专利名称：自动铁道道口档的制作方法
现在我国的铁道和公路交叉道口仍采用人工控制档杆的安全装置，由于道口看守员的疏忽造成的车祸时有发生。为此，本发明人发明了一种声电变换的自动铁道道口档，以期实现道口管理的自动化，增大铁道公路道口的安全系数。主要是用在偏辟的地方，在市区还是用人工控制比较保险。
本发明的目的是通过如下技术手段实现的。本发明的自动铁道道口档包括-声电变换装置-由上述声电变换器控制的弹簧、-磁放大器及-支承活动架构成。
按规定，列车经过路口前600m处时，必须呜笛，呜笛的频率为500HZ，声强为10-2W/m2，声强级为100分贝，声速为331m/S，火车速度为Vt＝20m/S，声速Vs和火车速度Vt同向。声电变换器接到这一音频信号后，产生正弦波电流，形成磁场，用弹簧固定的铁件在被经放大后的磁场吸住，从而使档杆落下。火车驶过，呜笛声消失，磁场也随之消退，档杆重新竖起。
下面结合附图和实施例对本发明作更详细的叙述。
图1为本发明的道口档中声电变换装置的附图。
A、声电变换装置
1、压电晶体材料选用铌酸锂LiNbO3，声表面波速度VR＝3485m/S，机电耦合系数k2＝4.3%、电极对数N＝4，叉指换能器的声学带宽＝ 1/4 、传播损失0.31dB/cm。
2、取火车速度Vt＝20m/S，呜笛频率V＝500HZ、声强I＝10-2W/m2，声强级＝100dB，在静止空气介质中的声速V′s＝331m/S，道口宽＝2.5m，在火车头驶入道口之前70S600m时，落杆完毕。声源以速度Vs＝331+20＝351m/S向着道口运动，单位时间内声源发出的波的数目V，原来分布在距离V内，此时将分布在距离V-Vs内，所以波长变为入′＝(V-Vs)/Vo但声速只与介质有关，所以这时道口现受到的声波频率为V′＝V (V)/(V-Vs) ＝500HZ 600/(600-351) m/S≈1204.8HZ，V′＝Vs/入′入′＝351m1S/1204.8HZ＝0.29/m介电常数38.53、叉指换能器材料Al指宽a＝指间隔b.a＝b＝入/4＝VR/4F，LiNbO3的VR＝3485m/S，F＝0.4846×109HZ，则a＝b＝VR/4F＝3485m/S/4×0.4846×109HZ＝1.8um，k2＝△V/VR△V＝VR·K2＝3485m/s×〔(4.3)%]2＝6.4438m/s，VR在金属膜表面的传播速度VRo＝VR+△V＝3491.44m/SI＝ 1/2 PVsA2W2I＝10-3.5W/m2，声强级85dB，V＝1204.8HZ，W＝2πV＝7566，P＝1.293kg/m2则A2＝2I/PVsW2＝2×10-3.5W/m2/1.293kg/m3·35/m/s×75662A2＝2×10-3.5/1.293×351×572×105＝2×10-8.5/259598＝2×10-8×110]]>/259598，A2＝10-8×2×0.316/259598＝24×10-15＝10-14×2.4 A＝10-7×1.549m＝10-6×0.1549m＝0.1549um中心频率F＝484HZ输出电信号频率＝484HZ，输入声频率＝1205HZ，重复频率Fo脉冲宽度和间隔相等，均为To，则Fo= 1/(2To) = 1/(2×1.8um×10-4) =2780HZ指长＝脉冲幅度，脉冲宽度＝指宽1.8um，因为声波是机械波的一种，根据简谐波恼穸匠蘕＝Acoiwt＝Acoi2πVt V＝1205HZ X＝1.8×8＝14.4um则1.8×8um＝Acoi2π×1205×5把2π×1205×5换算为度数则θ＝2π×1205×5/360°＝105.1°θ在第Ⅱ象限＝180°-105.1°＝74.9°COi2π×1205×5＝COi74.9°＝0.2588 A＝1.8×8um/0.2588＝55.6um，脉冲幅度A＝55.6um＝指长W，因指长偏长为宜则W＝59um-为指长重迭长度t＝5S因为落杆提前量为70S、600m Vs＝351mls 351×5＝1755m》600m 5《70 Vt＝20m/S 20×5＝100m《600m则定t＝5S电极对数N＝4因为材料是LiNbO34、根据声电相互作用原理制作的声表面波卷积/相关器气隙式声表面波卷积/相关器原理如图1所示基片两端各有一个叉指换能器，它们分别输入参考信号，及被处理信号，中间区域称为互作用区，两端输入的声波在中间相遇并互相迭加。在互作用区的上方有一块n型硅片，它离基片极近，人们使用一种特殊手段保证硅片既不与基片接触，又保持仅万分之一mm左右的间隙，间隙间充满空气。这样小的空气隙保证基片表面声波引起的电场对硅片内的载流子有尽可能大的互作用。硅片顶部涂有金属膜形成输出电极，以便将互相作用产生的信号(卷积或相关)输出当两个声波信号同时输入叉指换能器时，产生了两个同时向基片互作用区传播的电波。两电波信号的迭加结果作用于硅片内的载流子，由硅片上电极输出的信号正是两电波迭加的反映，这个信号即卷积信号基片材料为LiNbO3，矩形面积为25mm×250mm，在基片两端必须涂以吸声材料，如质地较软的高分子材料橡胶、树酯类材料。声表面波通过这种材料时，如同汽车驶进泥塘一样，能量几乎全部被吸声材料所吸收，从而达到防止边缘反射的目的。
顶部涂的金属膜材料为Al5、声变电Isdt＝nes6Vsen单位体积的电子数，e电量、Sc面积，R＝0.1mm Vse＝2πRc/T＝2πRV＝2π×0.1×10-3m×484HZ＝303.952mm/sVse＝303.952×10-3m/s，e＝1.6×10-19库Sc＝πR2＝π×0.12×10-6m2＝3.14×10-8m2。n因为导线材料为紫铜cu、原子量63.546g，核外电子数29，密度8.9g/cm3＝8.9×106g/m31m3×8.9×106g/m3＝8.9×106g 8.9×106g/63.546g原子量＝0.14×106个摩尔原子，0.14×106×6.022×1023个原子＝0.84308×1029个原子29个电子×0.84308×1029＝24.44932×1029个电子-1m3cu所含电子1mm3cu所含电子＝24.44932×1020个电子，Is＝nescVse＝24.44932个×1029×1.6×10-19库×3.14×10-8m2×303.952×10-3m/s Is＝37.33545263×102安电流密度Z＝ (dI)/(dS) ＝37.335×102安/3.14×10-8m2＝11.89027×1010安/m2B＝2πmV/g me＝9.1×10-31kg q＝1.6×10-19库B＝2π×9.1×10-31kg×484HZ/1.6×10-19库＝17287.27×10-12特斯拉Fmax＝qV×Bsinθ θ＝90°Fmax＝1.6×10-19库×303.952×10-3m/s×17287.27×10-12特斯拉 Fmax＝8407200.465×10-34N＝840.72×10-30NS→Ise→Fmax
B图2A为本发明的道口档的铝杆。由主视图和俯视图组成、壁厚为1mm，开口处必须为28mm，2-φ12。厚≮3mm，2-φ16≮16mm图2B是在离端点1m处装上一根0.1m长的弹簧。
图2C或弹簧一端焊上一块很薄的扁铁，有利于磁力吸引。总的长度≯0.1m杆间断涂上红、白两色。白天红色鲜明，晚上白色显明L＝3.5m，材料Al，比重＝2.7g/cm3＝2.7×10-3g/mm3不会锈，截面如图2，S＝30×1+2×29×1＝88mm2V＝88mm2×3.5×103mm＝308×103mm3孔φ10，孔的面积＝π×62＝113.04mm2，体积＝113.04×1×2＝226.08mm3，凸起台阶的体积＝π(82-62)×2×2＝351.68mm3351.68mm3-226.08mm3＝125.6mm3125.6×2.7×10-3＝339.12×10-3g mAl＝308×103mm3×2.7g×10-3/mm3+339.12×10-3g＝831.6+0.3＝832g杆的质量mAl＝832g 832/3.5＝237.7g/m
C图3为本发明的与铝杆连接的装置的示意图落杆过程图∑m(0)＝0FX+mg×0.5-m2g×1.25＝0
定X＝100mm＝0.1mF↑＝6.11483N·m/0.1m＝61.1483N落杆完毕时，F就没有了，因为被磁力吸引过去∑M(O1)＝0 m1g×1×0.5-m2g×2.5×1.25+FY2×2.5＝0EY2＝〔237.7×10-3×9.8×2.5×1.25-237.7×10-3×9.8×1×0.5〕/2.5＝〔7279.5625-1164.73〕×10-3/2.5＝6114.8325×10-3/2.5FY2＝2445.933×10-3＝2.446NFY1＝(m1++m2)g-2.446N＝5.7076N销子上承受的剪力＝8.1536N，材料45＃τmax＝ 4/3 (Q)/(qτR2) ＝ 4/3 (8.1536N)/(τ×52×10-6m2) ＝0.13849443×106N/m2τmax＝0.13849443N/mm2τ＝ (8.1536N)/(τ×52×10-6m2) ＝0.1038675×106N/m2D弹簧1、选NⅣ型园柱形扭转弹簧
2、材料50CrVA类别
〔τ〕＝580N/mm2、许用弯曲应力〔6〕b＝720N/mm2。剪切弹性模数G＝80000N/mm2拉压弹性模数E＝200000N/mm2，推荐硬度45-50HRC。此种材料是耐疲劳和抗冲击性能良好的弹簧钢3、选择C＝8，算出k1＝ (4c-1)/(4c-4) ＝ (32-1)/(32-4) ＝1.107 C＝D2/d，先选d＝1.5mm，D2＝8×1.5＝12mm T＝Fmax·D2/2＝61.1483×12/2＝366.8898N·mm
d′≥1.76mm园整d＝1.8mmD2＝Cd＝8×1.8＝14.4mm、D1＝D2-d＝14.4-1.8＝12.6mm D＝D2+d＝14.4+1.8＝16.2mm，弹簧指数C ，各圈之间的间隙φ1＝0.5mm、T＝61.1 483×14.4/2＝440.27N·mm、扭度φ＝90°。扭转刚度kT＝T/φ°＝440.27N·mm/90°＝4.892，扭转弹簧圈数n＝ (EIφ°)/(180TD2) ，E＝2×105N/mm2I＝πd4/64＝π×1.84/64＝π0.164mm4φ°＝90° T＝440.27N·mm D2＝14.4mm代入n＝ (2×105N/mm2×π0.164mm4×90°)/(180×440.27N·mm×14.4mm) ＝8.12
9圈-有效圈数旋向右，α为弹簧的螺旋升角α＝5°-9°故COiα
1弹簧丝长度l＝ (πD2n)/(CO2α) +Lh＝ (π×14.4mm×9)/1 +Lh＝406.9mm+Lh扭转弹簧的轴向长度Ho＝n(d+]]>o)+HhHo＝9(1.8+0.5)+Hh＝20.7+Hh定扭转弹簧的轴向长度＝2Ho＝41mm，圈数＝2n＝18圈。每端死圈＝1.75。用25×25×3＝1875mm3。A3比重7.8g/cm3，重14.6g的熟铁块固定在弹簧上，或用4.8H，的轴向长度的弹簧n↑T↓E.磁放大器
1、即计算线圈绕组的尺寸，线的直径0.1mmCu，因为由声→电→磁力远远不够。设计一个线圈绕组，达到磁放大的目的，由FmaxAl＝61.1483N开始逆运算。
2、经磁放大的B≥ (FmaxAl)/(gv) ＝ (61.1483N)/(1.610-19×303.952m/s) ＝12.57×1017特斯拉 3、根据长直螺线管两端附近的磁感强度B＝ 1/2 uonIn＝2B/uoI＝2×12.57×1017特/4π×10-7N/安2×37.33545×102安n＝0.0000536×1025＝536×1018圈。长直载流螺线管内中P B＝uonI n＝B/uoI＝12.57×1017特/4π×10-7N/安2×37.33545×102安n＝268×1018圈4、空心载流环形螺线管内的磁场根据安培环路定律∮lB·dl＝B·2πR＝uoNIR＝ (uoNI)/(2πB) ＝ (4π×10-7N/安2×268×1018×37.33545×102安)/(2π×12.57×1017特) ＝1592028.7×10-7m R＝0.159m＝159mmF图3是一根轴穿过铝杆的2-φ12孔，与孔内的铜衬套2-φ10有活动配合;铜衬套与φ12孔是过渡配合;再用油毡圈或轴承装上去，(平面轴承)，目的是保证铝杆在轴上能自由转动。而两端面没有
损;再装上垫片，用螺帽压紧，使铝杆不发生串动;在轴与孔，平面轴承，油毡圈上必须定期加润滑油。-支承活动架与已有技术相比的优点或积极效果1、在偏辟的地方实行现代化2、减少交通事故、安全3、声、电、弹自动控制4、不用外加电源5、节约人员
权利要求
1.一种铁道公路交叉道口自动道口档，由档杆、弹簧及声电变换装置组成，其特征在于声电变换装置包括叉指换能器、声表面波卷积/相关器。
2.如权利要求1中所述的道口档，其特征在于铝杆与弹簧装置及其与声电变换装置以下述方法连接，
弹簧和铝杆连结在一起。
3.火车在离道口600m处，必须呜笛，最好在距600m处有个呜笛标记。
4.火车呜笛的频率必须是500HZ
5.火车的速度必须Vt＝20m/s
6.在呜笛后5s内必须落杆完毕
7.必须定期检查各部件
8.定期润滑
全文摘要
利用火车呜笛的频率。速度，经声电变换装置，计算出电流，产生磁场力、经过放大；把弹簧吸引过来，从而使杆落下，火车驶过，声音没有了、电流、磁场力也就消失了，弹簧回弹，从而使杆竖起，利用声电变换装置挖制，在偏辟的地方起到自动挡道的作用，可以减少交通事故，确保安全。
文档编号B61L29/22GK1034338SQ8810024
公开日1989年8月2日 申请日期1988年1月18日 优先权日1988年1月18日
发明者赏宝荣, 赏宝琛, 俞桂兰, 赏宝玮, 于崇勋, 赏星云, 赏星耀 申请人:赏宝荣