車輪傳感器、左三車輪傳感器、右三車輪傳感器、左四車輪傳感器、右四車輪傳感器分別輸出左一車輪傳感信號、右一車輪傳感信號、左二車輪傳感信號、右二車輪傳感信號、左三車輪傳感信號、右三車輪傳感信號、左四車輪傳感信號、右四車輪傳感信號。
[0005]所述左一車輪傳感信號和右一車輪傳感信號送至第一計軸脈沖單元，左二車輪傳感信號和右二車輪傳感信號送至第二計軸脈沖單元，左三車輪傳感信號和右三車輪傳感信號送至第三計軸脈沖單元，左四車輪傳感信號和右四車輪傳感信號送至第四計軸脈沖單
J L ο
[0006]所述第一計軸脈沖單元的功能是:只有左一車輪傳感信號和右一車輪傳感信號都有效時，其輸出的第一計軸脈沖信號才有效;所述第二計軸脈沖單元的功能是:只有左二車輪傳感信號和右二車輪傳感信號都有效時，其輸出的第二計軸脈沖信號才有效;所述第三計軸脈沖單元的功能是:只有左三車輪傳感信號和右三車輪傳感信號都有效時，其輸出的第三計軸脈沖信號才有效;所述第四計軸脈沖單元的功能是:只有左四車輪傳感信號和右四車輪傳感信號都有效時，其輸出的第四計軸脈沖信號才有效。
[0007]所述第一計軸脈沖信號、第二計軸脈沖信號、第三計軸脈沖信號、第四計軸脈沖信號送至計軸分路單元，所述計軸分路單元輸出軌道閉塞區間占用信號。
[0008]所述左一車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右一車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上;所述左二車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右二車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上;所述左三車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右三車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上;所述左四車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右四車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上。
[0009]所述計軸分路單元包括計數脈沖產生模塊、計數器模塊、判別模塊。
[0010]所述計數脈沖產生模塊的功能是:當第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態，或者是第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態時，輸出一個加計數脈沖；當第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態，或者是第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態時，輸出一個減計數脈沖。
[0011]所述計數器模塊的功能是:計數脈沖產生模塊輸出一個加計數脈沖時其輸出加I，計數脈沖產生模塊輸出一個減計數脈沖時其輸出減I。
[0012]所述判別模塊的功能是:當計數器模塊的輸出不等于O時，輸出的軌道閉塞區間占用信號有效，否則輸出的軌道閉塞區間占用信號無效。
[0013]所述鋼軌式軌道電路分路系統還包括第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元。
[0014]所述第一計軸脈沖信號、第二計軸脈沖信號、第三計軸脈沖信號、第四計軸脈沖信號分別經第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元濾除干擾波形后再送至計軸分路單元。
[0015]所述第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元為結構參數相同的脈沖干擾濾除單元。
[0016]所述脈沖干擾濾除單元包括正向抗干擾電路、反向抗干擾電路、數據選擇器;所述正向抗干擾電路和反向抗干擾電路的輸入信號為脈沖干擾濾除單元的輸入脈沖;所述數據選擇器為二選一數據選擇器;所述數據選擇器的二個數據輸入端分別連接至正向抗干擾電路和反向抗干擾電路的輸出端;所述數據選擇器的輸出信號為脈沖干擾濾除單元的輸出脈沖;所述數據選擇器由輸出脈沖進行數據選擇控制。
[0017]所述正向抗干擾電路包括快速放電二極管、充電電阻、正向抗干擾電容、正向抗干擾施密特電路;所述快速放電二極管陰極為正向抗干擾電路輸入端，陽極連接至正向抗干擾施密特電路輸入端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯;所述正向抗干擾電容的一端連接至正向抗干擾施密特電路輸入端，另外一端連接至脈沖干擾濾除單元的公共地或者是供電電源。
[0018]所述反向抗干擾電路包括快速充電二極管、放電電阻、反向抗干擾電容、反向抗干擾施密特電路;所述快速充電二極管陽極為反向抗干擾電路輸入端，陰極連接至反向抗干擾施密特電路輸入端;所述放電電阻與快速充電二極管并聯;所述反向抗干擾電容的一端連接至反向抗干擾施密特電路輸入端，另外一端連接至脈沖干擾濾除單元的公共地或者是供電電源。
[0019]所述正向抗干擾施密特電路輸出端為正向抗干擾電路輸出端，反向抗干擾施密特電路輸出端為反向抗干擾電路輸出端。
[0020]所述數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系時，數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間也為同相關系;所述數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系時，數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間也為反相關系。
[0021]所述數據選擇器由輸出脈沖進行數據選擇控制的具體方法是，當數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系、數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系時，輸出脈沖的低電平控制數據選擇器選擇正向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端，高電平控制數據選擇器選擇反向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端；當數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系、數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系時，輸出脈沖的低電平控制數據選擇器選擇反向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端，高電平控制數據選擇器選擇正向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端。
[0022]所述脈沖干擾濾除單元能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數來進行控制，能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數來進行控制。
[0023]所述充電時間常數為充電電阻與正向抗干擾電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與反向抗干擾電容的乘積。
[0024]本發明的有益效果是:所述系統依靠左、右兩個傳感器同時檢測同一車軸上車輪，只有左、右兩個傳感器同時檢測有效，才輸出有效的計軸脈沖信號，能夠有效地消除單一傳感器輸出的各種干擾信號;系統對4路計軸脈沖信號進行自動判別，對進出軌道閉塞區間的車軸進行計數，當進出軌道閉塞區間的車軸數量相同時，自動使軌道閉塞區間占用信號無效;計軸脈沖信號由脈沖干擾濾除單元濾除窄脈沖干擾和信號邊沿的抖動干擾，進一步提高了系統的抗干擾能力，且脈沖干擾濾除單元過濾的窄脈沖最大寬度能夠通過改變充電時間常數與放電時間常數進行調整。
【附圖說明】
[0025]圖1為車輪傳感器安裝位置實施例；
[0026]圖2為鋼軌式軌道電路分路系統實施例結構框圖；
[0027]圖3為計軸分路單元實施例結構框圖；
[0028]圖4為第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態示例波形；
[0029]圖5為第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態示例波形；
[0030]圖6為第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態示例波形；
[0031]圖7為第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態示例波形；
[0032]圖8為加計數脈沖或者減計數脈沖產生電路實施例；
[0033]圖9為脈沖干擾濾除單元實施例；
[0034]圖10為脈沖干擾濾除單元實施例的波形。
【具體實施方式】
[0035]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0036]如圖1所不為車輪傳感器安裝位置實施例。左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202分別安裝在左道軌101、右道軌102的內側，且處于同一車軸線BI上。在機車、列車的行進中，當車輪車軸行進車軸線BI位置時，左一車輪傳感器201和右一車輪傳感器202分別感應到左、右車輪并同時輸出有效信號。左一車輪傳感器201和右一車輪傳感器202需要分別安裝在左、右道軌外側或者內側，可以同時或者分別安裝在道軌外側或者內側，但必須處于同一車軸線上，即左一車輪傳感器201和右一車輪傳感器202需要同時對同一車軸上的左、右車輪進行感應。
[0037]左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204分別安裝在左道軌101、右道軌102的內側，且處于同一車軸線B2上。在機車、列車的行進中，當車輪車軸行進車軸線B2位置時，左二車輪傳感器203和右二車輪傳感器204分別感應到左、右車輪并同時輸出有效信號。左二車輪傳感器203和右二車輪傳感器204需要分別安裝在左、右道軌外側或者內側，可以同時或者分別安裝在道軌上、外側或者內側，但必須處于同一車軸線上，即左二車輪傳感器203和右二車輪傳感器204需要同時對同一車軸上的左、右車輪進行感應。
[0038]左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206分別安裝在左道軌101、右道軌102的內側，且處于同一車軸線B3上。在機車、列車的行進中，當車輪車軸行進車軸線B3位置時，左三車輪傳感器205和右三車輪傳感器206分別感應到左、右車輪并同時輸出有效信號。左三車輪傳感器205和右三車輪傳感器206需要分別安裝在左、右道軌外側或者內側，可以同時或者分別安裝在道軌外側或者內側，但必須處于同一車軸線上，即左三車輪傳感器205和右三車輪傳感器206需要同時對同一車軸上的左、右車輪進行感應。
[0039]左四車輪傳感器207、右四車輪傳感器208分別安裝在左道軌101、右道軌102的內側，且處于同一車軸線B4上。在機車、列車的行進中，當車輪車軸行進車軸線B4位置時，左四車輪傳感器207和右四車輪傳感器208分別感應到左、右車輪并同時輸出有效信號。左四車輪傳感器207和右四車輪傳感器208需要分別安裝在左、右道軌外側或者內側，可以同時或者分別安裝在道軌上、外側或者內側，但必須處于同一車軸線上，即左四車輪傳感器207和右四車輪傳感器208需要同時對同一車軸上的左、右車輪進行感應。
[0040]上述各車輪傳感器可以選擇機械傳感器、紅外傳感器、超聲壓電轉換器、渦流線圈感應傳感器、磁頭傳感器等各種計軸傳感器中的同一種類型的傳感器，也可以選擇不同的傳感器。優選其中同一種類型的傳感器同時作為左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202、左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204、左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206、左四車輪傳感器207和右四車輪傳感器208。
[0041]圖2所示為鋼軌式軌道電路分路系統實施例結構框圖。左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202、左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204、左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206、左四車輪傳感器207、右四車輪傳感器208分別輸出左一車輪傳感信號Zl、右一車輪傳感信號Yl、左二車輪傳感信號Z2、右二車輪傳感信號Y2、左三車輪傳感信號Z3、右三車輪傳感信號Y3、左四車輪傳感信號Z4、右四車輪傳感信號Y4，Z1、Y1送至第一計軸脈沖單元301的輸入端，Z2、Y2送至第二計軸脈沖單元302的輸入端，Ζ3、Υ3送至第三計軸脈沖單元303的輸入端，Ζ4、Υ4送至第四計軸脈沖單元304的輸入端。
[0042]圖2所示系統實施例中，第一計軸脈沖單元301、第二計軸脈沖單元302、第三計軸脈沖單元303、第四計軸脈沖單元304為結構功能相同的計軸脈沖單元，具有2個輸入端11、12，I個輸出端01。計軸脈沖單元的功能是:只有當2個輸入Il、12信號都有效時，輸出Ol才有效。如果輸入信號為高電平有效，即檢測到有車輪時，車輪傳感器輸出為高電平，則計軸脈沖單元為與門電路;如果輸入信號為低電平有效，即檢測到有車輪時，車輪傳感器輸出為低電平，則計軸脈沖單元為或門電路。如果輸入至計軸脈沖單元的2個車輪傳感器信號一個為高電平有效，另外一個為低電平有效，只需要在其中一個車輪傳感器的輸出端增加一個反相器就可以使2個車輪傳感器信號同時為高電平有效，或者同時為低電平有效。
[0043]圖2所示系統實施例中，第一計軸脈沖單元301、第二計軸脈沖單元302、第三計軸脈沖單元303、第四計軸脈沖單元輸出的第一計軸脈沖信號Μ1、第二計軸脈沖信號M2、第三計軸脈沖信號M3、第四計軸脈沖信號Μ4被送至計軸分路單元500，計軸分路單元500輸出軌道閉塞區間占用信號J1。
[0044]如圖3所示為計軸分路單元實施例結構框圖，包括計數脈沖產生模塊501、計數器模塊502、判別模塊503。
[0045]左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202、左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204安裝在軌道閉塞區間的一端用于檢測機車(列車)是否從該端進入或者駛出，左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206、左四車輪傳感器207、右四車輪傳感器208安裝在軌道閉塞區間的另外一端用于檢測機車(列車)是否從該端進入或者駛出。
[0046]如圖4所示為第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態示例波形，圖5所示為第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態示例波形。
[0047]圖1實施例中，機車(列車)從左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202、左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204安裝端進入軌道閉塞區間時，先有第一計軸脈沖信號Μ1，后有第二計軸脈沖信號M2，且車輪傳感器安裝位置的車軸線BI與車軸線Β2的距離小于機車(列車)的車輪直徑，保證了 Ml有效信號消失前M2即開始有效。判別第一計軸脈沖信號Ml和第二計軸脈沖信號M2滿足車軸的進入邏輯狀態的條件是:在第二計軸脈沖信號M2有效期間，第一計軸脈沖信號Ml從有效變為無效。圖4中，實施例中信號Ml、信號M2都為低電平有效，在信號M2的低電平期間，信號Ml從低電平變為高電平滿足車軸的進入邏輯狀態，加計數脈沖輸出端Hl輸出一個加計數脈沖，減計數脈沖輸出端LI不輸出脈沖。
[0048]機車(列車)從左一車輪傳感器201、右一車輪傳感器202、左二車輪傳感器203、右二車輪傳感器204安裝端駛出軌道閉塞區間時，先有第二計軸脈沖信號M2，后有第一計軸脈沖信號Ml，且M2有效信號消失前Ml即開始有效。判別第一計軸脈沖信號Ml和第二計軸脈沖信號M2滿足車軸的駛出邏輯狀態的條件是:在第一計軸脈沖信號Ml有效期間，第二計軸脈沖信號M2從有效變為無效。圖5中，實施例中信號Ml、信號M2都為低電平有效，在信號Ml的低電平期間，信號M2從低電平變為高電平滿足車軸的進入邏輯狀態，減計數脈沖輸出端LI輸出一個減計數脈沖，加計數脈沖輸出端Hl不輸出脈沖。
[0049]如圖6所示為第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態示例波形，圖7所示為第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態示例波形。
[0050]圖1實施例中，機車(列車)從左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206、左四車輪傳感器207、右四車輪傳感器208安裝端駛出軌道閉塞區間時，先有第三計軸脈沖信號M3，后有第四計軸脈沖信號M4，且車輪傳感器安裝位置的車軸線B3與車軸線B4的距離小于機車(列車)的車輪直徑，保證了 M3有效信號消失前M4即開始有效。判別第三計軸脈沖信號M3和第四計軸脈沖信號M4滿足車軸的輸出邏輯狀態的條件是:在第四計軸脈沖信號M4有效期間，第三計軸脈沖信號M3從有效變為無效。圖6中，實施例中信號M3、信號M4都為低電平有效，在信號M4的低電平期間，信號M3從低電平變為高電平滿足車軸的進入邏輯狀態，減計數脈沖輸出端LI輸出一個減計數脈沖，加計數脈沖輸出端Hl不輸出脈沖。
[0051 ] 機車(列車)從左三車輪傳感器205、右三車輪傳感器206、左四車輪傳感器207、右四車輪傳感器208安裝端進入軌道閉塞區間時，先有第四計軸脈沖信號M4，后有第三計軸脈沖信號M3，且M4有效信號消失前M3即開始有效。判別第三計軸脈沖信號M3和第四計軸脈沖信號M4滿足車軸的駛出邏輯狀態的條件是:在第三計軸脈沖信號M3有效期間，第四計軸脈沖信號M4從有效變為無效。圖7中，實施例中信號M3、信號M4都為低電平有效，在信號M3的低電平期間，信號M4從低電平變為高電平滿足車軸的進入邏輯狀態，加計數脈沖輸出端Hl輸出一個加計數脈沖，減計數脈沖輸出端LI不輸出脈沖。
[0052]如圖8所示為加計數脈沖或者減計數脈沖產生電路實施例。圖8中，C51、R51、D51組成的微分電路可以將K2信號中的上升沿轉換為一個正脈沖;反相器F51將負計軸脈沖信號轉換為正計軸脈沖信號。設圖8中Kl為M2，K2為Ml，則與非門F52的輸出為加計數脈沖Hll;設圖8中Kl為M3，K2為M4，則與非門F52的輸出為加計數脈沖Hl 2;加計數脈沖Hl 1、加計數脈沖Η12均為負脈沖;計數脈沖產生模塊501中，當加計數脈沖Hll、加計數脈沖Η12中任何一個有負脈沖輸出時，加計數脈沖Hl輸出負脈沖。
[0053 ] 設圖8中KI為Ml，Κ2為M2，則與非門F52的輸出為減計數脈沖L11;設圖8中KI為Μ4，Κ2為M3，則與非門F52的輸出為減計數脈沖L12;減計數脈沖L11、減計數脈沖L12均為負脈沖;計數脈沖產生模塊501中，當減計數脈沖LU、減計數脈沖L12中任何一個有負脈沖輸出時，減計數脈沖LI輸出負脈沖。
[0054]計數器模塊502為可逆計數器，其CP+為加計數脈沖輸入端，CP-為加減數脈沖輸入端。計數器模塊502的輸出Q送至判別模塊503。當計數器模塊502的輸出Q不等于O時，輸出的軌道閉塞區間占用信號Jl有效，說明軌道閉塞區間有機車(列車)；Jl有效時控制軌道繼電器線圈失電，接通紅燈電路或者使信號機顯示險阻禁行。當計數器模塊502的輸出Q等于O時，輸出的軌道閉塞區間占用信號Jl無效，說明軌道閉塞區間沒有機車(列車)；Jl無效時控制軌道繼電器線圈得電，接通綠燈電路或者使信號機顯示平安通行。
[0055]第一計軸脈沖單元、第二計軸脈沖單元、第三計軸脈沖單元、第四計軸脈沖單元和計軸分路單元的功能可以采用各種中規模邏輯電路來實現，還可以采用CPLD、FPGA、PAL、GAL等器件來實現。
[0056]如圖9所示為脈沖干擾濾除單元實施例，包括正向抗干擾電路、反向抗干擾電路、數據選擇器。實施例中，快速放電二極管、充電電阻、正向抗干擾電容、正向抗干擾施密特電路分別為二極管Dl1、電阻Rll、電容Cll、施密特電路FlI，組成了正向抗干擾電路;快速充電二極管、放電電阻、反向抗干擾電容、反向抗干擾施密特電路分別為二極管D21、電阻R21、電容C21、施密特電路F21，組成了反向抗干擾電路。電容Cl I的一端接施密特電路Fl I的輸入端，另外一端連接至公共地;電容C21的一端接施密特電路F21的輸入端，另外一端連接至公共地。Pl為輸入脈沖端，P2為輸出脈沖端。
[0057]圖9實施例中，數據選擇器Tll為二選一數據選擇器，二個數據輸入信號與輸出信號之間都是同相關系，施密特電路F11、施密特電路F21均為同相施密特電路，因此，數據選擇器Tll輸出與正向抗干擾電路輸入之間為同相關系，數據選擇器Tll輸出與反向抗干擾電路輸入之間也為同相關系。數據選擇器Tll的功能為:當選擇控制端A = O時，輸出Y = Dl;當選擇控制端A = I時，輸出Y = D2。數據選擇器T11的輸出端Y(即脈沖輸出端P2)直接連接至數據選擇器Tll的選擇控制端A，輸出脈沖P2為低電平時，控制數據選擇器Tll選擇施密特電路Fll的輸出信號A3送到數據選擇器的輸出端Y;輸出脈沖P2為高電平時，控制數據選擇器Tll選擇施密特電路F21的輸出信號A4送到數據選擇器的輸出端Y。
[0058]圖10為脈沖干擾濾除單元實施例的波形，包括輸入脈沖Pl和施密特電路Fll輸出A3、施密特電路F21輸出A4、輸出脈沖P2的波形。圖9中，二極管Dll、電阻Rll、電容Cll構成不對稱充放電電路，施密特電路Fl I為同相施密特電路，當輸入脈沖Pl長時間維持為低電平時，施密特電路Fll的輸出A3為低電平；當輸入脈沖Pl長時間維持為高電平時，A3為高電平。Pl信號對電容Cll放電快，當輸入脈沖Pl從高電平變成低電平時，Al電位立即變成低電平電位，A3立即從高電平變成低電平。Pl信號對電容Cll充電慢，當輸入脈沖Pl從低電平變成高電平時，Al電位由Pl高電平信號通過電阻Rll向電容Cll充電而上升，當充電時間達到Tl，A1電位上升達到并超過施密特電路F11的上限門檻電壓時，A3從低電平變成高電平；當PI的正脈沖寬度小于TI，充電時間小于TI，AI電位未達到施密特電路F11的上限門檻電壓時PI即變成低電平，Al電位立即變成低電平電位，A3維持低電平狀態。圖10中，Pl和A3的初始狀態為低電平。正窄脈沖11、正窄脈沖12、正窄脈沖13的寬度均小于Tl，A1電位無法經充電達到或超過施密特電路Fl I的上限門檻電壓，對A3狀態沒有影響;Pl的正脈沖14的寬度大于Tl，因此，在Pl的正脈沖14的上升沿過時間Tl后，A3從低電平變為高電平。Pl的正脈沖14的下降沿使A3從高電平變為低電平，Pl的正脈沖15的寬度大于Tl，在正脈沖15上升沿過時間Tl后，A3從低電平變為高電平。Pl的正脈沖15的下降沿使A3從高電平變為低電平，Pl的正脈沖16、正脈沖17、正脈沖18的寬度均小于TI，因此，正脈沖16、正脈沖17、正脈沖18對A3沒有影響，A3維持低電平狀態。Pl的正脈沖19的寬度大于Tl，在正脈沖19上升沿過時間Tl后，A3從低電平變為高電平。
[0059]圖9中，二極管D21、電阻R21、電容C21同樣構成不對稱充放電電路，施密特電路F21為同相施密特電路，當輸入脈沖PI長時間維持為低電平時，施密特電路F21的輸出A4為低電平；當輸入脈沖PI長時間維持為高電平時，A4為高電平。PI信號對電容C21充電快，當輸入脈沖Pl從低電平變成高電平時，A2電位立即變成高電平電位，A4立即從低電平變成高電平。Pl信號對電容C21放電慢，當輸入脈沖Pl從高電平變成低電平時，A2電位由Pl低電平信號通過電阻R21向電容C21放電，當放電時間達到T2，A2電位下降到低于施密特電路F21的下限門檻電壓時，A4從高電平變成低電平；當Pl的負脈沖寬度小于T2，放電時間小于T2，A2電位未下降達到施密特電路F21的下限門檻電壓時，Pl即變成高電平，A2電位立即變成高電平電位，A4維持高電平狀態。圖10中，Pl和A4的初始狀態為低電平。Pl的正脈沖11的上升沿使A4從低電平變為高電平，Pl的負脈沖20的寬度大于T2，在負脈沖20下降沿過時間T2后，A4從高電平變為低電平。Pl的正脈沖12的上升沿使Α4從低電平變為高電平，Pl的負脈沖20、負脈沖21的寬度均小于Τ2，因此，負脈沖20、負脈沖21對Α4沒有影響，Α4維持低電平狀態。負脈沖23、負脈沖24、負脈沖25、負脈沖26的寬度均小于Τ2，Α2電位無法經放電達到或低于施密特電路F21的下限門檻電壓，對Α4狀態沒有影響;Pl的負脈沖27的寬度大于Τ2，因此，在Pl的負脈沖27的下降沿過時間Τ2后，Α4從高電平變為低電平。在PI的負脈沖27的上升沿，Α4從低電平變為高電平。
[0060]施密特電路Fll的輸出A3在輸入脈沖Pl為低電平時保持低電平，在輸入脈沖Pl由低電平變為高電平后過時間Tl才變為高電平。施密特電路F21的輸出Α4在輸入脈沖Pl為高電平時保持高電平，在輸入脈沖Pl由高電平變為低電平后過時間Τ2才變為低電平。或者說，在A3為高電平時，Α4必定為高電平;在Α4為低電平時，A3必定為低電平。
[0061]圖10中，Α3、Α4的初始狀態均為低電平，數據選擇器Tll的輸出Y為低電平，數據選擇器Tl I選擇A3作為輸出Y且在A3為低電平的期間維持。當A3在邊沿30從低電平變為高電平時，輸出Y變為高電平，數據選擇器T11選擇Α4作為輸出Y，此時Α4必定為高電平，維持輸出Y的高電平狀態。當Α4在邊沿31從高電平變為低電平時，輸出Y變為低電平，數據選擇器T11選擇A3作為輸出Y，此時A3必定為低電平，維持輸出Y的低電平狀態。當A3在邊沿32從低電平變為高電平時，輸出Y變為高電平，數據選擇器T11選擇Α4作為輸出Y，此時Α4必定為高電平，維持輸出Y的高電平狀態。
[0062]脈沖干擾濾除單元將Pl信號中的窄脈沖11、窄脈沖12、窄脈沖13、窄脈沖23、窄脈沖24、窄脈沖25、窄脈沖26都過濾掉，而正寬脈沖14(包括正脈沖14、正脈沖15、正脈沖16、正脈沖17和正脈沖18，負脈沖23、負脈沖24、負脈沖25、負脈沖26為干擾脈沖)、負寬脈沖27能夠通過，使Ρ2信號中出現相應的正寬脈沖28和負寬脈沖29。輸出脈沖Ρ2與輸入脈沖Pl同相，而輸出的寬脈沖28上升沿比輸入的正寬脈沖14上升沿滯后時間Tl，下降沿滯后時間Τ2。
[0063]正脈沖11、正脈沖12、正脈沖13為正窄脈沖，其中正脈沖11為單個干擾脈沖，正脈沖12、正脈沖13為連續的抖動脈沖。時間Tl為脈沖干擾濾除單元能夠過濾的最大正窄脈沖寬度。Tl受到充電時間常數、輸入脈沖Pl的高電平電位、低電平電位和施密特電路Fll的上限門檻電壓共同影響。通常情況下，輸入脈沖Pl的高電平電位、低電平電位為定值，因此，調整Tl的值可以通過改變充電時間常數或者施密特電路Fll的上限門檻電壓來進行。圖9中，充電時間常數為充電電阻RU與電容Cll的乘積。所述脈沖干擾濾除單元允許寬度大于Tl的正脈沖信號通過。
[0064]負脈沖23、負脈沖24、負脈沖25、負脈沖26為負窄脈沖，其中負脈沖23為單個干擾脈沖，負脈沖24、負脈沖25、負脈沖26為連續的抖動脈沖。時間Τ2為脈沖干擾濾除單元能夠過濾的最大負窄脈沖寬度。Τ2受到放電時間常數、輸入脈沖Pl的高電平電位、低電平電位和施密特電路F21的下限門檻電壓共同影響。通常情況下，輸入脈沖Pl的高電平電位、低電平電位為定值，因此，調整Τ2的值可以通過改變放電時間常數或者施密特電路F21的下限門檻電壓來進行。圖9中，放電時間常數為放電電阻R21與電容C21的乘積。所述脈沖干擾濾除單元允許寬度大于Τ2的負脈沖信號通過。
[0065]圖9中，電容Cll接公共地的一端還可以改接在脈沖干擾濾除單元的供電電源端；同樣地，電容C21接公共地的一端也可以單獨或者與電容Cl I一起改接在脈沖干擾濾除單元的供電電源端。
[0066]圖9中，施密特電路Fl1、施密特電路F21還可以同時或者單獨選擇反相施密特電路，數據選擇器Tll的輸入D1、D2與輸出Y之間還可以同時或者單獨為反相關系。當施密特電路F11、施密特電路F21同時或者單獨選擇反相施密特電路，數據選擇器Tll的輸入Dl、D2與輸出Y之間同時或者單獨為反相關系時，需要滿足下面的條件，即:當數據選擇器Tll輸出信號Y與正向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系時，數據選擇器T11輸出信號Y與反向抗干擾電路輸入信號之間也為同相關系;Y的低電平控制選擇施密特電路Fll的輸出送到數據選擇器T11的輸出端，Y的高電平控制選擇施密特電路F21的輸出送到數據選擇器T11的輸出端。當數據選擇器Tll輸出信號Y與正向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系時，數據選擇器Tll輸出信號Y與反向抗干擾電路輸入信號之間也為反相關系;Y的低電平控制選擇施密特電路F21的輸出送到數據選擇器Tll的輸出端，Y的高電平控制選擇施密特電路Fll的輸出送到數據選擇器Tl I的輸出端。
[0067]所述正向抗干擾施密特電路、反向抗干擾施密特電路均為施密特電路，輸入信號為電容上的電壓，因此，要求施密特電路具有高輸入阻抗特性。施密特電路可以選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特反相器⑶40106、74HC14，或者是選擇具有高輸入阻抗特性的CMOS施密特與非門CD4093、74HC24等器件。CMOS施密特反相器或者CMOS施密特與非門的上限門檻電壓、下限門檻電壓均為與器件相關的固定值。用施密特反相器或者施密特與非門構成同相施密特電路，需要在施密特反相器或者施密特與非門后面增加一級反相器。
[0068]施密特電路還可以選擇采用運算放大器來構成，采用運算放大器來構成施密特電路可以靈活地改變上限門檻電壓、下限門檻電壓。同樣地，采用運算放大器來構成施密特電路時，需要采用具有高輸入阻抗特性的結構與電路。
[0069]數據選擇器可以選擇74HC151、74HC152、74HC153、CD4512、CD4539等器件構成二選一數據選擇器，也可以用門電路構成二選一數據選擇器。
[0070]施密特電路、數據選擇器還可以與第一計軸脈沖單元、第二計軸脈沖單元、第三計軸脈沖單元、第四計軸脈沖單元和計軸分路單元一起采用CPLD、FPGA來實現其功能。
【主權項】
1.一種鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于: 包括左一車輪傳感器、右一車輪傳感器、左二車輪傳感器、右二車輪傳感器、左三車輪傳感器、右三車輪傳感器、左四車輪傳感器、右四車輪傳感器、第一計軸脈沖單元、第二計軸脈沖單元;第三計軸脈沖單元、第四計軸脈沖單元、計軸分路單元； 所述左一車輪傳感器、右一車輪傳感器、左二車輪傳感器、右二車輪傳感器、左三車輪傳感器、右三車輪傳感器、左四車輪傳感器、右四車輪傳感器分別輸出左一車輪傳感信號、右一車輪傳感信號、左二車輪傳感信號、右二車輪傳感信號、左三車輪傳感信號、右三車輪傳感信號、左四車輪傳感信號、右四車輪傳感信號； 所述左一車輪傳感信號和右一車輪傳感信號送至第一計軸脈沖單元，左二車輪傳感信號和右二車輪傳感信號送至第二計軸脈沖單元，左三車輪傳感信號和右三車輪傳感信號送至第三計軸脈沖單元，左四車輪傳感信號和右四車輪傳感信號送至第四計軸脈沖單元；所述第一計軸脈沖單元的功能是:只有左一車輪傳感信號和右一車輪傳感信號都有效時，其輸出的第一計軸脈沖信號才有效； 所述第二計軸脈沖單元的功能是:只有左二車輪傳感信號和右二車輪傳感信號都有效時，其輸出的第二計軸脈沖信號才有效； 所述第三計軸脈沖單元的功能是:只有左三車輪傳感信號和右三車輪傳感信號都有效時，其輸出的第三計軸脈沖信號才有效； 所述第四計軸脈沖單元的功能是:只有左四車輪傳感信號和右四車輪傳感信號都有效時，其輸出的第四計軸脈沖信號才有效； 所述第一計軸脈沖信號、第二計軸脈沖信號、第三計軸脈沖信號、第四計軸脈沖信號送至計軸分路單元，所述計軸分路單元輸出軌道閉塞區間占用信號。2.根據權利要求1所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于: 所述左一車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右一車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上； 所述左二車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右二車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上； 所述左三車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右三車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上； 所述左四車輪傳感器安裝在左道軌的外側或者內側、右四車輪傳感器安裝在右道軌的外側或者內側，且處于同一車軸線上。3.根據權利要求2所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于: 所述計軸分路單元包括計數脈沖產生模塊、計數器模塊、判別模塊； 所述計數脈沖產生模塊的功能是:當第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態，或者是第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的進入邏輯狀態時，加計數脈沖輸出端輸出一個加計數脈沖；當第一計軸脈沖信號和第二計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態，或者是第三計軸脈沖信號和第四計軸脈沖信號滿足車軸的駛出邏輯狀態時，減計數脈沖輸出端輸出一個減計數脈沖； 所述計數器模塊的功能是:計數脈沖產生模塊輸出一個加計數脈沖時其輸出加I，計數脈沖產生模塊輸出一個減計數脈沖時其輸出減I; 所述判別模塊的功能是:當計數器模塊的輸出不等于O時，輸出的軌道閉塞區間占用信號有效，否則輸出的軌道閉塞區間占用信號無效。4.根據權利要求2— 3中任一項所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于: 還包括第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元； 所述第一計軸脈沖信號、第二計軸脈沖信號、第三計軸脈沖信號、第四計軸脈沖信號分別經第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元濾除干擾波形后再送至計軸分路單元。5.根據權利要求4所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于: 所述第一脈沖干擾濾除單元、第二脈沖干擾濾除單元、第三脈沖干擾濾除單元、第四脈沖干擾濾除單元為結構參數相同的脈沖干擾濾除單元； 所述脈沖干擾濾除單元包括正向抗干擾電路、反向抗干擾電路、數據選擇器； 所述正向抗干擾電路和反向抗干擾電路的輸入信號為脈沖干擾濾除單元的輸入脈沖； 所述數據選擇器為二選一數據選擇器;所述數據選擇器的二個數據輸入端分別連接至正向抗干擾電路和反向抗干擾電路的輸出端； 所述數據選擇器的輸出信號為脈沖干擾濾除單元的輸出脈沖;所述數據選擇器由輸出脈沖進行數據選擇控制。6.根據權利要求5所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于:所述正向抗干擾電路包括快速放電二極管、充電電阻、正向抗干擾電容、正向抗干擾施密特電路;所述快速放電二極管陰極為正向抗干擾電路輸入端，陽極連接至正向抗干擾施密特電路輸入端;所述充電電阻與快速放電二極管并聯;所述正向抗干擾電容的一端連接至正向抗干擾施密特電路輸入端，另外一端連接至脈沖干擾濾除單元的公共地或者是供電電源； 所述反向抗干擾電路包括快速充電二極管、放電電阻、反向抗干擾電容、反向抗干擾施密特電路;所述快速充電二極管陽極為反向抗干擾電路輸入端，陰極連接至反向抗干擾施密特電路輸入端;所述放電電阻與快速充電二極管并聯;所述反向抗干擾電容的一端連接至反向抗干擾施密特電路輸入端，另外一端連接至脈沖干擾濾除單元的公共地或者是供電電源； 所述正向抗干擾施密特電路輸出端為正向抗干擾電路輸出端，反向抗干擾施密特電路輸出端為反向抗干擾電路輸出端。7.根據權利要求6所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于:所述數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系時，數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間也為同相關系;所述數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系時，數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間也為反相關系。8.根據權利要求7所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于:所述數據選擇器由輸出脈沖進行數據選擇控制的具體方法是，當數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系、數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間為同相關系時，輸出脈沖的低電平控制數據選擇器選擇正向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端，高電平控制數據選擇器選擇反向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端；當數據選擇器輸出信號與正向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系、數據選擇器輸出信號與反向抗干擾電路輸入信號之間為反相關系時，輸出脈沖的低電平控制數據選擇器選擇反向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端，高電平控制數據選擇器選擇正向抗干擾電路的輸出信號送到數據選擇器的輸出端。9.根據權利要求8所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于:所述脈沖干擾濾除單元能夠過濾的正窄脈沖寬度通過改變充電時間常數來進行控制，能夠過濾的負窄脈沖寬度通過改變放電時間常數來進行控制。10.根據權利要求9所述的鋼軌式軌道電路分路系統，其特征在于:所述充電時間常數為充電電阻與正向抗干擾電容的乘積;所述放電時間常數為放電電阻與反向抗干擾電容的乘積。
【文檔編號】B61L1/16GK105835903SQ201610415186
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】凌云, 孔玲爽, 肖伸平, 湯彩珍
【申請人】湖南工業大學