铁路营业线施工安全防护报警系统的制作方法

本实用新型涉及一种铁路营业线桥梁下穿等重大工程施工作业场地中的数字式全自动无线预报系统，尤其是一种铁路营业线施工安全防护报警系统。

背景技术：

铁路营业线施工安全防护报警系统铁路营业线桥梁下穿等重大工程施工作业场地中主要起到当列车即将进入施工区域时进行即使报警的作用。

目前实现列车接近的预警的技术手段有2种：

1.利用车载GPS设备获取列车位置信息，并将该信息以广播形式无线发送给地面报警设备，地面报警设备接到列车的位置信息后，实时计算列车距本设备之间的距离，当距离小于设定的预警距离时报警；其结构方式虽然是目前正被大面积试验推广的一款设备，但是该预警设备属于小功率便携设备，警示对象一般是携带者本人，而且该设备在恶劣天气，桥遂里穿行时信号不稳定，适用场地受到制约。

2.利用既有的微机连锁设备跟踪列车运行的位置信息，当列车接近预设的轨道报警区段时，以无线或有线的方式向报警设备发送列车位置信息预警；其结构方式利用既有的微机连锁设备跟踪列车运行的位置信息并对特定地点预警，需要加装与既有微机连锁设备连接的接口设备，需编制接口程序提取指定线路上列车的运行状态，安装设备时有部门之间协同配合的可操作性问题，而且接口设备电器故障有危害微机连锁设备正常运行的风险。

因此，有鉴于常见的先前技术有上述缺点，发明人针对前述缺点研究改进之道，终于有本实用新型的产生。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种提高使用效果和寿命的铁路营业线施工安全防护报警系统。

本实用新型所设计的铁路营业线施工安全防护报警系统，其具体包括：

若干个套卡于钢轨上的磁电传感器；

一个用于传输并转化磁电传感器产生的感应信号的传感器信号接口模块；

至少一个用于对检测到的来车信号进行实时报警的报警主机；

一个用于无线传输的无线模块一；

一个用于处理并识别经传感器信号接口模块转化后的感应信号的单片机一；

一个用于设置分机地址的地址拨码开关；

一个用于将太阳能转换为配套的电压给单片机供电的太阳能储能供电模块；

磁电传感器与传感器信号接口模块信号传输连接，传感器信号接口模块、太阳能储能供电模块、地址拨码开关和无线模块一均与单片机一信号传输连接，无线模块一与报警主机连接。

进一步优选，地址拨码开关通过电阻进行接地连接。

进一步优选，传感器信号接口模块包括前级放大电路、二阶低通滤波电路、二极管、信号变换模块和连接插件，磁电传感器与前级放大电路连接，前级放大电路与二阶低通滤波电路连接，二阶低通滤波电路与二极管连接，二极管与信号变换模块连接，信号变换模块与连接插件连接。

进一步优选，前级放大电路包括电阻一、电阻二、电阻三和运算放大器一，电阻一和电阻二并联连接于磁电传感器和运算放大器一之间，电阻三与运算放大器一并联。

进一步优选，二阶低通滤波电路包括电阻四、电阻五、电容一、电容二和运算放大器二，电阻四、电阻五串联连接于运算放大器一和运算放大器二之间，电容一同时与电阻五和运算放大器二并联，电容二并联于电阻五和运算放大器二之间，且运算放大器二与二极管串联连接。

进一步优选，信号变换模块包括电阻六、电阻七、电阻八和三极管，电阻六和电阻八分别与三极管连接，连接插件和电阻七并联连接于三极管上，且连接插件与单片机一连接，电阻六与二极管串联连接。

进一步优选，包括报警主机包括无线模块二、单片机二、播放器、音频功放模块、电阻九和喇叭，播放器、无线模块二均与单片机二连接，喇叭、播放器和电阻九与音频功放模块连接，且无线模块一与无线模块二匹配对接。

进一步优选，单片机一和单片机二均采用STM32RBT MCU嵌入式单片机。

本实用新型所设计的铁路营业线施工安全防护报警系统，其结构主要适应大型作业场地的预警设备；在白天施工的情况下会发出报警，而对于晚上则停止预警工作，具有防止扰民的功能；以太阳能供电的低压供电方式，起到节约能源的作用，并且语音报警内容的可进行选择，报警时间和距离均可调控确定，可以转场使用，且功能较为多样化。

另外，针对铁路营业线施工作业场地占线距离长，施工作业人员多、作业机械都是大型施工设备噪音大、搬移困难等特点设计的一款报警语音功率大、预警距离长、报警时间可控且设备自身采用双机设备措施以保证全天候全施工时段可靠报警的安全预警设备，从而体现了双机设备的必要性及处理，实现铁路营业线桥梁下穿等重大工程施工作业场地提供800-3000米距离范围的安全防护预警，有效的消除铁路施工安全的安全隐患。

附图说明

图1是实施例1的整体结构立体图；

图2是实施例1的传感器信号接口模块的结构示意图；

图3是实施例1的报警主机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1-图3所示，本实施例所描述的铁路营业线施工安全防护报警系统，其具体包括：

若干个套卡于钢轨上的磁电传感器1；通过检测车轮对磁电传感器1产生的磁场扰动，在传感器内部固件上绕制的电感线圈上获得感应信号；

一个用于传输并转化磁电传感器1产生的感应信号的传感器信号接口模块2；将感应信号进行滤波放大处理后转化为TTL脉冲信号；

至少一个用于对检测到的来车信号进行实时报警的报警主机10。

一个用于无线传输的无线模块一6；

一个用于处理并识别经传感器信号接口模块2转化后的感应信号的单片机一5；识别TTL脉冲信号界定钢轨上是否有来车；

一个用于设置分机地址的地址拨码开关4，地址拨码开关4通过电阻7进行接地连接；

一个用于将太阳能转换为配套的电压给单片机供电的太阳能储能供电模块3；

磁电传感器1与传感器信号接口模块3信号传输连接，传感器信号接口模块2、太阳能储能供电模块3、地址拨码开关4和无线模块一6均与单片机一5信号传输连接，无线模块一6与报警主机10连接。

本实施例中通过传感器信号接口模块2包括前级放大电路21、二阶低通滤波电路22、二极管23、信号变换模块24和连接插件25，磁电传感器1与前级放大电路21连接，前级放大电路21与二阶低通滤波电路22连接，二阶低通滤波电路22与二极管23连接，二极管23与信号变换模块24连接，信号变换模块24与连接插件25连接。其结构使得将磁电传感器1检测车轮而获得的感应信号，并将其感应信号进行滤波放大处理的效果更好，且速度更快，提升使用性能。

本实施例中通过前级放大电路21包括电阻一211、电阻二212、电阻三213和运算放大器一214，电阻一211和电阻二212并联连接于磁电传感器1和运算放大器一214之间，电阻三213与运算放大器一214并联。列车车轮经过磁电传感器1时产生的感应信号经该结构的前级放大电路21放大，且放大倍数为：电阻三/电阻一而得到倍数。

本实施例中通过二阶低通滤波电路22包括电阻四221、电阻五225、电容一223、电容二224和运算放大器二225，电阻四221、电阻五225串联连接于运算放大器一214和运算放大器二225之间，电容一223同时与电阻五222和运算放大器二225并联，电容二224并联于电阻五222和运算放大器二225之间，且运算放大器二225与二极管23串联连接。将放大后的感应信号输送至该结构的二阶低通滤波电路22中进行滤波处理，其结构滤波的性能和速度较好。

本实施例中通过信号变换模块24包括电阻六241、电阻七242、电阻八243和三极管244，电阻六241和电阻八243分别与三极管244连接，连接插件25和电阻七242并联连接于三极管244上，且连接插件25与单片机一5连接，电阻六241与二极管23串联连接。经滤波放大处理后的感应信号输出，经二极管23进行半波整流后通过该结构信号变换模块24转换为TTL脉冲信号，而脉冲信号经连接插件25输送至单片机一5进行识别。

本实施例中通过包括报警主机10包括无线模块二101、单片机二102、播放器103、音频功放模块104、电阻九105和喇叭106，播放器103、无线模块二101均与单片机二102连接，喇叭106、播放器103和电阻九105与音频功放模块104连接，且无线模块一6与无线模块二101匹配对接。其结构使得报警语音功率大、预警距离长、报警时间可控；并且语音报警内容的可进行选择，报警时间和距离均可调控确定。

本实施例中通过单片机一6和单片机二101均采用STM32RBT MCU嵌入式单片机。

工作原理：在距桥梁下穿工程工地800-3000米处的两边铁道旁分别安装一台本实施例结构所描述的来车检测发射分机，安装时，采取检测间隔一定距离安装的两个磁电传感器感应信号的先后次序，获取来车走行方向；该分机以不同的地址设置代表不同方向的检测配置，其中分机的地址设置通过地址拨码开关4一边并联后与电阻R一端连接，电阻R的另一端与数字地线相连，地址拨码开关另一边的端子分别连单片机一6的PCIO端口的PC0、PC1、PC2、PC3,以实现地址拨码开关4进行设置分机地址，然后再通过检测车轮对磁电传感器1产生的磁场扰动，在传感器内部固件上绕制的电感线圈上获得感应信号，其信号经过传感器信号接口模块2进行滤波放大处理后传输至单片机一5内，以界定是否有来车，从而识别是否来车以及来车方向信号；最后通过无线模块一6和无线模块二101的对接实现将来车以及来车方向信号的检测结构传输至报警主机10，报警主机10进行报警工作，其中通过太阳能储能供电模块3将太阳能转换为配套的电压给单片机一5供电。

另外，目前最高车速为350km/h，按机车的换长L为2.4,每节车厢车轮数N为6个计算，磁电传感器1上产生的频率小于25Hz,选择电阻和电容滤除高频干扰,以获得不失真的信号来源。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。