专利名称：铁路道口用的列车测速定时预报装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属自动控制报警技术，它具体涉及铁路上用的一种信号报警装置的结构。
在铁路与公路相交的道口都要设置列车到达前的预报信号装置，以保证铁路运营安全，其信号的报出比列车到达道口的超前量不得少于40秒，也不得超过90秒，目前列车到达道口的信号预报装置对列车的行进速度在60～80公里/小时范围内是能适应的，为了提高效率目前部分列车的速度较以前有大幅度的提高，原来的信号预报装置对于部分较高速度的列车无法适应，不得已的措施则是投入大量人力在道口值班，从而形成封闭式的道口。今后高速的列车逐渐增多，列车的速度将提高到180～200公里/小时甚至更高，但高速车和低速车的同时存在还会延续一段较长的时间，此种矛盾急待解决。
本实用新型的目的在于提供一种新型的信号装置，它能适应于高速车与低速车同时并存，并能在列车到这道口前作出均衡准确预报，以保证列车的绝对安全。
按如上构思，本方案所提供的铁路道口用的列车测速定时预报装置是一种由单片机自动控制的信号装置，其具体的特征是它的电路由单片机部分、传感器、驱动电路、故障检测部分所组成，其单片机部分包括CPU块、由陶瓷晶体A1和电容C1、C2构成的时钟振荡器、及输入拔码器IC4，其驱动电路采用光电开关控制，它的传感器由传感元件、开关管及施密特电路块搭成，其故障检测部分包括传感器故障检测器、自检和系统故障检测，传感器故障检测器由分压器及比较器搭成，其系统故障检测是由延时电路块IC5及外围件搭成。
在本方案中的传感器的传感元件为电磁传感式，它有两个传感元件，使用时按装在路轨的一侧，其间隔为1米或2米。它的传感器的电路是传感元件中的线圈的一端接地，另一端经电阻R15接电源的正极Vdd同时接开关管N1的基极，开关管的发射极接地，集电极经电阻R5接正极Vdd同时接施密特整形电路的输入端，其输出端接单片机的输入端17脚，另一传感器的电路与之相同，其整形后的信号输入到单片机的输入端18脚。其故障检测部分的传感器故障检测器设有两个，为检测TUN1传感器故障的比较器IC3A的两个输入端4、5脚分别接两个分压器的中点，其中5脚同时接开关管的基极并经电阻R15接电源的正极Vdd，比较器的3脚接正极Vdd，12脚接负极Vss，比较器的输出端接CPU的7脚，为检测TUN2传感器的故障检测器的电路与前者相同，其比较器IC3B的输出端接CPU的8脚。它的系统故障检测器的延时电路块IC5的1、2脚经电阻R18接正极Vcc，同时经电容C3接地，4脚经电阻R19接正极Vcc，6脚经电容C19接地同时经电阻R17与4脚共同接CPU的6脚，延时电路块IC5的5脚接CPU的13脚，其3脚经电容C5接地。它的先电开关为并列的4个，各驱动端的发光管的一端分别接CPU的4个输出端10脚、11脚、12脚、13脚，另一端接地，被驱动端各光敏管的基极共同接CPU的3脚，各发射极接地，从各集电极输出4种开关信号。
采用本方案能体现如下的优越性①该铁路道口用的列车测速定时预报装置是由单片机作成数字控制的自动化信号装置，各项功能的运行都靠存储在单片机内的软件程序来控制，它具有测速的功能，将两个传感元件按一定的距离装在路轨的一侧，单片机将两传感器传来信号的时间差，经计算确定列车的运行速度，再按传感器到道口的距离确定其预报信号的延持时间，该装置既能准确预报信号，还具有对参差不齐且差距较大的车速有广泛的适应性；②它能报出四种信号，即列车到达的预报信号；传感器的故障报警；自检故障报警和系统失效报警，它的设计思想优越且措施完备，因此本装置能可靠地长期稳定工作；③它采用了耗电量极小的PIC系列单片机作中心控制，其耗电量为微安级，因此用光电池作能源就能满足工作要求；④它的结构简单、成本低、便于批量制造推广使用。
图1是本方案铁路道口用的列车测速定时预报装置的逻辑图。
图2是本方案的单片机部分的电原理图。
图3、图4是两个传感器电路及传感器检测电路的电原理图。
图5是驱动部分的电原理图。
图6是单片机故障检测部分的电原理图。
现结合
本方案的实施例。该铁路道口用的列车测速定时预报装置是以单片机为核心、用存储在内部的软件推动的一种数字控制的自动化信号装置，它的单片机IC1采用PIC16C84，它有陶瓷晶体A1和电容C1、C2构成的时钟振荡器，还有输入用的拨码器IC4，采用SP-DIP4。它的传感器电路中设有两个传感元件TUN1、TUN2，传感元件线圈的一端接地，另一端经电阻R15接电源正极Vdd和开关管的基极，开关管的发射极接地，其集电极经电阻R5接正极Vdd，并输出到整形电路，它的整形电路IC2A、IC2B采用施密特块40106，其输出端分别接单片机CPU的17脚和18脚。它的传感器故障检测电路也包括了面向TUN1和TUN2的两个部分，它使用了比较器IC3A和IC3B，比较器的两个输入端分别接两个分压器的中点，其正输入端还与开关管的基极相接，两比较器的输出端分别接入CPU的7脚和8脚。它的系统故障检测器IC5采用了延时电路块7556，它的4脚经电阻R19接电源正极Vcc，1、2脚经电阻R18接正极Vcc，同时经电容C3接地，6脚经电容C19接地，还经电阻R17与4脚共同接CPU的6脚，其5脚接CPU的13脚，其3脚经电容C5接地。
使用时，将两传感元件装置在路轨的一侧，两者之间的距离为1米或2米，传感元件与道口的距离为3000米，列车通过时两传感元件都将感受到的信号传给单片机，单片机按两信号的时间差和它之间的距离可算出列车的行进速度，再按传感元件到道口的距离算出报出信号的延时量，作出均衡准确的信号预报。平时传感器线圈的阻抗小，使得A点的电位低，开关管不导通，整形电路施密特块的输入端1脚处于高电位，经整形电路后的输出非后为低电位，送入单片机的CPU，此时的CPU不发出预报信号；当列车经过时，线圈的阻抗加大，使A点的电位提高，开关管导通，使施密特块的输入端的电位降低，它的输出端经非后输出为高电位，送入单片机的CPU，此时发出一个开关信号驱动光电开关，光电开关输出一个列车到达的预报信号OUT1。本系统为了能够长期稳定地工作，它设置了各方面故障的自动检测，若出现故障能及时的给出报警信号。首先，它设有传感器的故障检测，传感元件给开关管送去感受信号的同时，也将其传给比较器的输入极，正常时比较器的输出极输出高电平，当传感器断路时，比较器的输出变为低电平，则单片机发出一个信号，经光电开关送出一OUT2的传感器故障的信号。本装置设有自检系统，单片机定时发出一个信号，如一分钟，经输出电路输出，在OUT3上能得到信号说明工作正常，当收不到该固定信号时，表明系统已不再工作，将出现电源断路、装置损坏甚至设备丢失等情况。本装置还设有系统故障检测，单片机定时每30秒发出一个复位的脉冲信号，经6脚输入到IC5延时电路块7556的6脚，若IC5的6脚能按时收到此信号，则在5脚上处于高电位，若6脚不能收到这一固定信号时，表明该系统已不再工作，此时5脚的低电位输入CPU后则发出单片机出现系统故障的OUT4信号显示。由于该装置采用了耗电量很小的单片机，因此用光电池作能源就能满足工作要求。它的自动检测故障的措施考虑全面，必然能使工作的准确性得到保证。
本方案的试制样品经过试运行证明它具有功能稳定、工作可靠、结构简单制造成本低的特点，便于批量制造和推广使用。
权利要求1.一种铁路道口用的列车测速定时预报装置，其特征是它的电路由单片机部分、传感器、驱动电路、故障检测部分所组成，其单片机部分包括CPU块、由陶瓷晶体A1和电容C1、C2构成的时钟振荡器、及输入拔码器IC4，其驱动电路采用光电开关控制，它的传感器由传感元件、开关管及施密特整形电路块搭成，其故障检测部分包括传感器故障检测、自检和系统故障检测，传感器故障检测由分压器及比较器搭成，其系统故障检测是由延时电路块IC5及外围件搭成。
2.按照权利要求1所述的列车测速定时预报装置，其特征是它的传感器的传感元件为电磁传感式，它有两个传感元件，使用时按装在路轨的一侧，其间隔为1或2米。
3.按照权利要求1所述的列车测速定时预报装置，其特征是它的传感器的电路是传感元件中的线圈的一端接地，另一端经电阻R15接电源的正极Vdd同时接开关管N1的基极，开关管的发射极接地，集电极经电阻R5接正极Vdd同时接施密特整形电路的输入端，其输出端接单片机的输入端17脚，另一套传感器的电路与之相同，其整形后的信号输入到单片机的输入端18脚。
4.按照权利要求1所述的列车测速定时预报装置，其特征是它的传感器故障检测器设有两个，为检测TUN1传感器故障的比较器的两个输入端4、5脚分别接两个分压器的中点，其中5脚同时接开关管的基极并经电阻R15接电源的正极Vdd，比较器的3脚接正极Vdd，12脚接负极Vss，比较器的输出端接CPU的7脚，为检测TUN2传感器故障的检测器的电路与前者相同，其输出端接CPU的8脚。
5.按照权利要求1所述的列车测速定时预报装置，其特征是它的系统的故障检测器IC5的延时电路块的1、2脚经电阻R18接正极Vcc，同时经电容C3接地，4脚经电阻接正极Vcc，6脚经电容C19接地同时经电阻R17与4脚共同接CPU的6脚，延时电路块的5脚接CPU的13脚，其3脚经电容C5接地。
6.按照权利要求1所述的列车测速定时预报装置，其特征是它的光电开关为并列的4个，各驱动端的发光管的一端分别接CPU的4个输出端10脚、11脚、12脚、13脚，另一端接地，被驱动端各光敏管的基极共同接CPU的3脚，各发射极接地，从各集电极输出4种开关信号。
专利摘要本实用新型属自动控制的报警技术。为克服原有的铁道道口的预报装置不能适应目前出现的高速列车的预报问题特提出本方案。本装置是由单片机部分、传感器、驱动器、及故障检测部分所组成。它有两个传感元件,安装在路轨的同一侧并有一定的间距,列车经过时利用所得到的两传感器信号的时间差可测出列车的速度,再根据传感器与单片机的距离算出需要的延时量,能作出准确的预报。它具有多种自身的故障检测,因此它有性能好工作稳定可靠的特点。
文档编号G08G1/097GK2297760SQ9721184
公开日1998年11月18日 申请日期1997年2月28日 优先权日1997年2月28日
发明者赵啸, 郝向晨, 张世强 申请人:天津开发区长庆工贸有限公司