一种车轴计轴传感装置的制作方法

本实用新型涉及计轴设备技术领域，尤其是一种车轴计轴传感装置。

背景技术：

轨道电路轨面因为不良导电物影响造成轨道电路分路不良，列车或者机车占用轨道时控制该轨道区段的轨道继电器不能正常动作，造成信号联锁失效。采用计轴传感器方案时，机械传感器依靠弹簧控制电极触点的通断来产生列车到来的信号，容易产生接点接触不良和信号抖动干扰；红外传感器的红外线易被灰尘和杂物遮挡，且易受其他光照的干扰产生干扰脉冲；超声的压电转换器由于必须裸露在外，无法进行有效的防护，同时也易受到施工工人等其他障碍物的干扰影响，产生干扰脉冲；涡流线圈感应、磁头传感器感应容易受到金属杂物的影响，例如，当铁路施工人员持铁锹滑过磁头传感器时，容易对磁头判别造成干扰，输出干扰脉冲。上述各种传感器在车轮进入或者退出检测区间时，由于车辆经过造成的传感器震动、车轮自身振动以及传感器自身触点抖动等原因，也会造成传感信号边沿产生抖动脉冲。

技术实现要素：

为了解决现有道轨上机车、列车进行车轮检测与计轴装置所存在的问题，本实用新型提供了一种车轴计轴传感装置，包括左一磁头式车轮传感器、右一磁头式车轮传感器、左二磁头式车轮传感器、右二磁头式车轮传感器、第一与逻辑单元、第二与逻辑单元。

所述左一磁头式车轮传感器、右一磁头式车轮传感器、左二磁头式车轮传感器、右二磁头式车轮传感器分别输出左一车轮传感信号、右一车轮传感信号、左二车轮传感信号、右二车轮传感信号。

所述左一车轮传感信号和右一车轮传感信号送至第一与逻辑单元，左二车轮传感信号和右二车轮传感信号送至第二与逻辑单元。

所述第一与逻辑单元输出第一车轮传感信号，第二与逻辑单元输出第二车轮传感信号；所述第一车轮传感信号为第一计轴信号，第二车轮传感信号为第二计轴信号。

所述左一磁头式车轮传感器安装在左道轨的外侧或者内侧、右一磁头式车轮传感器安装在右道轨的外侧或者内侧，且处于同一车轴线上；所述左二磁头式车轮传感器安装在左道轨的外侧或者内侧、右二磁头式车轮传感器安装在右道轨的外侧或者内侧，且处于同一车轴线上。

所述车轴计轴传感装置还包括第一脉冲干扰消除单元和第二脉冲干扰消除单元。

所述第一车轮传感信号送至第一脉冲干扰消除单元的脉冲输入端，第二车轮传感信号送至第二脉冲干扰消除单元的脉冲输入端；所述第一脉冲干扰消除单元的输出脉冲端输出第一计轴信号，第二脉冲干扰消除单元的输出脉冲端输出第二计轴信号。

所述第一脉冲干扰消除单元和第二脉冲干扰消除单元为结构参数相同的脉冲干扰消除单元。所述脉冲干扰消除单元包括可控放电电路、可控充电电路、电容、施密特电路。

所述可控放电电路输入为输入脉冲，输出连接至施密特电路输入端；所述可控充电电路输入为输入脉冲，输出连接至施密特电路输入端；所述电容的一端连接至施密特电路输入端，另外一端连接至脉冲干扰消除单元的公共地或者是供电电源；所述施密特电路的输出端为输出脉冲端。

所述可控放电电路包括快速放电二极管、充电电阻、快速放电三态门；所述快速放电二极管阴极连接至快速放电三态门输出端，阳极为可控放电电路输出端；所述充电电阻与快速放电二极管并联；所述可控充电电路包括快速充电二极管、放电电阻、快速充电三态门；所述快速充电二极管阳极连接至快速充电三态门输出端，阴极为可控充电电路输出端；所述放电电阻与快速充电二极管并联。

所述快速放电三态门输入端为可控放电电路输入端；所述快速充电三态门输入端为可控充电电路输入端；所述快速放电三态门的使能控制端连接至输出脉冲；所述快速充电三态门的使能控制端连接至输出脉冲。

本实用新型的有益效果是：所述车轴计轴传感装置依靠左、右两个传感器同时检测同一车轴上车轮，只有左、右两个传感器同时检测有效，才输出有效的传感信号或者计轴信号，能够有效地消除单一传感器输出的各种干扰信号；有效传感信号由脉冲干扰消除单元滤除窄脉冲干扰和信号边沿的抖动干扰，进一步提高了装置的抗干扰能力，且脉冲干扰消除单元过滤的窄脉冲最大宽度能够通过改变充电时间常数与放电时间常数进行调整。

附图说明

图1为车轴计轴传感装置中车轮传感器安装位置实施例；

图2为车轴计轴传感装置实施例1结构框图；

图3为车轴计轴传感装置实施例2结构框图；

图4为脉冲干扰消除单元实施例；

图5为脉冲干扰消除单元实施例的输入脉冲和输出脉冲波形。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示为车轴计轴传感装置中车轮传感器安装位置实施例。左一磁头式车轮传感器201、右一磁头式车轮传感器202分别安装在左道轨101、右道轨102的内侧，且处于同一车轴线B1上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线B1位置时，左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202分别感应到左、右车轮并同时输出有效信号。左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202需要分别安装在左、右道轨外侧或者内侧，可以同时或者分别安装在道轨外侧或者内侧，但必须处于同一车轴线上，即左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202需要同时对同一车轴上的左、右车轮进行感应。

左二磁头式车轮传感器203、右二磁头式车轮传感器204分别安装在左道轨101、右道轨102的内侧，且处于同一车轴线B2上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线B2位置时，左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204分别感应到左、右车轮并同时输出有效信号。左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204需要分别安装在左、右道轨外侧或者内侧，可以同时或者分别安装在道轨上、外侧或者内侧，但必须处于同一车轴线上，即左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204需要同时对同一车轴上的左、右车轮进行感应。

图2所示为车轴计轴传感装置实施例1结构框图。左一磁头式车轮传感器201、右一磁头式车轮传感器202、左二磁头式车轮传感器203、右二磁头式车轮传感器204分别输出左一车轮传感信号Z1、右一车轮传感信号Y1、左二车轮传感信号Z2、右二车轮传感信号Y2，Z1、Y1送至第一与逻辑单元301的输入端，Z2、Y2送至第二与逻辑单元302的输入端。

图2所示装置实施例1中，第一与逻辑单元301、第二与逻辑单元302为结构功能相同的与逻辑单元，具有2个输入端I1、I2，1个输出端O1。与逻辑单元的功能是：只有当2个输入信号都有效时，输出才有效。如果输入信号为高电平有效，即检测到有车轮时，车轮传感器输出为高电平，则与逻辑单元为与门电路；如果输入信号为低电平有效，检测到有车轮时，车轮传感器输出为低电平，则与逻辑单元为或门电路。如果输入至与逻辑单元的2个车轮传感器信号一个为高电平有效，另外一个为低电平有效，只需要在其中一个车轮传感器的输出端增加一个反相器就可以使2个车轮传感器信号同时为高电平有效，或者同时为低电平有效。第一与逻辑单元和第二与逻辑单元的功能还可以采用CPLD、FPGA、PLA、PAL、GAL、ROM等器件来实现。

当有机车或者列车的车轴经过左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202安装所在的车轴线时，左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202同时检测到该车轴的车轮并使Z1、Y1信号有效，第一与逻辑单元301输出的第一车轮传感信号M1有效，第一计轴信号有效；当没有机车或者列车的车轴经过左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202安装所在的车轴线时，左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202未检测到车轮，输出的Z1、Y1信号无效，第一与逻辑单元301输出的第一车轮传感信号M1无效，第一计轴信号无效；当没有机车或者列车的车轴经过左一磁头式车轮传感器201和右一磁头式车轮传感器202安装所在的车轴线时，左一磁头式车轮传感器201或者右一磁头式车轮传感器202在没有车轮的情况下，因为干扰等原因，使Z1、Y1信号中的一个输出为有效，第一与逻辑单元301输出的第一车轮传感信号M1仍然无效，即第一计轴信号无效。

左二磁头式车轮传感器203、右二磁头式车轮传感器204、第二与逻辑单元302的工作原理与左一磁头式车轮传感器201、右一磁头式车轮传感器202、第一与逻辑单元301相同，只有在有机车或者列车的车轴经过左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204安装所在的车轴线时，左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204同时检测到该车轴的车轮并使Z2、Y2信号有效，第二与逻辑单元302输出的第二车轮传感信号M2有效，第二计轴信号有效；在没有机车或者列车的车轴经过左二磁头式车轮传感器203和右二磁头式车轮传感器204安装所在的车轴线时，即使左二磁头式车轮传感器203、右二磁头式车轮传感器204中的一个因为干扰等原因，使Z2、Y2信号中的一个输出为有效，第二与逻辑单元302输出的第一车轮传感信号M2仍然无效，即第二计轴信号无效。左二磁头式车轮传感器203、右二磁头式车轮传感器204安装所在的车轴线在左一磁头式车轮传感器201、右一磁头式车轮传感器202安装所在的车轴线的前方，车轴计轴传感装置输出第一计轴信号和第二计轴信号两个计轴信号是用于确定机车或者列车的行进方向。

图3所示为车轴计轴传感装置实施例2结构框图。图3所示装置实施例2在图2所示装置实施例1的基础上增加了第一脉冲干扰消除单元401和第二脉冲干扰消除单元402。第一车轮传感信号M1送至第一脉冲干扰消除单元401的脉冲输入端P1，经消除信号M1中的窄脉冲干扰及边沿抖动干扰后，由第一脉冲干扰消除单元401输出端P2输出第一计轴信号N1。同样地，第二车轮传感信号M2送至第二脉冲干扰消除单元402的脉冲输入端P1，经消除信号M2中的窄脉冲干扰及边沿抖动干扰后，由第二脉冲干扰消除单元402的输出端输出第二计轴信号N2。

第一脉冲干扰消除单元401和第二脉冲干扰消除单元402为结构、功能相同的脉冲干扰消除单元。脉冲干扰消除单元的组成包括可控放电电路、可控充电电路、电容、施密特电路。脉冲干扰消除单元的输入信号我输入脉冲P1，输出信号为输出脉冲P2。

如图4所示为脉冲干扰消除单元实施例。实施例中，快速放电二极管、充电电阻、快速放电三态门分别为二极管D11、电阻R11、三态门T11，组成了可控放电电路；快速充电二极管、放电电阻、快速充电三态门分别为二极管D12、电阻R12、三态门T12，组成了可控充电电路；电容为电容C11。施密特电路F11为同相施密特电路，因此，实施例中输出脉冲P2与输入脉冲P1同相。电容C11的一端接施密特电路的输入端，即F11的输入端A3，另外一端连接至公共地。

图4实施例中，施密特电路F11为同相施密特电路，输出脉冲P2(图4中A4点)直接连接至三态门T11、三态门T12的使能控制端，三态门T11、三态门T12分别为低电平、高电平使能有效。输出脉冲P2的高、低电平分别控制三态门T12为工作状态、为禁止状态，输出脉冲P2的高、低电平分别控制三态门T11为禁止状态、为工作状态。受到输出脉冲P2的控制，三态门T11与三态门T12中总是一个处于为工作状态状态，另外一个处于为禁止状态状态。当三态门T11、三态门T12同时采用低电平使能有效或者是高电平使能有效的器件时，其中一个的由输出脉冲P2的反相信号控制。

图5为脉冲干扰消除单元实施例的输入脉冲和输出脉冲波形。图5中，P1为输入脉冲，P2为输出脉冲，当P1低电平为正常的负宽脉冲时，图4中A3点电位与A1点低电平电位一致，P2为低电平，三态门T11为工作状态，其输出的A1点电平与A0点一致；T12为禁止状态，输出为高阻态。正窄脉冲11的高电平通过充电电阻R11对电容C11充电，使A3点电位上升；由于窄脉冲11的宽度小于时间T1，A3点电位在窄脉冲11结束时仍低于施密特电路F11的上限门槛电压，因此，P2维持为低电平，三态门T11维持为工作状态；窄脉冲11结束时，A1点重新变为低电平且通过快速放电二极管D11使电容C11快速放电，使A3点电位与A1点低电平电位一致，恢复至窄脉冲11来临前的状态，其抗干扰能力得到迅速恢复，当后面紧接有连续的正窄脉冲干扰信号时，同样能够过滤掉。正窄脉冲12、正窄脉冲13的宽度均小于时间T1，因此，当窄脉冲12、窄脉冲13中的每一个结束时，P2维持为低电平，A1点重新变为低电平且通过快速放电二极管D11使电容C11快速放电，使A3点电位与A1点低电平电位一致。

脉冲14为正常的正宽脉冲，P1在上升沿20之后维持高电平时间达到T1时，A1点高电平的通过充电电阻R11对电容C11充电，使A3点电位上升达到施密特电路F11的上限门槛电压，施密特电路F11输出P2在上升沿25处从低电平变为高电平，使三态门T11为禁止状态、T12为工作状态，其输出的A2点电平与A0点一致；A2点的高电平通过快速充电二极管D12使电容C11快速充电，使A3点电位与A2点高电平电位一致，P2维持为高电平。

负窄脉冲15的低电平通过放电电阻R12对电容C11放电，使A3点电位下降；由于窄脉冲15的宽度小于时间T2，A3点电位在窄脉冲15结束时仍高于施密特电路F11的下限门槛电压，因此，P2维持为高电平，三态门T12维持为工作状态；窄脉冲15结束时，A2点重新变为高电平且通过快速充电二极管D12使电容C11快速充电，使A3点电位与A2点高电平电位一致，恢复至窄脉冲15来临前的状态，其抗干扰能力得到迅速恢复，当后面紧接有连续的负窄脉冲干扰信号时，同样能够过滤掉。负窄脉冲16、负窄脉冲17、负窄脉冲18的宽度均小于时间T2，因此，当窄脉冲16、窄脉冲17、窄脉冲18中的每一个结束时，P2维持为高电平，A2点重新变为高电平且通过快速充电二极管D12使电容C11快速充电，使A3点电位与A2点高电平电位一致。

P1在下降沿21之后维持低电平时间达到T2时，表示P1有一个正常的负宽脉冲，A2点的低电平通过放电电阻R12对电容C11放电，使A3点电位下降达到施密特电路F11的下限门槛电压，施密特电路F11的输出P2在下降沿26处从高电平变为低电平，使三态门T11为工作状态、T12为禁止状态；A1点的低电平通过快速放电二极管D11使电容C11快速放电，使A3点电位与A1点低电平电位一致，P2维持为低电平。P1的负宽脉冲19宽度大于T2，在负宽脉冲19的上升沿22之后维持高电平时间达到T1时，P2在上升沿27处从低电平变为高电平。

脉冲干扰消除单元将P1信号中的窄脉冲11、窄脉冲12、窄脉冲13、窄脉冲15、窄脉冲16、窄脉冲17、窄脉冲18都过滤掉，而正宽脉冲14、负宽脉冲19能够通过，使P2信号中出现相应的正宽脉冲23和负宽脉冲24。输出脉冲P2与输入脉冲P1同相，而输出的宽脉冲14上升沿比输入的宽脉冲14上升沿滞后时间T1，下降沿滞后时间T2。

窄脉冲11、窄脉冲12、窄脉冲13为正窄脉冲，其中窄脉冲11为干扰脉冲，窄脉冲12、窄脉冲13为连续的开关触点抖动脉冲。时间T1为脉冲干扰消除单元能够过滤的最大正窄脉冲宽度。T1受到充电时间常数、三态门T11输出的高电平电位、低电平电位和施密特电路F11的上限门槛电压共同影响。通常情况下，三态门T11输出的高电平电位和低电平电位为定值，因此，调整T1的值可以通过改变充电时间常数或者施密特电路的上限门槛电压来进行。图4中，充电时间常数为充电电阻R11与电容C11的乘积。所述脉冲干扰消除单元允许宽度大于T1的正脉冲信号通过。

窄脉冲15、窄脉冲16、窄脉冲17、窄脉冲18为负窄脉冲，其中窄脉冲15为干扰脉冲，窄脉冲16、窄脉冲17、窄脉冲18为连续的开关触点抖动脉冲。时间T2为脉冲干扰消除单元能够过滤的最大负窄脉冲宽度。T2受到放电时间常数、三态门T12输出的高电平电位、低电平电位和施密特电路F11的下限门槛电压共同影响。通常情况下，三态门T12输出的高电平电位和低电平电位为定值，因此，调整T2的值可以通过改变放电时间常数或者施密特电路的下限门槛电压来进行。图4中，放电时间常数为放电电阻R12与电容C11的乘积。所述脉冲干扰消除单元允许宽度大于大于T2的负脉冲信号通过。

图4中，电容C11接公共地的一端也可以改接在脉冲干扰消除单元的供电电源端。

图4中，施密特电路F11也可以选择反相施密特电路，此时输出脉冲P2的高电平应该控制快速放电三态门为工作状态、快速充电三态门为禁止状态，输出脉冲的低电平控制快速放电三态门为禁止状态、快速充电三态门为工作状态。例如，当图4中施密特电路F11选择反相施密特电路，仍将输出脉冲P2直接连接至三态门T11、三态门T12的使能控制端时，三态门T11应该相应地改为高电平使能有效，三态门T12相应地改为低电平使能有效。选择反相施密特电路时电路的工作原理与图4相同，只是此时输出脉冲与输入脉冲反相。

快速放电三态门与快速充电三态门还可以同时选择具有反相功能的反相三态门。当快速放电三态门与快速充电三态门同时选择反相三态门时，相当于在输入脉冲端增加一个反相器，即先将输入脉冲反相后再进行抗窄脉冲干扰，工作原理与图4相同。

所述施密特电路的输入信号为电容上的电压，因此，要求施密特电路具有高输入阻抗特性。施密特电路可以选择具有高输入阻抗特性的CMOS施密特反相器CD40106、74HC14，或者是选择具有高输入阻抗特性的CMOS施密特与非门CD4093、74HC24等器件。CMOS施密特反相器或者CMOS施密特与非门的上限门槛电压、下限门槛电压均为与器件相关的固定值，因此，调整能够过滤的输入的正窄脉冲宽度、负窄脉冲宽度需要通过改变充电时间常数、放电时间常数来进行。用施密特反相器或者施密特与非门构成同相施密特电路，需要在施密特反相器或者施密特与非门后面增加一级反相器。

施密特电路还可以选择采用运算放大器来构成，采用运算放大器来构成施密特电路可以灵活地改变上限门槛电压、下限门槛电压。同样地，采用运算放大器来构成施密特电路时，需要采用具有高输入阻抗特性的结构与电路。