一种不用铺设电缆的铁路道口有线防护预警装置的制作方法

本实用新型涉及轨道交通安全防护预警技术领域，具体涉及一种不用铺设电缆的铁路道口有线防护预警装置。

背景技术：

截止2016年底中国铁路营业里程达12.4万公里，规模居世界第二位。我国铁路道口经过多年的投资发展有很多已经改造成立交道口，但由于资金有限，在边远地区、乡村、山区还存在大量的平交道口，为了保证当地群众的生命财产安全，需要在这些平交道口安装道口防护预警装置，当有火车即将到达时，通知道口看守人员关闭道口，禁止行人车辆通行。国家标准《GB 10494-1989铁路区间道口信号设备技术条件》对此已经有明确的规定。

目前，道口防护预警装置有有线控制和无线控制两种方式。有线控制以DX3型道口信号设备为代表，在区间安装闭路式道口控制器，在道口安装开路式道口控制器，由区间的闭路式道口控制器检测列车到达，通过深埋铺设在铁路边的控制电缆把列车到达信息传递给道口报警器，发出预警信息，列车通过道口以后，解除报警信息；无线控制方式在区间安装电感式接近开关检测列车到达，采用433MHz(或者其他频率)无线数传电台，把列车到达信息传递给道口报警器，发出预警信息，列车通过道口以后，解除报警信息。

有线道口防护预警装置虽然满足GB 10494-1989“故障-安全”原则，但存在着大量使用铜线、设备造价高、施工量大、维护困难、预警距离短、易受电气化铁路干扰等问题，尤其是不能满足铁路提速以后，需要大幅度延长预警距离的要求。无线道口防护预警装置，由于山体、隧道对无线信号传输的衰减、阻挡，造成预警距离短、信号传输不稳定、误报漏报等问题，区间设备取电困难；电感式接近开关对安装精度要求很高，列车震动以及工务道砟维护都会影响其安装位置，造成检测不可靠；也不满足GB 10494-1989“故障-安全”原则的要求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种不用铺设电缆的铁路道口有线防护预警装置，该预警装置不需要在铁路边深埋铺设控制电缆，施工安装简单，施工周期短，人工成本低，该预警装置还具有抗干扰性能强和安全预警距离长的特点。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：一种不用铺设电缆的铁路道口有线防护预警装置，包括防护预警装置、管理中心服务器和栏杆机，所述防护预警装置与管理中心服务器无线连接，所述防护预警装置与栏杆机电连接；其中，所述防护预警装置包括区间设备、道口设备和专用电缆，所述道口设备安装在道口值班室附近，所述区间设备安装在防护距离工作范围内的指定位置处，所述区间设备和道口设备分别通过专用电缆连接到铁路的两根钢轨上，所述区间设备和道口设备之间通过钢轨连接；

其中，所述区间设备包括第一CPU控制处理器、信号检测模块、信号发送模块和第一信号隔离模块；所述道口设备包括第二CPU控制处理器、检测信号预处理模块、信号接收模块和第二信号隔离模块；所述信号检测模块和第一信号隔离模块均与所述第一CPU控制处理器电连接，所述信号检测模块的输出端口通过所述信号发送模块与所述第一信号隔离模块的输入端连接，所述第一信号隔离模块的输出端通过专用电缆与所述铁路钢轨连接；所述第二信号隔离模块的输入端通过专用电缆与所述铁路钢轨连接，所述第二信号隔离模块的输出端与信号接收模块的输入端连接，所述信号接收模块的输出端与所述检测信号预处理模块的输入端相连，所述检测信号预处理模块和第二信号隔离模块均与所述第二CPU控制处理器电连接。所述第一CPU控制处理器、信号检测模块、信号发送模块、第一信号隔离模块、钢轨、第二信号隔离模块、信号接收模块、检测信号预处理模块和第二CPU控制处理器构成了防护预警装置的信号传输通路。

优选地，所述区间设备还包括第三信号隔离模块、受电电路和电源转换模块；所述道口设备还包括电源电路、送电电路和第四信号隔离模块，其中，所述电源电路分别与所述第二CPU控制处理器和送电电路的输入端连接，所述送电电路的输出端与第四信号隔离模块连接，所述第四信号隔离模块通过所述专用电缆与铁路钢轨连接；所述第三信号隔离模块通过所述专用电缆与铁路钢轨连接，所述第三信号隔离模块还与所述受电电路的输入端连接，所述受电电路的输出端与所述电源转换模块的输入端连接；所述电源电路输出50Hz或其它频率的交流电信号，并将该信号依次通过送电电路、第四信号隔离模块、钢轨、第三信号隔离模块和受电电路传送至所述电源转换模块。所述电源电路、送电电路、第四信号隔离模块、钢轨、第三信号隔离模块、受电电路和电源转换模块构成防护预警装置的电源通路。

优选地，所述第一信号隔离模块包括第一带阻滤波器、第一带通滤波器、第一泄漏电流监测电路和第一继电器，所述第一带阻滤波器的输入端与所述信号发送模块的输出端连接，所述第一带阻滤波器的输出端通过第一继电器与钢轨上的专用电缆连接，所述第一带通滤波器一端与第一泄漏电流监测电路相连，另一端与所述信号发送模块相连；

优选地，所述第二信号隔离模块包括第二带阻滤波器、第二带通滤波器、第二泄漏电流监测电路和第二继电器，所述第二带阻滤波器的输入端通过第二继电器与钢轨上的专用电缆连接，所述第二带阻滤波器的输出端与所述信号接收模块的输入端连接，所述第二带通滤波器一端与第二泄漏电流监测电路相连，另一端与所述信号接收模块相连。

优选地，所述信号检测模块包括信号调制电路和信号功率放大器，所述信号调制电路的输入端与第一CPU控制处理器电连接，所述信号调制电路的输出端与信号功率放大器的输入端电连接，所述信号功率放大器的输出端与信号发送各模块电连接。

优选地，所述信号发送模块包括第一变压器和第三带通滤波器，所述第一变压器的输入端与所述信号检测模块的输出端连接，所述第一变压器的输出端与第三带通滤波器的输入端相连，所述第三带通滤波器的输出端连接至所述第一信号隔离模块的输入端；所述信号接收模块包括第四带通滤波器和第二变压器，所述检测信号预处理模块包括解调/解码电路和信号接收放大电路，其中，所述第四带通滤波器的输入端与所述第二信号隔离模块的输出端相连，所述第四带通滤波器的输出端与第二变压器的输入端连接，所述第二变压器的输出端与信号接收放大电路的输入端连接，所述信号接收放大电路的输出端与解调/解码电路的输入端连接，所述解调/解码电路的输出端与所述第二CPU控制处理器相连。

优选地，所述区间设备中的电源转换模块包括充电锂电池、过充过放过流短路保护电路、DC/DC恒流恒压电路和AC/DC转换电路，其中，所述AC/DC转换电路的输入端与所述受电电路的输出端相连，所述AC/DC转换电路的输出端与DC/DC恒流恒压电路的输入端相连，所述DC/DC恒流恒压电路的输出端通过过充过放过流短路保护电路连接至充电锂电池，所述充电锂电池为第一CPU控制处理器供电。

优选地，所述道口设备中的电源电路包括稳压电源、充电电路、蓄电池和DC/AC转换电路，其中，所述稳压电源通过充电电路为蓄电池充电，所述蓄电池为道口设备中的第二CPU控制处理器、检测信号预处理模块、信号接收模块和第二信号隔离模块供电；所述蓄电池还与DC/AC转换电路相连接，完成将直流电转换成50Hz或其它频率的交流电，并通过钢轨传送给所述区间设备。

优选地，所述道口设备还包括声光报警模块，所述声光报警模块与所述第二CPU控制处理器电连接。

优选地，所述道口设备还包括存储模块，所述存储模块与所述第二CPU控制处理器电连接。

优选地，所述道口设备还包括无线数据传输模块，所述无线数据传输模块与所述第二CPU控制处理器电连接，所述无线数据传输模块能够将存储模块存储的数据信息传送至管理中心服务器上。(实施例中说明是4G数据传输模块)。

本实用新型采用以上技术方案，所述防护预警装置，包括防护预警装置、管理中心服务器和栏杆机，所述防护预警装置与管理中心服务器无线连接，所述防护预警装置与栏杆机电连接；其中，所述防护预警装置包括区间设备、道口设备和专用电缆，所述道口设备安装在道口值班室附近，所述区间设备安装在防护距离工作范围内的指定位置处，所述区间设备和道口设备分别通过专用电缆连接到铁路的两根钢轨上，所述区间设备和道口设备之间通过钢轨连接。

本实用新型通过将防护区段的两根钢轨复用，在区间设备端和道口设备端分别传送和接收电源以及检测信号，通过检测信号的有无判断是否有机车驶来，从而控制道口声光报警模块以及栏杆机。此外，本实用新型由于采用多种带通滤波器、带阻滤波器、隔离变压器以及频率选择等电路，有效地防止了机车牵引电流、轨道信号、雷电、高压放电等外部环境产生的干扰，大大提高了抗干扰性能，确保设备工作稳定可靠；也避免了本设备对轨道信号造成分流，不会出现“红光带”，可以防止本防护预警装置对轨道信号电路等其他铁路设施产生影响。在使用中，即使由于设备故障或者参数变化，造成轨道信号隔离度不好，有可能出现“红光带”时，本装置会自动退出钢轨电缆连接，不影响铁路信号安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型防护预警装置的工作原理示意图；

图2是本实用新型防护预警装置之防护预警装置的电路原理示意图。

图中：1、管理中心服务器；2、栏杆机；3、区间设备；4、道口设备；5、专用电缆；6、钢轨；7、第一CPU控制处理器；8、信号检测模块；9、信号发送模块；10、第一信号隔离模块；11、第二CPU控制处理器；12、检测信号预处理模块；13、信号接收模块；14、第二信号隔离模块；15、第三信号隔离模块；16、受电电路；17、电源转换模块；18、电源电路；19、送电电路；20、第四信号隔离模块；21、第一带阻滤波器；22、第一带通滤波器；23、第一泄漏电流监测电路；24、第一继电器；25、第二带阻滤波器；26、第二带通滤波器；27、第二泄漏电流监测电路；28、第二继电器；29、信号调制电路；30、信号功率放大器；31、第一变压器；32、第三带通滤波器；33、第四带通滤波器；34、第二变压器；35、解调/解码电路；36、信号接收放大电路；37、充电锂电池；38、过充过放过流短路保护电路；39、DC/DC恒流恒压电路；40、AC/DC转换电路；41、稳压电源；42、充电电路；43、蓄电池；44、DC/AC转换电路；45、声光报警模块；46、存储模块；47、无线数据传输模块；48、第三带阻滤波器；49、第六带通滤波器；50、第三泄漏电流监测电路；51、第三继电器；52、第三变压器；53、第五带通滤波器；54、第四带阻滤波器；55、第七带通滤波器；56、第四泄漏电流监测电路；57、第四继电器；58、第四变压器；59、第八带通滤波器；60、标准时间模块；61、LED显示屏按键。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种不用铺设电缆的铁路道口有线防护预警装置，包括防护预警装置、管理中心服务器1和栏杆机2，所述防护预警装置与管理中心服务器1无线连接，所述防护预警装置与栏杆机2电连接；其中，所述防护预警装置包括区间设备3、道口设备4和专用电缆5，所述道口设备4安装在道口值班室附近，所述区间设备3安装在防护距离工作范围内的任一位置处，所述区间设备3和道口设备4分别通过专用电缆5连接到铁路的两根钢轨6上，所述区间设备3和道口设备4之间通过钢轨6连接，所述防护距离可达5Km。

如图2所示，所述区间设备3包括第一CPU控制处理器7、信号检测模块8、信号发送模块9和第一信号隔离模块10，还包括第三信号隔离模块15、受电电路16和电源转换模块17；

所述第一CPU控制处理器7是区间设备3的控制核心，负责对其他模块发送指令，并对各个模块返回的状态信息进行处理；所述电源转换模块17复责把道口设备4传送过来的50Hz或其他频率的交流电源变换成直流稳压电源，并对充电锂电池37进行充电；所述受电电路16负责电源转换模块17与钢轨6之间的信号耦合、干扰隔离、阻抗匹配，避免电源信号与检测信号以及钢轨6上的轨道信号互相干扰；所述第三信号隔离模块15负责把电源信号和轨道信号隔离开来，避免受电电路16对轨道信号造成分流，而出现“红光带”；所述信号检测模块8负责产生检测信号；所述信号发送模块9负责与钢轨6之间的信号耦合、干扰隔离、阻抗匹配，避免检测信号与电源信号以及钢轨6上的轨道信号互相干扰；所述第一信号隔离模块10负责把检测信号和轨道信号隔离开来，避免检测信号对轨道信号造成分流，而出现“红光带”。

进一步地，所述第一信号隔离模块10包括第一带阻滤波器21、第一带通滤波器22、第一泄漏电流监测电路23和第一继电器24，所述第一带阻滤波器21的输入端与所述信号发送模块9的输出端连接，所述第一带阻滤波器21的输出端通过第一继电器24与钢轨6上的专用电缆5连接，所述第一带通滤波器22一端与第一泄漏电流监测电路23相连，另一端与所述信号发送模块9相连；

所述第三信号隔离模块15包括第三带阻滤波器48、第六带通滤波器49、第三泄漏电流监测电路50和第三继电器51，所述受电电路16包括第三变压器52和第五带通滤波器53。所述第三带阻滤波器48的输入端通过所述专用电缆5与钢轨6连接，所述第三继电器51设置在第三带阻滤波器48的输入端与钢轨6之间，所述第三带阻滤波器48的输出端与第五带通滤波器53的输入端连接，第五带通滤波器53的输出端连接至第三变压器52的输入端，所述第三变压器52的输出端与所述电源转换模块17相连，所述第六带通滤波器49一端与第三泄漏电流监测电路50相连，另一端连接至第五带通滤波器53的输出端。

优选地，所述信号检测模块8包括信号调制电路29和信号功率放大器30，所述信号调制电路29的输入端与第一CPU控制处理器7电连接，所述信号调制电路29的输出端与信号功率放大器30的输入端电连接，所述信号功率放大器30的输出端与信号发送各模块电连接。

具体地，所述信号发送模块9包括第一变压器31和第三带通滤波器32，所述第一变压器31的输入端与所述信号检测模块8的输出端连接，所述第一变压器31的输出端与第三带通滤波器32的输入端相连，所述第三带通滤波器32的输出端连接至所述第一信号隔离模块10的输入端。

可以理解的是，所述区间设备3中的电源转换模块17包括充电锂电池37、过充过放过流短路保护电路38、DC/DC恒流恒压电路39和AC/DC转换电路40，其中，所述AC/DC转换电路40的输入端与所述受电电路16的输出端相连，所述AC/DC转换电路40的输出端与DC/DC恒流恒压电路39的输入端相连，所述DC/DC恒流恒压电路39的输出端通过过充过放过流短路保护电路38连接至充电锂电池37，所述充电锂电池37为第一CPU控制处理器7供电。

需要说明的是，所述道口设备4包括第二CPU控制处理器11、检测信号预处理模块12、信号接收模块13和第二信号隔离模块14，还包括电源电路18、送电电路19和第四信号隔离模块20；

所述第二CPU控制处理器11是道口设备4的控制核心，负责对各个模块发送指令，并对各个模块返回的状态信息进行处理；所述电源电路18负责产生频率为50Hz或其他频率的交流电源信号，并对该信号进行功率放大；所述送电电路19负责电源模块与钢轨6之间的信号耦合、干扰隔离、阻抗匹配，避免电源信号与检测信号以及钢轨6上的轨道信号互相干扰；所述第四信号隔离模块20负责把电源信号和轨道信号隔离开来，避免送电电路19对轨道信号造成分流，而出现“红光带”；所述检测信号预处理模块12负责对区间设备3发送的检测信号进行解调、解码、识别；所述信号接收模块13负责将检测信号与钢轨6之间的信号耦合、干扰隔离、阻抗匹配，避免检测信号与电源信号以及钢轨6上的轨道信号互相干扰；所述第二信号隔离模块14负责把检测信号和轨道信号隔离开来，避免检测电路对轨道信号造成分流出现“红光带”。

需要说明的是，所述第二信号隔离模块14包括第二带阻滤波器25、第二带通滤波器26、第二泄漏电流监测电路27和第二继电器28，所述第二带阻滤波器25的输入端通过第二继电器28与钢轨6上的专用电缆5连接，所述第二带阻滤波器25的输出端与所述信号接收模块13的输入端连接，所述第二带通滤波器26一端与第二泄漏电流监测电路27相连，另一端与所述信号接收模块13相连；

所述第四信号隔离模块20包括第四带阻滤波器54、第八带通滤波器59、第四泄漏电流监测电路56和第四继电器57，所述送电电路19包括第四变压器58和第七带通滤波器55。所述第四变压器58的输入端与所述电源电路18的输出端相连，所述第四变压器58的输出端与第七带通滤波器55的输入端相连；所述第八带通滤波器59一端与第四泄漏电流监测电路56相连，另一端连接至第七带通滤波器55的输入端，所述第七带通滤波器55的输出端与第四带阻滤波器54的输入端连接，所述第四带阻滤波器54的输出端通过第四继电器57与钢轨6上的专用电缆5连接。

需要进一步说明的是，所述信号接收模块13包括第四带通滤波器33和第二变压器34，所述检测信号预处理模块12包括解调/解码电路35和信号接收放大电路36，其中，所述第四带通滤波器33的输入端与所述第二信号隔离模块14的输出端相连，所述第四带通滤波器33的输出端与第二变压器34的输入端连接，所述第二变压器34的输出端与信号接收放大电路36的输入端连接，所述信号接收放大电路36的输出端与解调/解码电路35的输入端连接，所述解调/解码电路35的输出端与所述第二CPU控制处理器11相连。

优选地，所述道口设备4中的电源电路18包括稳压电源41、充电电路42、蓄电池43和DC/AC转换电路44，其中，所述稳压电源41通过充电电路42为蓄电池43充电，所述蓄电池43为道口设备4中的第二CPU控制处理器11、检测信号预处理模块12、信号接收模块13和第二信号隔离模块14供电；所述蓄电池43还与DC/AC转换电路44相连接，完成将直流电转换成50Hz或其他频率的交流电，并通过钢轨6传送给所述区间设备3。

需要进一步补充说明的是，所述道口设备4还包括声光报警模块45和存储模块46，所述声光报警模块45和存储模块46分别与所述第二CPU控制处理器11电连接。当所述第二CPU控制处理器11判断出即将有机车通过时，所述声光报警模块45在第二CPU控制处理器11的控制下实现声光报警，提醒行人、车辆禁止通行，同时所述第二CPU控制处理器11控制栏杆机2关闭道口。

所述道口设备4还包括无线数据传输模块47(例如4G数据传输模块)，所述无线数据传输模块47与所述第二CPU控制处理器11电连接，所述无线数据传输模块47能够将存储模块46存储的数据信息传送至管理中心服务器1上。

此外，所述第一CPU控制处理器7和第二CPU控制处理器11均分别连接有标准时间模块60和LED显示屏按键61。

为了提高信号检测的可靠性，检测信号可以是双音频正弦波，也可以是编码调制正弦波(调频、调幅或调相)，通过道口设备4的解调/解码电路35还原出检测信号的特征来完成检测。同时通过CPU串口控制检测信号的编码调制，把区间设备3的状态参数、故障信息、运行记录通过钢轨6这根导线以串口通信的方式发送给道口设备4，道口设备4中的第二CPU控制处理器11对数据进行处理的同时将这些信息保存在存储模块46中，并通过4G数据传输模块发送给管理中心服务器1，管理中心可以远程查看区间设备3、道口设备4的运行状态、健康状况，可以对设备潜在的故障提前预判、提早处理，防患于未然，进一步提高设备的安全性和可靠性。

本实用新型采用以上技术方案，满足GB 10494-1989“故障-安全”原则，无论是道口设备4损坏、区间设备3损坏、钢轨6连接电缆脱脱落、断裂、钢轨6断轨、区间设备3没有电，还是设备退出钢轨6电缆连接，都会表现为区间占用，发出报警信息。

本防护预警装置利用道口设备4通过钢轨6给区间设备3中的蓄电池43充电，继而给区间设备3供电，解决了区间设备3取电困难的问题。

本防护预警装置最大防护距离为5Km，远远高于目前现有设备区间与道口1.5Km的预警距离，满足列车提速后的安全预警距离。

本防护预警装置可以把区间设备3的状态信息以串口通信的方式远距离传输给道口设备4并传送给管理中心，可以做到潜在故障预判。

本防护预警装置利用钢轨6作为信号检测和控制信息传输线，不需要在铁路边深埋铺设控制电缆，施工安装简单，节约人工成本和施工安装周期，易于在铁路沿线推广使用。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。