专利名称：窄脉冲轨道电路设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于铁路无交流电源或无可靠交流电源车站以及铁路与公路平交道口的接近区段防止有车线接车及压标检查设备。
申请号为85203407的中国专利，公开了一种用于单线道口信号使用的应答式脉冲轨道电路设备，它与一般轨道电路不同，是一种利用钢轨线路发送与反射脉冲信号的轨道电路，具有集中供电和节省电缆的优点，但是在站内多股道使用时，有严重的邻近线干扰，不能导向安全，很难达到一次调整的要求，且工作电压较高，功耗较大，不适合于在无交流电源车站使用，特别不适合于有多股道的车站使用。
本发明的目的是提供一种供电集中，耗电少，抗干扰性能强，防雷性能好，可用于站内多股道的轨道电路设备。
本发明是这样实现的由脉冲的发送和接收设备、轨道继电器、发送电容，传输防雷系统和钢轨线路组成轨道电路设备，发送和接收设备由时序分配器、发送接收控制电路、充电电路、发送开关、发送防雷系统、接收防雷系统、脉冲整形电路、接收控制开关、脉冲存储电容以及轨道继电器驱动电路组成。在发送端，在时序分配器的时钟信号作用下，发送接收控制电路控制充电电路和发送开关交替工作，使发送电容每秒钟充放电各一次，发送电容的放电电流通过发送防雷系统，形成毫秒级单极窄脉冲信号，有效脉宽约为3～5ms，向钢轨线路发送。时序分配器的时钟信号为十路时分制的时钟信号，分别控制不同的股道及压标检查区段轨道电路，在接收端，从钢轨线路发送来的窄脉冲信号经过接收防雷系统传输给脉冲整形电路，脉冲整形电路为下降沿触发，将接收到的脉冲信号分两路进行整形、存储，整形后的脉冲信号为脉宽25ms的矩形脉冲，其与发送来的窄脉冲信号前沿相比，有一约为3～5ms的时间延迟，整形后的矩形脉冲信号通过接收控制开关给脉冲存储电容充电。发送接收控制电路在打开发送开关的同时，也打开接收控制开关，时间为10ms，由于从整形电路输出的矩形脉冲有-3～5ms的时间延迟，故在接收控制开关打开的10ms内，脉冲存储电容将先放电，然后充电，与脉冲存储电容器相连的轨道继电器驱动电路的输入端将有一电压下沿降，通过轨道继电器驱动电路使轨道继电器吸起。
当轨道电路工作在调整态时，即无车状态时，由于每秒发送一个脉冲，在接收控制开关打开的10ms时间内，脉冲存储电容器将先放电，后充电，使每秒钟内轨道继电器驱动电路的输入端都有一个电压下降沿，使轨道继电器处于吸起状态，表示股道空闲。
当轨道电路处于分路状态时，即钢轨线路上有车分流时，则脉冲整形电路的输入端接收到的脉冲信号幅值低于脉冲整形电路的触发值，其输出端无脉冲信号输出，脉冲存储电容器上无电荷，轨道继电器驱动电路不工作，轨道继电器落下，表示股道被占用。
本发明相比现有技术具有以下优点1、可以有效地抗车电干扰。脉冲整形电路将接收到的幅值大于其触发值的脉冲信号整形为25ms的矩形脉冲，当接收到周期小于25ms且幅值大于其触发值的脉冲信号时，脉冲整形电路将一直处于暂稳态，其输出为恒定的高电平，则脉冲存储电容器无法放电，轨道继电器落下，车电干扰为连续的交流电，其频率为工频(50Hz)或工频的整数倍，其周期均低于25ms，即使其幅值大于脉冲整形电路的触发值时，也只能使轨道继电器落下，导向安全。
2、可以有效地抗离散和相邻股道的脉冲信号干扰。发送接收控制电路控制接收控制开关，每秒开关一次，开门时间为10ms，接收到的脉冲信号要能使轨道继电器工作，除必须满足幅值要求以外，还必须满足以下条件，首先脉冲信号的频率要与接收控制开关频率相同，且每个脉冲信号的下降沿，即脉冲整形电路输出的矩形脉冲的前沿，只能在接收控制开关开门的10ms内，其次，脉冲信号的频率要与接收开关频率相同，且每个脉冲下降沿对应时刻只能在接收控制开关开门时刻前10ms至25ms以内。对于离散的干扰脉冲信号，是很难符合上述条件的，对于相邻股道，由于各股道的轨道电路是分时工作的，邻股道的脉冲信号与本股道的接收控制开关的开门时间相差100ms，两者均不会干扰本股道轨道电路的工常工作。
3、具有防雷击能力。由于采用了发送和接收多级防雷系统，有很好的防雷击能力。
图1为本发明原理框2为本发明时序分配器电原理3为本发明发送接收系统电原理4为本发明发送及接收防雷系统电原理5为本发明在线路上的布置图现结合附图进一步说明本发明参见图1，在时序分配器1的时钟信号作用下，发送接收控制电路2控制充电电路4和发送开关5交替工作，使发送电容器3每秒钟充放电各一次，通过发送防雷系统6向钢轨线路7发送窄脉冲信号;由钢轨线路7发送来的窄脉冲信号通过接收防雷系统8传输给脉冲整形电路9，窄脉冲信号经脉冲整形电路9整形为矩形脉冲，脉宽为25ms，整形后的脉冲信号前沿与发送来的窄脉冲信号的前沿相比，有约3～5ms的延迟，发送接收控制电路2在打开发送开关5发送脉冲的同时，也打开接收控制开关10，时间为10ms;在接收控制开关打开的10ms内，对于非第一个脉冲的情况，脉冲存储电容器11将先迅即对地放电，然后又被从脉冲整形电路9传来的通过接收控制开关10的矩形脉冲迅即充电，在脉冲存储电容11放电的瞬间，轨道继电器驱动电路12的输入端将有一电压下降沿，使轨道继电器驱动电路12工作，轨道继电器13吸起。当钢轨线路7上有车分流时，则脉冲整形电路9输入端接收到的脉冲信号幅值小于其触发值，无脉冲信号输出，脉冲存储电容器11上无电荷，轨道继电器驱动电路12不工作，轨道继电器13落下。
参见图2，由多谐振荡器14和计数/分配器15构成时序分配器1，多谐振荡器14为时序分配器1的振荡源，从其管脚16输出周期为100ms的矩形脉冲，计数/分配器15为十进制的，对从其管脚17输入的脉冲进行计数，并在其管脚18、19、20、21、22、23、24、25、26、27依次输出脉宽为100ms的矩形脉冲，周而复始，形成十路时分制的时钟信号，分别控制不同的股道及压标检查区段轨道电路。
参见图3，由双单稳态触发器29及与之相连的电阻30、31，电容32、33构成发送接收控制电路2，从时序分配器1传来的时钟信号从28处传入，各单稳态触发器为下降沿触发，当管脚34、35未接收到时钟信号的下降沿时，双单稳态触发器29处于稳态，管脚37、38输出为低电平，管脚36输出为高电平，当管脚34、35接收到时钟信号的下降沿，双单稳态触发器29处于暂稳态，管脚37、38输出为高电平，管脚36输出为低电平，双单稳态触发器29处于暂稳态的时间由与之相连的电阻30、31，电容32、33的数值来决定。
参见图3，由三极管39、40及与之相连的电阻构成充电电路4，由三极管41、42构成发送开关5，它们分别与发送接收控制开关2相连。当管脚37输出为低电平，管脚36输出为高电平时，三极管41、42截止，三极管39、40导通，电源通过三极管40给发送电容3充电，当管脚36输出为低电平，管脚37输出为高电平时，三极管39、40截止，三极管41、42导通，发送电容3上的电荷通过发送防雷系统6对地放电，形成窄脉冲信号，输出端A、A′与发送防雷系统6相连。
参见图3，由二极管43、电阻44、45、双单稳态触发器46以及与之相连的电阻47、48、电容49、50构成脉冲整形电路9，二极管43对从输入端B、B′发送来的窄脉冲起限幅作用，消除负脉冲，电阻44、45为分压电阻，起采样作用，接收到的脉冲信号分两路进行整形、存储。当双单稳态触发器46的管脚51、52无脉冲信号输入或有脉冲信号输入但幅值达不到其触发值时，则双单稳态触发器46处于稳态，其管脚53、54输出为低电平，当有幅值达到或超过双单稳态触发器46的触发值的脉冲输入其管脚51、52时，其处于暂稳态，管脚53、54输出为高电平。双单稳态触发器46处于暂稳态的时间由与之相连的电阻47、48，电容49、50来决定，时间为25ms至40ms。双单稳态触发器46为下降沿触发。
参见图3，由四双向模拟开关55构成接收控制开关10，由电容64、65构成脉冲存储电容器11。四双向模拟开关55分成两路，每路由两个模拟开关串联起来作一个用，当其控制输入端57、58、59、60均为高电平时，管脚60与62、61与63接通，允许接收，接收时间为10ms，此时，电容64、65将放电，若放电后有脉冲信号从管脚60、61输入，则电容64、65将被充电。
参见图3，由双单稳态触发器66、与之相连的电阻67、68，电容69、70，三极管71、72，电容73、74，二极管75、76组成轨道继电器驱动电路12，当轨道电路工作在分路状态时，脉冲存储电容器64、65上无电荷放电，双单稳态触发器66一直处于稳态，管脚77、78输出为低电平，管脚79、80输出为高电平，此时，三极管71截止，三极管72导通，电容73上的电荷经三极管72、轨道继电器13、二极管76放电，电荷放完后，轨道继电器13落下。当轨道处于调整态时，脉冲存储电容器64、65每秒钟充放电各一次，双单稳态触发器66每秒有一个暂稳态。当其处于暂稳态时，管脚77、78输出为高电平，管脚79、80输出为低电平，此时，三极管71导通，三极管72截止，电源通过三极管71、电容73、二极管75回路给电容73充电;当其处于稳态时，电容73放电，使轨道继电器13吸起。电容73在放电的同时，给电容74充电。双单稳态触发器处于暂稳态的时间由与之相连的电阻67、68，电容69、70来决定，时间约为40ms，因这个时间很短，且有电容74上的放电电容维持，轨道继电器不会落下。所以当轨道处于调整态时，轨道继电器13将一直保持吸起。
参见图4，由发送变压器81、发送防雷变压器82、接收防雷变压器83、防雷单元84、85、86、87、88、89、90、91、导线92组成传输防雷系统。
参见图5，以三股道为例说明本发明在线路上的布置情况，时序分配器1、发送接收控制电路2、发送电容器3、充电电路4、发送开关5、脉冲整形电路9、接收控制开关10、脉冲存储电容11、轨道继电器驱动电路12、轨道继电器13、以及发送变压器81、防雷单元84、85、90、91均分布在发送接收系统箱93内，发送防雷变压器82、防雷单元86、87安装在发送端接线盒94内，接收防雷变压器83、防雷单元88、89安装在接收端接线盒95内，发送端接线盒94和接收端接线盒95与发送接收系统箱93以及与钢轨线路7均以导线92连接。
下面为本发明的一个具体实施例。
多谐振荡器14、计数/分配器15、双单稳态触发器29、46、66、四双向模拟开关55均采用CMOS(互补金属氧化物半导体)集成电路，型号分别为NE555、CD4017、CD4098、CD4098、CD4066、CD4098，防雷单元85、86、87、88、89、90型号均为ULD1-B，防雷单元91型号为ULW，防雷单元84由一个压敏电阻和一个瞬态二极管并联而成。
权利要求
1.一种利用钢轨线路传输脉冲信号的轨道电路设备，由脉冲的发送和接收设备、轨道继电器、发送电容和钢轨线路组成，其特征在于时序分配器、发送接收控制电路、脉冲整形电路、双向模拟开关、轨道继电器驱动电路均采用互补金属氧化物半导体集成电路，在时序分配器的时钟信号作用下，发送接收控制电路控制充电电路和发送开关交替工作，使发送电容器定时充放电；发送电容器放电电流通过多级发送防雷系统，并形成脉宽为毫秒级单极有效窄脉冲信号。
2.按权利要求1所述的轨道电路设备，其特征在于时序分配器由多谐振荡器和计数/分配器组成，由计数/分配器多个输出端依次输出脉宽与多谐振荡器振荡周期相同的矩形脉冲，形成多路时分制的时钟信号。
3.按权利要求1所述的轨道电路设备，其特征在于发送接收控制电路由单稳触发器构成，处于稳态时，发送电容器充电;处于暂稳态时，发送电容器放电，发送窄脉冲。
4.按权利要求1所述的轨道电路设备，其特征在于脉冲整形电路通过二极管、电阻构成的限幅电路和双单稳态触发器将接收到的脉冲信号分两路进行整形存储。
5.按权利要求1所述的轨道电路设备，其特征在于钢轨与电路之间采用防雷变压器隔离及采用多级防雷组合保护。
全文摘要
本发明涉及一种用于铁路无交流电源或无可靠交流电源车站以及铁路与公路平交道口接近区段防止有车线接车及压标检查设备，由脉冲的发送和接收设备、轨道继电器、发送电容、传输防雷系统和钢轨线路组成，采用有效脉宽为约5ms的窄脉冲信号，每秒发送一个，具有省电、设备集中，传输特性和分路特性优良，抗干扰能力强，防雷击性能好等特点。
文档编号B61L1/18GK1061002SQ90108730
公开日1992年5月13日 申请日期1990年10月31日 优先权日1990年10月31日
发明者曾庆因, 卢秉谦, 苏文友, 黄友谊, 柯宝中, 刘增钰, 戴善怀, 陈玉金, 吴绍广, 何志坚 申请人:柳州铁路局科学技术研究所, 郑州铁路局西安科学技术研究所, 北方交通大学