轨道电路发送器及故障导向安全的实现方法 |
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| 申请号 | CN201610334257.X | 申请日 | 2016-05-19 | 公开(公告)号 | CN105799735B | 公开(公告)日 | 2017-09-15 |
| 申请人 | 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司; | 发明人 | 任国桥; 孙国营; 徐宗奇; 王瑞; | ||||
| 摘要 | 本 申请 提供了一种轨道 电路 发送器及故障导向安全的实现方法，轨道电路发送器包括： 控制器 的第一输出端与 波形 生成器的控制输入端相连，控制器的第二输出端与安全与 门 电路的第一输入端相连，控制器的第三输出端与安全与门电路的第二输入端相连，安全与门电路的输出端分别与波形生成器的第一电源输入端和受控 开关 的控制端相连；波形生成器的输出端与功率 放大器 的输入端相连， 功率放大器 的输出端分别与受控开关的第一开关接点和回检电路的输入端相连，回检电路的输出端与控制器的输入端相连；受控开关的第二开关接点与轨道电路所属传输系统相连。在申请中，通过以上方式使轨道电路发送器的受控开关不再局限于安全型的受控开关(如重 力 型继电器)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种轨道电路发送器，其特征在于，包括：控制器、安全与门电路、波形生成器、功率放大器、回检电路和受控开关； |
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| 说明书全文 | 轨道电路发送器及故障导向安全的实现方法技术领域[0001] 本申请涉及轨道电路领域，特别涉及一种轨道电路发送器及故障导向安全的实现方法。 背景技术[0002] 目前，多采用机械或电气的方法将钢轨划分为不同的区段，在每个区段上设置轨道电路，以保证铁路行车安全。其中，轨道电路发送器为轨道电路的一部分，设置在区段的一端，用于输出与铁路行车安全相关的信号，在区段的另一端设置轨道电路接收器检测轨道电路发送器发送的铁路行车安全相关的信号，来判断钢轨区段空闲或占用，以及判断是否出现断轨。 [0003] 由于轨道电路发送器在输出与铁路行车安全相关的信号之前，需要对输出的与铁路行车安全相关的信号及设备本身进行故障自检，在无故障时，输出与铁路行车安全相关的信号，在存在故障时，需切断与铁路行车安全相关的信号的输出，因此目前轨道电路发送器的结构多采用反应型故障-安全结构，如图1所示，轨道电路发送器包括：控制器、安全与门电路、波形生成器、功率放大器、受控开关和回检电路。波形生成器按照控制器发送的波形生成命令生成特定波形信号，并输出至功率放大器，功率放大器对波形生成器生成的特定波形信号进行功率放大，输出功率放大信号，由回检电路采集功率放大信号，并发送给控制器，控制器提取信号参数并判断信号参数是否符合指标要求且所述发送器设备是否运行正常，若是，输出两路控制信号至安全与门电路，若否，不输出控制信号至安全与门电路，安全与门电路在接收到两路控制信号时，输出驱动信号至受控开关，控制受控开关的1接点和2接点导通，输出功率放大信号，安全与门电路在未接收到两路控制信号时，受控开关的1接点和2接点断开，不输出功率放大信号，即在存在故障时，切断与铁路行车安全相关的信号的的输出，保证不会被轨道电路接收器或车载设备接收到轨道电路发送器发送的错误的与铁路行车安全相关的信号，避免轨道电路接收器或车载设备进行错误的识别，保证铁路行车安全。可见，受控开关承担着安全切断的功能。 [0004] 但是，为了使受控开关能够在轨道电路发送器存在故障时安全切断，需要将受控开关发生粘连的概率降到最低，因此一般采用安全型受控开关，如重力型继电器或欧标安全型继电器，然而重力型继电器的体积大，因此增加轨道电路发送器的整体体积。而欧标安全型继电器虽然体积较小，但是价格高，导致轨道电路发送器成本高。并且，使用继电器作为受控开关时会限制轨道电路发送器的应用环境，如不能在强振动环境中使用。发明内容 [0005] 为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种轨道电路发送器及故障导向安全的实现方法，使得轨道电路发送器的受控开关不再局限于安全型的受控开关(如重力型继电器)，技术方案如下： [0006] 一种轨道电路发送器，包括：控制器、安全与门电路、波形生成器、功率放大器、回检电路和受控开关； [0007] 所述控制器的第一输出端与所述波形生成器的控制输入端相连，所述控制器的第二输出端与所述安全与门电路的第一输入端相连，所述控制器的第三输出端与所述安全与门电路的第二输入端相连，所述安全与门电路的输出端分别与所述波形生成器的第一电源输入端和所述受控开关的控制端相连； [0008] 所述波形生成器的输出端与所述功率放大器的输入端相连，所述功率放大器的输出端分别与所述受控开关的第一开关接点和所述回检电路的输入端相连，所述回检电路的输出端与所述控制器的输入端相连； [0009] 所述受控开关的第二开关接点与所述轨道电路所属传输系统相连； [0010] 所述控制器，用于发送波形生成命令至所述波形生成器，以及接收所述回检电路采集的所述功率放大器输出的第二波形信号并提取所述第二波形信号的信号参数，判断所述信号参数是否符合指标要求且所述轨道电路发送器是否运行正常，若是，输出第一控制信号至所述安全与门电路的第一输入端且输出第二控制信号至所述安全与门电路的第二输入端，若否，不进行输出所述第一控制信号和所述第二控制信号的操作； [0011] 所述安全与门电路，用于在接收到所述第一控制信号和所述第二控制信号时，输出驱动信号至所述波形生成器的第一电源输入端和所述受控开关的控制端； [0012] 所述波形生成器，用于在接收到所述驱动信号，由所述驱动信号供电正常工作时，按照所述波形生成命令生成第一波形信号，并输出所述第一波形信号至所述功率放大器； [0013] 所述功率放大器，用于对所述第一波形信号进行功率放大，得到第二波形信号，并输出所述第二波形信号； [0014] 所述回检电路，用于采集所述第二波形信号，并将采集到的第二波形信号输出至所述控制器； [0015] 所述受控开关，用于在接收到所述驱动信号时，所述第一开关接点与所述第二开关接点导通，输出所述第二波形信号至所述轨道电路所属传输系统，在未接收到所述驱动信号时，所述第一开关接点与所述第二开关接点断开。 [0016] 优选的，所述波形生成器包括：第一波形生成电路、第二波形生成电路、第一隔离器和第二隔离器； [0017] 所述第一波形生成电路的输入端作为所述波形生成器的控制输入端； [0018] 所述第一波形生成电路的输出端与所述第一隔离器的输入端相连，所述第一隔离器的输出端与所述第二隔离器的输入端相连，所述第二隔离器的输出端与所述第二波形生成电路的输入端相连； [0019] 所述第二隔离器的输入端作为所述波形生成器的第一电源输入端； [0020] 所述第二波形生成电路的输出端作为所述波形生成器的输出端。 [0021] 优选的，所述第一隔离器为第一光耦，所述第二隔离器为第二光耦； [0022] 所述波形生成器还包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻； [0023] 所述第一波形生成电路的输入端作为所述波形生成器的控制输入端； [0024] 所述第一波形生成电路的输出端与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述第一光耦的第一输入端相连，所述第一光耦的第二输入端接地，所述第一光耦的第一输出端与所述第二光耦的第二输入端相连，所述第一光耦的第二输出端与所述安全与门电路的第一子输出端相连； [0025] 所述第二光耦的第二输入端与所述第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与所述安全与门电路的第二子输出端相连，所述第二光耦的第一输入端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述安全与门电路的第二子输出端相连，所述第二光耦的第一输出端与轨道电路发送器电源相连，所述第二光耦的第二输出端与所述第二波形生成电路的输入端相连并通过所述第四电阻接地； [0026] 所述第二波形生成电路的输出端作为所述波形生成器的输出端。 [0027] 优选的，所述第一隔离器为第一磁隔离器，所述第二隔离器为第二磁隔离器。 [0028] 优选的，所述第一隔离器为第一容隔离器，所述第二隔离器为第二容隔离器。 [0029] 一种轨道电路发送器故障导向安全的实现方法，包括： [0030] 控制器发送波形生成命令至波形生成器； [0031] 所述控制器接收回检电路采集的所述功率放大器输出的第二波形信号，所述第二波形信号为所述功率放大器对所述波形生成器按照所述波形生成命令生成的第一波形信号进行功率放大得到的信号； [0032] 所述控制器提取所述第二波形信号的信号参数； [0033] 所述控制器判断所述信号参数是否符合指标要求且所述控制器设备是否运行正常； [0034] 若是，输出第一控制信号至所述安全与门电路的第一输入端且输出第二控制信号至所述安全与门电路的第二输入端，以使所述安全与门电路输出驱动信号至所述波形生成器和所述受控开关，使所述波形生成器在正常供电时输出第一波形信号，以及所述受控开关输出所述第二波形信号； [0035] 若否，不进行输出所述第一控制信号和所述第二控制信号的操作，以使所述安全与门电路不输出驱动信号。 [0036] 与现有技术相比，本申请的有益效果为： [0037] 在本申请中，将安全与门电路输出的驱动信号作为电源供给波形生成器，在控制器判断信号参数符合指标要求且轨道电路发送器运行正常时，输出第一控制信号和第二控制信号至安全与门电路，使安全与门电路输出驱动信号至波形生成器和受控开关，波形生成器正常供电，生成第一波形信号，受控开关在驱动信号控制下导通，输出第二波形信号，在控制器判断出信号参数不符合指标要求或轨道电路发送器运行异常时，不输出第一控制信号和第二控制信号至安全与门电路，使安全与门电路不输出驱动信号，波形生成器失去工作电源，不能继续输出第一波形信号，且受控开关因未接收到驱动信号而断开，使第二波形信号无法输出，即使受控开关发生粘连，但因波形生成器失去工作电源，不能继续输出第一波形信号，仍能保证轨道电路发送器后续不再输出错误的铁路行车安全相关的波形信号，因此可以不考虑将受控开关发生粘连的概率降到最低，从而可以使用非安全型受控开关(即非重力型继电器或非欧标安全型继电器)，使轨道电路发送器的受控开关不再局限于安全型的受控开关(如重力型继电器)，并降低了轨道电路发送器的成本，降低了轨道电路发送器对使用环境振动条件的要求。附图说明 [0038] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0039] 图1是现有技术中轨道电路发送器的一种逻辑结构示意图； [0040] 图2是本申请提供的轨道电路发送器的一种逻辑结构示意图； [0041] 图3是本申请提供的波形生成器的一种逻辑结构示意图； [0042] 图4是本申请提供的波形生成器的另一种逻辑结构示意图； [0043] 图5是本申请提供的轨道电路发送器故障导向安全实现方法的一种流程图。 具体实施方式[0044] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0045] 实施例一 [0046] 请参见图2，其示出了本申请提供的轨道电路发送器的一种逻辑结构示意图，轨道电路发送器包括：控制器11、安全与门电路12、波形生成器13、功率放大器14、回检电路15和受控开关16。 [0047] 所述控制器11的第一输出端与所述波形生成器13的控制输入端相连，所述控制器11的第二输出端与所述安全与门电路12的第一输入端相连，所述控制器11的第三输出端与所述安全与门电路12的第二输入端相连，所述安全与门电路12的输出端分别与所述波形生成器13的第一电源输入端和所述受控开关16的控制端相连。 [0048] 所述波形生成器13的输出端与所述功率放大器14的输入端相连，所述功率放大器14的输出端分别与所述受控开关16的第一开关接点1和所述回检电路15的输入端相连，所述回检电路15的输出端与所述控制器11的输入端相连。 [0049] 所述受控开关16的第二开关接点2与轨道电路所属传输系统相连。 [0050] 所述控制器11，用于发送波形生成命令至所述波形生成器13，以及接收所述回检电路15采集的功率放大器输出的第二波形信号并提取所述第二波形信号的信号参数，并判断所述信号参数是否符合指标要求且所述轨道电路发送器是否运行正常，若是，输出第一控制信号至所述安全与门电路12的第一输入端且输出第二控制信号至所述安全与门电路12的第二输入端，若否，不进行输出所述第一控制信号和所述第二控制信号的操作。 [0051] 其中，功率放大器14输出的第二波形信号为对波形生成器13按照控制器11发送的波形生成命令生成的第一波形信号进行功率放大后得到的信号。 [0052] 其中，控制器11的第二输出端输出第一控制信号，控制器的第三输出端输出第二控制信号。 [0053] 在本实施例中，回检电路15采集的信号即从功率放大器14输出的第二波形信号。 [0054] 控制器11提取并判断信号参数(如频率和幅度)是否符合指标要求。 [0055] 在本实施例中，控制器11判断轨道电路发送器是否运行正常的具体过程可以但不局限于为：判断控制器11内RAM(random access memory，随机存取存储器)读写是否正常，或者判断轨道电路发送器的电源电压是否正常。 [0056] 所述安全与门电路12，用于在接收到所述第一控制信号和所述第二控制信号时，输出驱动信号至所述波形生成器13的第一电源输入端和所述受控开关16的控制端。 [0057] 所述波形生成器13，用于在接收到所述驱动信号，由所述驱动信号供电正常工作时，按照所述波形生成命令生成第一波形信号，并输出所述第一波形信号至所述功率放大器14。 [0058] 所述功率放大器14，用于对所述第一波形信号进行功率放大，得到第二波形信号，并输出所述第二波形信号。 [0059] 所述回检电路15，用于采集所述第二波形信号并将采集到的第二波形信号输出至所述控制器11。 [0060] 所述受控开关16，用于在接收到所述驱动信号时，所述第一开关接点与所述第二开关接点导通，输出所述第二波形信号至所述轨道电路所属传输系统，在未接收到所述驱动信号时，所述第一开关接点与所述第二开关接点断开。 [0061] 图2示出的轨道电路发送器中，安全与门电路12输出的驱动信号作为电源信号供给波形生成器13使用，为整个波形生成器13供电。当安全与门电路12不输出驱动信号时，波形生成器13由于没有电源而无法工作，无法根据控制器11的波形生成命令生成第一波形信号。即使此时功率放大器14仍在工作且受控开关16导通，轨道电路发送器中的噪声信号被放大后能够输出到钢轨上，但由于输出的噪声信号不具备特定的调制特征(如CP-FSK调制)，噪声信号不会被轨道电路接收器和车载设备识别为有用信息。因此，达到了使轨道电路发送器导向安全侧的目的。可见，即使受控开关16发生粘连，轨道电路发送器在判断出第二波形信号不符合指标要求或轨道电路发送器设备运行异常时，仍能保证后续不再输出错误的与行车安全相关的波形信号，避免轨道电路接收器和车载设备持续接收并识别错误信息，保证铁路行车安全。 [0063] 在本申请中，将安全与门电路12输出的驱动信号作为电源供给波形生成器13，在控制器11判断信号参数符合指标要求且轨道电路发送器运行正常时，输出第一控制信号和第二控制信号至安全与门电路12，使安全与门电路12输出驱动信号至波形生成器13和受控开关16，波形生成器13正常供电，生成第一波形信号，受控开关16在驱动信号控制下导通，输出第一波形信号，在控制器11判断出信号参数不符合指标要求或轨道电路发送器运行异常时，不输出第一控制信号和第二控制信号至安全与门电路12，使安全与门电路12不输出驱动信号，波形生成器13失去工作电源，不能继续输出第一波形信号，且受控开关16因未接收到驱动信号而断开，使第二波形信号无法输出，即使受控开关16发生粘连，但因波形生成器13失去工作电源，不能继续输出第一波形信号，仍能保证轨道电路发送器后续不再输出错误的与行车安全相关的波形信号，因此可以不考虑将受控开关16发生粘连的概率降到最低，从而可以使用非安全型受控开关(即非重力型继电器或非欧标安全型继电器)，使轨道电路发送器的受控开关不再局限于安全型的受控开关(如重力型继电器)，并降低了轨道电路发送器的成本，降低了轨道电路发送器对使用环境振动条件的要求。 [0064] 请参见图3，其示出了波形生成器13的一种逻辑结构示意图，波形生成器13包括：第一波形生成电路131、第二波形生成电路132、第一隔离器133和第二隔离器134。 [0065] 第一波形生成电路131的输入端作为所述波形生成器13的控制输入端。 [0066] 所述第一波形生成电路13 [0067] 1的输出端与所述第一隔离器133的输入端相连，所述第一隔离器133的输出端与所述第二隔离器134的输入端相连，所述第二隔离器134的输出端与所述第二波形生成电路132的输入端相连。 [0068] 所述第二隔离器134的输入端作为所述波形生成器13的第一电源输入端。 [0069] 所述第二波形生成电路132的输出端作为所述波形生成器13的输出端。 [0070] 图3示出的波形生成器13的供电方式相比于图2示出的轨道电路发送器中的波形生成器13的供电方式，安全与门电路12不再是为整个波形生成器13供电，而是为第一隔离器133和第二隔离器134供电，通过第一隔离器133和第二隔离器134之间的接通和断开，实现第一波形生成电路131和第二波形生成电路132的导通和断开，从而控制波形生成器13是否输出第一波形信号。 [0071] 在本实施例中，第一隔离器133具体可以为第一光耦P1，第二隔离器134具体可以为第二光耦P2。 [0072] 在第一隔离器133为第一光耦P1，第二隔离器134为第二光耦P2时，波形生成器还包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，如图4所示。 [0073] 所述第一波形生成电路131的输入端作为所述波形生成器13的控制输入端。 [0074] 所述第一波形生成电路131的输出端与所述第一电阻R1的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端与所述第一光耦P1的第一输入端相连，所述第一光耦P1的第二输入端接地，所述第一光耦P1的第一输出端与所述第二光耦P2的第二输入端相连，所述第一光耦P1的第二输出端与所述安全与门电路12的第一子输出端相连。 [0075] 所述第二光耦P2的第二输入端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第二电阻R2的第二端与所述安全与门电路12的第二子输出端相连，所述第二光耦P2的第一输入端与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第三电阻R3的第二端与所述安全与门电路12的第二子输出端相连，所述第二光耦P2的第一输出端与轨道电路发送器电源Vcc相连，所述第二光耦P2的第二输出端与所述第二波形生成电路132的输入端相连并并通过所述第四电阻R4接地。 [0076] 所述第二波形生成电路132的输出端作为所述波形生成器13的输出端。 [0077] 其中，安全与门电路12的第一子输出端和安全与门电路12的第二子输出端组成安全与门电路12的输出端，安全与门电路12的第一子输出端输出驱动信号正极信号，安全与门电路12的第二子输出端输出驱动信号负极信号。 [0078] 图4示出的波形生成器13的工作原理如下： [0079] 第一光耦P1的二次侧和第二光耦P2的一次侧由安全与门电路12供电，当安全与门电路12不输出驱动信号时，第一光耦P1的二次侧和第二光耦P2的一次侧供电消失，第一光耦P1的输入信号无法传递到第二光耦P2，则第一波形生成电路131的信号无法传递到第二波形生成电路132，第一波形信号无法生成，实现安全切断错误信号输出的目的。 [0080] 其中，只有当两个光耦同时发生故障，导致不需要经过“电-光-电”转换，即可实现第一光耦P1的1脚和第二光耦P2的3脚电气连接时，才有可能出现无法安全切断错误信号输出的情况。由于两个光耦同时发生故障且第一光耦P1的1脚和第二光耦P2的3脚电气连接的概率极低，因此当两个光耦同时发生故障造成无法按期切断错误信号输出的概率低。 [0081] 在本实施例中，所述第一隔离器133具体可以但不局限于为第一磁隔离器，相应的，第二隔离器134具体可以但不局限于为第二磁隔离器。 [0082] 在本实施例中，所述第一隔离器133具体可以但不局限于为第一容隔离器，相应的，第二隔离器134具体可以但不局限于为第二容隔离器。 [0083] 实施例二 [0084] 与上述轨道电路发送器相对应，本实施例提供了一种轨道电路发送器故障导向安全的实现方法，请参见图5，可以包括以下步骤： [0085] 步骤S51：控制器发送波形生成命令至波形生成器。 [0086] 步骤S52：所述控制器接收回检电路采集的所述功率放大器输出的第二波形信号。 [0087] 其中，第二波形信号为所述功率放大器对所述波形生成器按照所述波形生成命令生成的第一波形信号进行功率放大得到的信号。 [0088] 步骤S53：所述控制器提取所述第二波形信号的信号参数。 [0089] 步骤S54：控制器判断所述信号参数是否符合指标要求且所述发送器设备是否运行正常。 [0090] 若是，执行步骤S55，若否，执行步骤S56。 [0091] 步骤S55：输出第一控制信号至所述安全与门电路的第一输入端且输出第二控制信号至所述安全与门电路的第二输入端，以使所述安全与门电路输出驱动信号至所述波形生成器和所述受控开关，使所述波形生成器在正常供电时输出第一波形信号，以及所述受控开关输出所述第二波形信号。 [0092] 步骤S56：不进行输出所述第一控制信号和所述第二控制信号的操作，以使所述安全与门电路不输出驱动信号。 [0093] 需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。 [0094] 最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0095] 以上对本申请所提供的一种轨道电路发送器及故障导向安全的实现方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。 |
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