专利名称：矿井铁路闭塞信号控制装置的制作方法
技术领域：
矿井铁路闭塞信号控制装置属于铁路信号自动化设备，本装置适用于使用架线式电机车的矿井铁路。
在用铁路运输的大中型矿井，当线路较长或岔道较多，机车数量较多时，为预防列车撞车事故，需设置区段闭塞信号。由于矿井铁路的环境条件恶劣，线路质量较差，地面大铁路现用的信号设备不宜用于矿井铁路，需有矿井铁道专用的信号设备。
目前国内矿井铁路信号设备产品尚不完善。现有的架线式电机车到达信号发送器和闭塞信号控制箱电路中完全使用继电器，继电器的工作电源直接取自铁路架空电源线，其直流电压在250V以上，采用绕组工作电压为220V的继电器，还需要加降压电阻。由于高压继电器的绕组导线很细，又没有密封型产品，这种非密封的高压继电器长期在矿井高湿环境中使用，绕组导线很容易霉断，故障率高。同时，由于矿井供电电源电压波动较大，架空线和铁轨上的线路压降也较大，信号设备沿架空线和铁轨取电源，各处电压差别很大，继电器的降压电阻必须按各处的电压实际情况选择和调整，不仅安装和维护不便，继电器也很难可靠地工作。此外，这种设备拾取机车到达信号的方式是依靠电机车的导电弓短接架空线和设置在架空线近旁的辅助导线，由辅助导线将高压电流引入信号发送器，使信号发送器内的继电器吸合，再由该继电器的触点使控制信号灯的继电器动作，继电器的动作速度较慢，要求辅助导线具有相当的长度，使机车导电弓短接架空线和辅助导线有足够的时间，以保证两个继电器能相继动作，现有产品的辅助导线已长约1米左右，仍时而发生继电器未能可靠动作，丢失信号，使信号灯错误显示的情况。
本实用新型的目的是设计一种能克服上述缺陷，性能稳定可靠的架线式电机车铁路闭塞信号控制装置，包括机车到达信号发送器和信号灯控制器两个部分。
首先，本装置使用了开关稳压电源，将取自架空线和地线间的高压直流电变换为稳定的低压直流电，作为信号发送器和控制器的电源，由于开关电源对输入电压波动适应性强、稳压性能好，不仅克服了架空线上电压波动的影响，而且为发送器和控制器采用电子电路提供了条件，也便于选用绕组导线较粗、耐潮湿、可靠性高的低压继电器。一般的半导体元器件和低压继电器的工作在5V至48V范围中，功耗比较小，故开关稳压电源的输出电压可在5V至48V范围中选定，输出功率在30W以内。这样的小功率开关电源采用单端输出形式，其振荡、稳压和保护电路可用分立元器件组成，也可以采用开关电源专用集成电路。为缩小电源装置的体积，开关电源的工作频率可在10KHz至250KHz范围内选取。在架空线电压较高或电压波动太大的情况下，为提高开关电源的可靠性，还可以在开关电源前加一个前置高压稳压器，限制开关电源的输入电压。例如对于275V级的架空线系统，恶劣条件下电压差异范围可达180V至400V，这时，前置稳压器将输出电压限制在300V以下，将有利于开关电源可靠地工作。对于550V电压的架空线系统，电压最高时可接近800V，前置稳压器将输出电压限制在600V以下，也有利于开关电源的设计和制造。因本装置电源的输出功率较小，故前置稳压器采用一般的串联式线性稳压电路。
本装置的信号发送器拾取电机车到达信号仍使用辅助导线，为避免丢失信号，信号发送器电路采用触发速度较快的电子触发器，因触发电路使用低压电源供电，其中的电子器件耐压较低，输入的触发信号电压不能太高，因此，由辅助导线引入的高电压信号加到发送器的输入电路，输入电路先经电阻对高压信号降压，再由稳压二极管箝位到电源电压附近。此外，由于电子触发电路灵敏度高，易受干扰误触发，而架空线式电机车运行中导电弓与架空线不断产生火花和电弧，高频干扰强，所以信号输入电路中还加了用电感、电阻和电容组成低通滤波器，阻止干扰脉冲信号进入。
信号发送器中的触发电路由单稳态电路构成，它可以使用分立元器件，也可以使用集成电路。为了保证不丢失信号，并能抗干扰，其触发翻转速度要适当快，翻转时间不大于10ms即可。单稳态电路的输出信号要有一定的保持时间，使控制电路能可靠动作，延时长短依控制电路的结构而定，如果控制电路中使用动作速度快的电子电路，则延时可短，0.1ms以上即可，如果控制电使用继电器，则延时须人于继电器的吸合和释放时间，需20ms以上。
本装置的信号灯控制器，受到两个信号发送器送来的机车到达信号的先后作用，输出相应的两个状态，分别控制红录信号灯，其电路由双稳态电路和输出开关电路组成。双稳态电路可采用电子电路，由半导体分立元器件或集成电路构成，也可以用电磁继电器组成。当双稳态电路用电子器件时，其输出需加功率开关元件，用大功率三极管或继电器控制信号灯的电源。当双稳态电路使用继电器组成时，用其中的主继电器触点控制信号灯，可不另设开关电路。
国内现有的架空线式电机车铁路闭塞信号控制装置产品中，有的将信号发送器和控制器分体制造，使用时分别安装。按照本设计制造的产品为了能与上述产品互换代用，可以将发送器部分和控制器部分分体制造，其中的电源电路可以分别设置，也可以只设在控制器内，发送器电源由控制器提供。为了减少设备的体积和重量、降低制造成本、方便使用和维护，发送器和控制器可装为一体，只使用一个外壳，共用一套电源。
本实用新型的实施例如附
图1、附图2、附图3、和附图4所示。
附
图1是闭塞信号装置应用的示意图。A、B两点表示AB区段的分界点，L为架空线，E为铁轨，TA和FA为设在A点处的辅助导线和信号发送器，TB和FB为设在B点处的辅助导线和信号发送器，KB为控制器，D1和D2分别是红绿信号灯，图上方的箭头表示行车方向。当电机车从左方驶过A点时，FA发出机车到达信号，使KB内双稳态电路翻转，红灯D1亮，绿灯D2熄灭，表示该区段占用，对左方闭塞。当车向右驶过B点时，FB发出到达信号，使KB内触发器复位，红灯灭，绿灯亮，解除闭塞。
附图2是电源电路原理图，C接架空线，D接铁轨，为高压电源输入端，E、F为低压电源输出端。图中虚线的左部为前置高压稳压器，右部为开关稳压电路。
附图3是全部使用电子电路的闭塞信号控制装置原理图。图中B1和B2两个虚线方框内为两个信号发送器电路，结构完全相同。其中R1和C1组成输入信号滤波器，R1、R2、R3和Z1组成降压器，以 ICF为中心构成单稳态触发器，R4和C2为延时元件。当辅助导线TA和TB接通架空线高压电时，BG导通触发器单稳态电路，ICK输出机车到达信号。方框B3内是控制器电路，集成电路ICK组成双稳态触发器，两个输出端各驱动一个功率三极管，分别控制信号灯D1和D2。当TA接高压信号时，触发器Q端输出高电位，使D1亮、D2灭，再当TB接高压信号时，Q为高电位，使D1灭、D2亮。
附图4是发送器和控制器电路中都使用继电器的闭塞信号控制装置电原理图。方框C1和C2中为两个发送器电路，两者除继电器触点接法不同外，电路完全相同。发送器电路中以BG1和BG2为主构成一个非标准的单稳态电路，R4和C2为延时元件，JAJB为信号输出继电器。方框C3中为控制器电路，由一个继电器JK构成。以JK继电器为主，加上JA和JB两个继电器组成一个双稳态电路。当TA有触发器信号时JA吸合，JA的触点接通使JK吸合，JK的触点接通后自锁，JK的另一组触点使D1亮、D2灭。再由TB触发时JB吸合，其触点断开使JK释放解锁，从而使D1灭、D2亮。
权利要求1.一种矿井铁路闭塞信号控制装置属于铁路自动化信号设备，适用于架线式电机车的矿井铁路，本装置由辅助导线、发送器和信号灯控制器组成，信号发送器由电源电路、信号输入电路和触发电路组成，信号灯控制器由电源电路和控制电路组成，其特征是本装置的电源取自电机车的架空高压直流电源线，信号发送器和信号灯控制器的电源电路相同，均是一个降压直流电压变换器；信号发送器的信号输入电路由滤波器和限幅器构成，触发电路由单稳态触发器电路和输出电路构成；信号灯控制器的控制电路由双稳态电路和开关电路构成；信号发送器中的触发电路和信号灯控制器中的控制电路均由直流电压变换器输出的低压直流供电。
2.根据权利要求1所述的矿井铁路闭塞信号控制装置，其特征是电源电路中的直流电变换压器中有一个开关型直流稳压电源电路，该开关电源的工作频率在10KHZ至250KHZ之间，采用单端输出形式，用铁氧体磁芯变压器藕合输出，输出稳定直流电压在5V至48V之间；开关电源电路中的器件采用开关电源专用集成电路，或者用三极管分立元器件组合而成。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的矿井铁路闭塞信号控制装置，其特征是电源电路中的直流电压变换器可仅由一个开关稳压电路构成，或者由一个前置高压稳压器与一个开关稳压电路串联组成，前置高压稳压器是一个由三极管、稳压二极管、电阻和电容组成的串联式线性稳压电路。
4.根据权利要求1所述的矿井铁路闭塞信号装置，其特征是信号发送器中的滤波器由电阻和电容或电感和电容组成；限幅器由电阻和稳压二极管构成，信号电压的限幅值不高于触发电路的电源电压；信号发送器中的单稳态电路由能接成单稳态触发器的集成电路构成或由三极管分立元器件构成；触发电路的输出电路或由单稳态触发器的输出端直接引出，或由单稳态触发器的输出端驱动继电器、由继电器触点输出。
5.根据权利要求1所述的矿井铁路闭塞信号控制装置，其特征是信号灯控制器中的双稳态电路或由能接成双稳态触发器的集成电路构成，或由三极管分立元器件构成，或由继电器组合构成，双稳态电路有两个触发信号输入端，有两个状态信号输出端，符合R－S触发器逻辑，信号灯控制器的开关电路由三极管或继电器构成，开关电路由双稳态触发器的输出端驱动；在双稳态触发器由继电器组合构成时，可用其中的继电器触点兼作开关电路。
6.根据权利要求1、权利要求4和权利要求5所述的矿井铁路闭塞信号控制装置，其特征是在信号发送器采用继电器输出，且信号灯控制电路中用继电器组成双稳态电路时，可以将信号发送器的输出继电器兼作双稳态电路的组成元件。
7.根据权利要求1所述的矿井铁路闭塞信号装置，其特征是信号发送器和信号灯控制器可以分别制成两个独立单元分体安装，或者合为一体整体安装，它们可以分别设置电源电路，或者共用一套电源电路。
专利摘要本装置是铁路信号自动化设备，适用于使用架线式电机车的矿井铁路。本装置的主要特点是使用开关稳压电源将取自架空线的高压直流电变换为低压直流电作控制电源，控制电路中使用电子触发器拾取机车到达信号，用电子式双稳触发器或选用低电压、耐潮湿及可靠性高的继电器控制信号灯，具有对电源电压波动适应性强、触发速度快、控制准确可靠和使用寿命长等优点，克服了同类产品易丢失信号、高压继电器线圈易霉断等缺点。
文档编号B61L13/00GK2105438SQ9122427
公开日1992年5月27日 申请日期1991年9月6日 优先权日1991年9月6日
发明者程嵩岳, 程睿, 陈子轩 申请人:程嵩岳