专利名称：铁路轨道监测控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路信号领域，是针对铁路行车安全问题所研制的铁路轨道监测控制器。
背景技术：
从轨道电路方面分析，目前与本技术最接近的是JZXC-480型轨道电路继电器，其优点是能够监测列车进入某区段时的轨道占用情况，从而进行有效的车辆调度。该种控制方式在铁路上被称为交流连续式轨道电路，其采用交流连续供电方式，接收端使用JZXC-480型整流式轨道继电器7，属于闭路式电路结构。其特征是直接利用工频电源作为发送信息，在送电端由轨道变压器3’发出信息，接收端采用中继变压器4’进行阻抗变换，实现轨道继电器集中放置。但有时轨道电路会因粉尘污染、钢轨生锈而引起分路灵敏度下降问题，此时JZXC-480轨道电路继电器因其返还系数(即吸引值与落下值之比)较小，所以不能有效识别真正的轨道占用情况，将会导致调度系统的紊乱，严重的甚至导致撞车事故的发生。所以解决轨道电路分路灵敏度下降问题是实现铁路安全管理的前提条件。
发明内容
为解决上述技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种铁路轨道监测控制器，以区分列车正常驶入和自然环境变化，满足不同现场对吸起值、落下值的不同要求，克服叠加电码化信息后对轨道电压以及多种因素的干扰。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供一种铁路轨道监测控制器，包括与铁路轨道连接的送、受端隔离变压器以及与铁路轨道连接引出轨道电压的轨道继电器，其中在所述轨道继电器引出轨道电压的电路中串入控制器，轨道继电器引出轨道电压分别接至控制器的两个接点，在轨道继电器的线圈中，串入控制器的另外两个接点，控制轨道继电器，同时分别将控制器的两个接点分别短接；控制器的一组报警接点，在控制器内由轨道继电器的干接点输出；控制器的电路连接关系为将“输入电压”作为控制器的工作供电电源，该供电电源进入控制器首先要经过“滤波”电路，经过滤波后得到的直流电有两个用途，分别为“电压变换”用电源和“延时动态输出”用电源。经过“电压变换”后得到的直流电源，分别提供给“整流”电路、“A/D转换”电路和“微控制器”，以使这三部分能够可靠工作；“分路电压”为控制器采集的轨道电压，“分路电压”进入控制器后首先经过“整流”电路，经过“整流”后得到与“分路电压”相对应的直流电压，该直流电压同时进入“A/D转换”电路和“电压低限检测”电路；进入“A/D转换”后得到8位并行二进制数值再进入“微控制器”进行运算、检测和控制输出，“微控制器”部分的输出和“电压低限检测”电路的输出都对“延时动态输出”电路进行控制，控制器最终由“延时动态输出”电路实现对“输出电压”的控制，同时，“微控制器”对输出的“报警接点”进行控制。
所述轨道继电器是插入式安全继电器。
本实用新型的有益效果是采用改造简单、费用低廉的结构方式，区分列车压入后的阻抗变化和道床电阻变化后引起的阻抗变化，主要针对列车压入变化的情况，可辅助提高JZXC-480型轨道继电器的的返还系数，从而极大改善了轨道电路分路灵敏度下降的问题。该实用新型平均使用寿命为10年，功率不超过3W，无污染、无噪音，室内操作，安全方便，对现有轨道电路影响极小，易于现场改造。
图1为本实用新型的结构连接示意图；
图2为本实用新型控制器的电路原理图。
图1中1、室外轨道 2、室外调整电阻3’、室外送电端轨道变压器 4’、室外受电端中继变压器5、控制器接报警接点 6、防雷地7、轨道继电器 8、控制器图2中四个虚线框分别为控制器的输入、输出量；其中左侧的“输入电压”和“分路电压”为控制器的输入部分；右侧的“报警接点”和“控制输出”为控制器的输出部分。图中点划线内部分为控制器的全部电路，由信息采样电路、微控制器控制电路、动态输出电路与滤波电路、电压变换电路共同组成。
具体实施方式
结合附图及实施例对本实用新型的铁路轨道监测控制器加以说明。图1为本实用新型的结构连接示意图，图中除在“附图说明”中注明的部分外，其它未说明符号为控制器接点号，图2为本实用新型控制器的电路原理图。
如图1、2所示，本实用新型的铁路轨道监测控制器是依据现有480轨道电路在车辆进出轨道区段时轨道电压的变化规律对该轨道电路进行控制。控制器利用继电器接点控制480轨道继电器，采用单片机智能控制。该铁路轨道监测控制器的结构包括与铁路轨道连接的送、受端隔离变压器以及与铁路轨道连接引出轨道电压的轨道继电器，在所述轨道继电器7引出轨道电压的电路中串入控制器8，轨道继电器7引出轨道电压分别接至控制器8的71、81两个接点，在轨道继电器7的线圈中，串入控制器8的11、12接点，控制轨道继电器7，同时分别将控制器8的21、71和12、81接点短接；控制器8的41、42、43为控制器的一组报警接点，在控制器8内由轨道继电器7的干接点输出，其中41与42为一组常开接点，41与43为一组常闭接点；控制器8的电路原理为将“输入电压”作为控制器的工作供电电源，该供电电源进入控制器后首先要经过“滤波”电路，经过滤波后得到的直流电有两个用途，分别为“电压变换”用电源和“延时动态输出”用电源。经过“电压变换”后得到的直流电源，分别提供给“整流”电路、“A/D转换”电路和“微控制器”，以使这三部分能够可靠工作；“分路电压”为控制器采集的轨道电压，“分路电压”进入控制器后首先经过“整流”电路，经过“整流”后得到与“分路电压”相对应的直流电压，该直流电压同时进入“A/D转换”电路和“电压低限检测”电路；进入“A/D转换”后得到8位并行二进制数值再进入“微控制器”进行运算、检测和控制输出，“微控制器”部分的输出和“电压低限检测”电路的输出都对“延时动态输出”电路进行控制，控制器最终由“延时动态输出”电路实现对“输出电压”的控制，同时，“微控制器”对输出的“报警接点”进行控制。
轨道继电器7一般是采用插入式安全继电器。
如图2所示，控制器8的电路主要由三个基本部分组成信息采样电路、微控制器控制电路和动态输出电路，即，图中点划线内部分；同时，在供电电源的输入部分增加了滤波和电压变换。其中滤波电路是为了减少由外界产生的干扰对内部电源的影响，使控制器能够稳定可靠的工作；电压变换电路是通过电压的转换得到使信息采样电路和微控制器控制电路正常工作的电源。
控制器8的信息采样电路包括整流和电压低限检测，整流电路的主要功能是采集轨道电压，经过整流、滤波电路后，得到适宜AD转换AD转换芯片采用ADC0804系列)的直流电压值。该部分电路中的整流电路以集成运算放大器LM324和LM358为中心，搭配多个电阻、电容和二极管来构建用于常规的整流、滤波和放大的电路。控制器设计的满量程为0～25V的轨道电压，经过该部分电路后得到0～3.2V的直流电压供AD转换。电压低限检测电路是为了保障铁路的行车安全而加入的控制电路，其作用是在轨道电压出现异常的情况下，强行使控制器退出控制电路，恢复原480型轨道电路。
控制器8的微控制器控制电路包括A/D转换(ADC0804)和微控制器(AT89S52或兼容微控制器)。该部分电路是控制器的核心部分，其中微控制器中的软件程序包括了控制器的全部控制思想a.区分列车正常驶入和自然环境变化；无论在任何情况下，当轨道上有列车驶入(或驶出)时，轨道电压都会有突变的过程，而当出现雨雪天气时，轨道电压的变化都是非常缓慢的。我们在设计中充分利用了这种现象，在国内相关领域首先提出了“突变响应”的概念。即当轨道电压突降30％时即认为有车辆驶入。在软件的设计上，在实时采集轨道电压的基础上，对所采集到的数据进行平滑处理后保存到微控制器的存储器中，保存的数据不少于1024个。在判断轨道电压是否出现了“突变”时，用实时采集到的数据依次与256个数据前的数据进行比较，只有在比较结果全部满足突变的条件时才认为轨道电压发生了“突变”，微控制器执行相应的控制程序。
b.满足不同现场对吸起值、落下值的不同要求；由于现场各条轨道的状况以及各个站场的现场环境不尽相同，所以现场对480轨道电路中的轨道继电器的吸起值和落下值有着不同的要求，因此满足这一要求变得非常重要。在软件的设计上，微控制器可以自动跟踪轨道电压的变化，根据轨道电压的变化速度在一定的电压范围内智能识别道床电阻的变化，控制器的电压识别范围为0～25V。
c.解决小型或轻型车辆在高速行驶中有可能出现的轻微跳动的影响、电源电压波动有可能带来影响、复杂的室外环境对轨道电压的干扰；由于这几种情况具有发生时间的偶然性大、持续时间短的特点，所以在软件程序的设计当中，采取多次采集轨道电压值的方法，每采集到一定数量的轨道电压值后进行平滑处理，当轨道电压出现突升或突降的变化后，用实时采集到的电压值与一段时间以前的电压值进行多次比较后，确认这种变化不是由于干扰造成的后再由微控制器输出控制信号。
d.解决现有轨道电路在叠加电码化信息后对轨道电压的干扰的问题。
在软件程序的设计中，加入了对响应轨道电压变化后的延时响应的功能，即在微控制器输出响应轨道电压变化的信号后，程序延时一段时间后才会对下一次的轨道电压的变化做出响应。
控制器8的动态输出电路为延时动态输出部分。该部分电路是控制器的输出控制电路，其输出电路采用动态输出方式对控制器8内使用的固态继电器进行控制。这种控制方式只有在电路中的一定频率的正弦波时才会在其输出部分有正常的输出电压，否则电路即停止工作。同时，在该部分电路的输出端又加入了短时间的延时电路。这种控制方式在硬件上对软件的部分控制思想进行了有益的补充，包括解决小型或轻型车辆在高速行驶中有可能出现的轻微跳动的影响、电源电压波动有可能带来影响、复杂的室外环境对轨道电压的干扰。同时，采用动态输出控制方式还可以有效的减少控制器8在发生故障时有可能对轨道电路的安全带来的影响在未来的现场改造中，将控制器8内部继电器的常闭接点串入外部480轨道继电器7的输入回路中，当480轨道继电器7应处于落下状态时，通过内部继电器的接点将外部480轨道继电器7的输入回路切断，使其落下。采用该种控制方式，由于是将常闭接点串入480轨道继电器7的输入回路，所以当控制器8本身发生故障时，控制器8内部的固态继电器落下，其常闭接点接通，相当于恢复了原480轨道电路的控制方式，使控制器8不会影响480轨道电路的正常工作。
控制器8最终的使用是要安装在铁路沿线各站的机械室中。现在机械室中的设备以6502电气集中为主，考虑到安装、改造的方便，控制器8的外壳采用了6502设备上大量使用的AX型插入式安全继电器外壳和底座，非常适合铁路信号机械室使用，符合铁路产品的使用习惯。这样外观设计解决了控制器8的安装、改造对现场的影响的问题，对于该产品的推广非常有利。
本实用新型的铁路轨道监测控制器是这样实现的控制器8是为了减少轨道电路发生分路不良情况而加入的辅助控制设备，控制器在工作过程中需要检测轨道电路的实时电压值及其变化情况，根据轨道的阻抗的变化判断是否有列车驶入，从而控制轨道继电器的电源的通断，以达到反映轨道区段是否被占用的目的。
在实际使用中，使用控制器的改造方法如图1所示，从原轨道继电器7引出轨道电压分别接至控制器的71、81两个接点；在原轨道继电器7的线圈中，串入控制器8的11、12接点，达到对轨道继电器7控制的目的；同时将控制器8的21、71和12、81接点短接。
控制器8的41、42、43为控制器8的一组报警接点，在控制器8内由继电器的干接点输出，其中41与42为一组常开接点，41与43为一组常闭接点。在使用过程中，用户可以根据实际需要选用其中一组或两组。
另外，控制器8的接点62是控制器内部的防雷地，在使用中需要与其它设备的防雷地接到一起。
总之，区分出列车压入后的阻抗变化和道床变化后引起的阻抗变化，针对列车压入变化的情况，可辅助提高JZXC-480型轨道继电器的的返还系数，从而极大地改善了轨道电路分路灵敏度下降这一问题。
权利要求1.一种铁路轨道监测控制器，包括与铁路轨道连接的送、受端隔离变压器以及与铁路轨道连接引出轨道电压的轨道继电器，其特征是在所述轨道继电器(7)引出轨道电压的电路中串入控制器(8)，轨道继电器(7)引出轨道电压分别接至控制器(8)的71、81两个接点，在轨道继电器(7)的线圈中，串入控制器(8)的11、12接点，控制轨道继电器(7)，同时分别将控制器(8)的21、71和12、81接点短接；所述控制器(8)的41、42、43为控制器的一组报警接点，在控制器(8)内由轨道继电器(7)的干接点输出，其中41与42为一组常开接点，41与43为一组常闭接点；所述控制器(8)的电路连接关系为将“输入电压”作为控制器(8)的工作供电电源，该供电电源进入控制器(8)首先要经过“滤波”电路，经过滤波后得到的直流电经过“电压变换”后得到的直流电源，分别提供给“整流”电路、“A/D转换”电路和“微控制器”，以使这三部分能够可靠工作；“分路电压”为控制器采集的轨道电压，“分路电压”进入控制器后首先经过“整流”电路，经过“整流”后得到与“分路电压”相对应的直流电压，该直流电压同时进入“A/D转换”电路和“电压低限检测”电路；进入“A/D转换”后得到8位并行二进制数值再进入“微控制器”进行运算、检测和控制输出，“微控制器”部分的输出和“电压低限检测”电路的输出都对“延时动态输出”电路进行控制，控制器最终由“延时动态输出”电路实现对“输出电压”的控制，同时，“微控制器”对输出的“报警接点”进行控制。
2.根据权利要求1所述的铁路轨道监测控制器，其特征是所述轨道继电器(7)是插入式安全继电器。
专利摘要本实用新型提供一种铁路轨道监测控制器，包括与铁路轨道连接的隔离变压器以及与铁路轨道连接的轨道继电器，从原有轨道继电器引出轨道电压，并将控制器的控制接点串入轨道继电器供电回路中来控制轨道继电器，采用单片机实现智能控制。本实用新型的有益效果是采用改造简单、费用低廉的结构方式，区分列车压入后的阻抗变化和道床电阻变化后引起的阻抗变化，主要针对列车压入变化的情况，可辅助提高JZXC－480型轨道继电器的的返还系数，从而极大改善了轨道电路分路灵敏度下降的问题。本实用新型平均使用寿命为10年，功率不超过3W，无污染、无噪音，室内操作，安全方便，对现有轨道电路影响极小，易于现场改造。
文档编号B61L23/00GK2765839SQ200520025258
公开日2006年3月22日 申请日期2005年2月4日 优先权日2005年2月4日
发明者刘玉斌 申请人:天津市川铁信号设备有限公司