专利名称：微机多制式通用机车信号装置的制作方法
技术领域：
本实用新型微机多制式通用机车信号装置，适用于在我国铁路各种制式的自动闭塞区段，尤其是适用于在移频、极频和交流计数电码自动闭塞区段运行的机车上，安装在司机室内自动反映列车运行前方地面信号机的显示状态、运行条件，指示司机运行，并可配合机车自动停车装置施行紧急制动，属铁路机车信号和自动停车控制设备。
目前，我国铁路自动闭塞存在多种制式，主要有移频自动闭塞、交流计数自动闭塞和极频自动闭塞三种，但机车上相应的信号接收、处理装置多是单一制式的，因此同一机车信号设备不适于跨越不同制式的运行区段使用，如机车需跨制式长交路运行，则必须安装几套不同的机车信号设备，装备多、人工切换繁杂、不利行车安全，而且现有的机车信号设备多采用分立元件，体积大、性能差、易受干扰、故障率高。
本实用新型的目的是提供一种由微机进行信息分析处理的、能适用于三种自动闭塞制式，三种机车信号装置兼容的，并具有语音提示报警和自动控制停车等功能的，体积小、成本低、高可靠性的通用式机车信号设备。
本实用新型的目的可以通过以下措施来实现该装置主要设有信号检测Ⅰ、信号分析处理Ⅱ、信号执行Ⅲ、语音提示报警和自动停车控制Ⅳ，电源Ⅴ五大部分。
(1)信号检测部分主要有信号接收电路3经接收变压器T1的一次侧线圈与机车感应器2连接，经光电耦合器M1、M2与可调滤波电路4连接，经射随器(由三极管B1与电阻R7～R9等组成)与放大电路5的第一级放大电路连接，放大电路5的第二级运放电路经运算放大器A5、A6等与光电耦合电路7连接，经运算放大器A3等与取样电路6连接；光电耦合电路7的输出端t、s与信号分析处理电路连接；机车感应器2由柱形的封装有铁芯的电感线圈构成，其电感量和品质因数选择在介于三种制式的现有的机车接收线圈的电感量和品质因数数值之间。
(2)信号分析处理部分主要有两级反相器12、13的输入端连接信号检测部分的光电耦合电路7，12、13的输出端分别连接微处理器8的INT1、INT0端，振荡器9的输出端f与微处理器8的XTAL2连接，自动复位电路10的输出端i经反相器11与微处理器8的RST端相连，脉冲输入端g、h分别与锁存器16的W端、微处理器8的ALE端相连，微处理器8的P0口作为总线D0～D7与锁存器14、16的八输入端相连，锁存器14的八输出端作为地址总线的低八位A0～A7与只读存贮器15的A0～A7相连，只读存贮器15的OE端与微处理器8的PSEN端相连，锁存器14的PL与微处理器8的ALE相连，微处理器8的P1口连接缓冲器／驱动器17、21，17、21分别连接光电耦合电路18、22，微处理器8的TXD、RXD连接采集电路20。
本实用新型设有两套或两套以上的信号检测部分、信号分析处理部分，每套信号分析处理部分中锁存器16的Q端与其他套信号分析处理部分中的反相器24相连，经24的输出端与微处理器8的T0连接，以实现多套信号检测部分、信号分析处理部分同时工作，但只能一套有输出信号，而且一旦该套有信号输出就封锁其他套的输出；在信号检测部分的接收电路3、可调滤波电路4中，分别设有模拟开关K1、K2、K3和50Hz带通滤波器及相关电路，根据不同制式的编码信号，由微机控制确定模拟开关的导通或关断状态，决定是否改变通道衰耗和滤波电路；机车感应器2接收地面设备沿钢轨发送的编码信息，经过接收变压器T1送至接收电路3。
(3)信号执行部分主要有驱动电路19、点灯电路25及机车信号灯机构等逐级连接构成；信号灯机构中每个显示灯与公共地端之间各接有一个限流电阻，用以防止因信号灯短路而损坏设备；信号执行部分中点灯电路25的输出端经光电耦合电路22反馈到每套信号分析处理部分的三态缓冲／线驱动器21的八输入端，对输出信号形成闭环巡迥检测。
(4)语音提示报警及自动停车控制部分主要为机车显示信号时，该信息经中央处理器31分析后，以只读存贮器33、34中取出，经数据总线传送到语音发生器44，经语音合成后输出至放大电路45，放大后由喇叭46发出语音提示及相应的报警音响；定时接口35经PA0－3与七段译码驱动器36连接，经PA4－6与译码器37、反相器38、驱动器39逐级相连；自动停车控制电路48与定时接口35的PC端相连；排风报警时，中央处理器31发出控制信号，经三态缓冲器30至译码器47，译码后选中定时接口35，再输出至36及37、38、39，由36和39驱动显示、记录排风及报警次数；机车制动信息由35经48的光电耦合电路隔离、驱动放大、变压器耦合，再进行整流后使排风继电器吸起，经排风继电器接点控制机车制动。
(5)电源部分主要有整流滤波电路D1连接开关调整放大电路D2和继电保护电路D6，开关调整放大电路D2连接储能续流电路D3和整形放大电路D4，D4连接取样比较放大电路D5，D5连接继电保护电路D6，同时连接D3及转换电路D9，D9连接逆变器D7，D7连接稳压器D8。第一级稳压后可提供点灯电路及语音提示报警电路直流工作电源。第一级稳压电源经逆变后再经第二级稳压，提供信号检测部分的放大器电源及微机工作电源。
当地面发送设备向轨道电路发送编码信息时，由该装置的信号检测部分Ⅰ接收，经信号分析处理部分Ⅱ中的电路及软件相结合对信息进行分析处理，选出正确制式的信息，送至信号执行部分Ⅲ使相应的信号灯显示；机车显示信号的信息同时送至语音提示报警及自动停车控制电路Ⅳ使之动作。
本实用新型具有以下优点(1)该装置兼容移频、极频和交流计数电码三种制式机车信号设备的功能于一体，可适应机车跨制式长交路运行，能自动识别三种制式的信息，无需人工切换，操作方便，还具有语音提示报警、控制自动停车等功能，因此可提高运输效率，保证行车安全。(2)由于该装置的信号检测和分析处理部分采用双套或多套热备，各套之间通过微机软件实现互检，随时可关闭故障设备；电源部分亦采用双套热备，且本身为低功耗、宽电压波动、串联型开关电源。可适应机车电源大范围波动，所以该装置具有较高的可靠性。(3)本装置采用大规模集成电路，并通过微机控制，使整机的成本低、体积小、性能高；采用积木拼装插板式工艺，可进一步扩充功能。
以下结合附图和实施例，对本实用新型的技术特征作进一步说明。
图1为本实用新型微机多制式通用机车信号装置的总体框图，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为机车信号的信号检测、分析和处理、执行部分，Ⅳ为语音提示报警和自动停车控制部分，Ⅴ为电源部分。
图2为本实用新型外观示意图，图中1为电源、计算机工作指示灯，2为排风、报警计数器，3为熔丝，4为20芯插座，5为解锁按钮，6为19芯插座；图3为本实用新型信号检测部分电路图，图中2为机车感应器，3为信号接收电路，4为可调滤波电路，5为放大电路，6为取样电路，7为光电耦合电路；图4为本实用新型信号检测、分析和处理、信号执行部分工作原理框图，图中1为轨道，2为机车感应器，3为信号接收电路，4为可调滤波电路，5为放大电路，6为取样电路，7为光电耦合电路，8为微处理器，9为振荡电路，10为自动复位电路，11、12、13为反相器，14为三态锁存器，15为只读存贮器，16为锁存器，17、21为三态缓冲／线驱动器，18、22为光电耦合电路，19为驱动电路，20为采集电路，23为与非门，24为反相器，25为点灯电路；图5为本实用新型的电源部分电路图，图中D1为整流滤波电路，D2为开关调整放大电路，D3为储能续流电路，D4为整形放大电路，D5为取样比较放大电路，D6为继电保护电路，D7为逆变器，D8为稳压器，D9为转换电路，D10为另一套备用电源；图6为本实用新型的语音提示报警及自动停车控制部分工作原理框图，图中30为三态缓冲器，31为微处理器，32为三态锁存器，33、34为只读存贮器，35为定时接口，36为七段译码驱动器，37、47为译码器，38为反相器，39为驱动器，40为移位寄存器，41为与非门，42为分频器，43为自动复位电路，44为语音发生器，45为放大电路，46为扩音喇叭，48为自动停车控制部分。
图7为本实用新型语音提示报警及自动停车控制部分的放大电路结线图，图中F1为π型滤波放大电路，F2为恒流源差放及复合管放大电路，N21为光电耦合器；图8为本实用新型信号执行部分Ⅲ的驱动及点灯电路图，图中19为驱动电路，25为点灯电路，另一套信号执行部分的驱动电路19通过二极管D19与本套的驱动电路相连。
由机车感应器2、接收电路3、滤波电路4、放大电路5、取样电路6、光电耦合电路7组成机车信号检测部分(参见图3)；由微处理器8，振荡电路9，自动复位电路10，反相器11、12、13、24，三态锁存器14，只读存贮器15，锁存器16，缓冲器／驱动器17、21，光电耦合电路18、22，采集电路20，与非门23组成机车信号分析处理部分(参见图4)；由驱动电路19，点灯电路25，机车信号灯机构组成机车信号执行部分(参见图8)；由整流滤波电路1，开关调整放大电路2，储能电路3，整形放大电路4，取样比较放大电路5，继电保护电路6，逆变电路7，稳压电路8组成电源部分(参见图5)；由三态缓冲器30，微处理器31，三态锁存器32，只读存贮器33、34，定时接口35，七段译码驱动器36，译码器37、47，反相器38，驱动器39，移位寄存器40，与非门41，分频器42，自动复位电路43，语音发生器44，放大电路45，自动停车控制电路48组成语音提示报警和自动停车控制部分(参见图6、图7)。
地面发送设备沿轨道发送的编码信号，首先由机车感应器2接收，并经接收变压器T1的次级线圈及电容C1～C3、电阻R1形成欠阻尼振荡，通过射随器(由三极管B1与电阻R7～R9等组成)送至放大电路5(参见图3)。由于不同制式的编码信号谐振频率不同，其通道衰耗也不同，根据这一原理，本实用新型的信号检测部分设有模拟开关K1、K2、K3和可调整的VCVS滤波器及相关电路，模拟开关K1、K2、K3的状态由微机控制，当编码信号为移频信号时，模拟开关K2导通，K1、K3关断；当编码信号为极频信号时，模拟开关K1、K2、K3关断；当编码信号为25Hz交流计数电码时，模拟开关K1、K2导通，K3关断；编码信号为50Hz交流计数电码时K1、K3导通，K2关断；信号为75Hz交流计数电码时，K1导通，K2、K3关断；可调滤波器通带为45Hz～55Hz，在非交流50Hz编码信号时，可防止工频50Hz的干扰，在交流50Hz时，滤波器不起作用。当编码信号经过第一级放大后，不同制式的编码信息选择不同的第二级运算放大电路通道，经两级放大后，再由光电耦合电路7经反相器12、13送至微处理器8(参见图4)，经中央处理机对编码信息进行波形分析，假若分析结果证实不是预先设定的那种制式，则改变信息通道状态，修改成另一种制式的信息，再继续进行波形分析，循环往复直至选择出正确的制式，才继续对其进行译码处理，之后输出相应的信号至三态缓冲／线驱动器17，再经对应的驱动电路19送至点灯电路25，使相应的信号灯显示；本实施例中设计有两套机车信号检测部分和分析处理部分同时工作(图4)，但其输出是随机的，只要其中的一套先有输出，则该套的锁存器16的Q5端就有输出，而且一旦有输出，就通过Q6经另一套信号分析处理部分的反相器24与微处理机8的T0相连，从而封锁它的输出；另外，信号灯显示信息的输出，以信号执行部分的点灯电路25经光电耦合电路22反馈到每套信号分析处理部分的三态缓冲／线驱动器21(参见图4)，对于无输出信号的那套来说该信号被本套的微处理器8读回，经分析处理后，其输出(1)使本套与有信号输出的那套机器同步工作；(2)检查有信号输出的那套机器的工作状态，一旦发现故障，则本套即有信号输出，同时封锁另一套机器的输出，由此实现两套信号检测、分析处理部分同时工作，而只有一套输出信号的功能。
信号灯显示的信息也同时传递到语音提示报警部分(参见图6)，该信息经中央处理器31分析后，由只读存贮器33、34中取出，送至语音发生器44，经过语音合成，输入放大电路45，再送至喇叭46发出语音提示及相应报警音响。
当机车排风报警时(参见图6)，中央处理器31发出控制信号，经三态缓冲器30至译码器47，译码后选中定时接口35，由定时接口35经PA0－3输出至七段译码驱动器36，PA4－6的输出至译码器37、反相器38、驱动器39，由36、39驱动显示、记录排风及报警的次数；机车制动信息还由定时接口35经PC至自动停车控制电路48的光电耦合电路隔离→驱动放大→变压器耦合→整流，使排风继电器吸起，经排风继电器的接点控制机车制动。
本实施例中信号分析处理部分的微处理器8采用8031芯片，三态锁存器14为54LS373型，只读存贮器为2764D型，锁存器16为54LS273型，三态缓冲／线驱动器为 54LS244型；语音提示报警及自动停车控制电路部分，微处理器31采用8031芯片，只读存贮器33为2764D型，只读存贮器34为27512型，定时接口35为8155型，语音发生器为T6668型；信号检测部分的模拟开关K1、K2、K3为 4016型。
权利要求1.一种适用于铁路移频、极频和交流计数电码三种制式的微机多制式通用机车信号装置，由机车感应器、机车信号点灯机构和自动停车控制电路等组成；其特征在于机车感应器由柱形、封装有铁芯的电感线圈构成，电感量和品质因数选择在介于上述三种制式机车信号接收线圈的电感量和品质因数的数值之间；其信号点灯机构中，每个显示灯与公共地端之间各接有一个限流电阻；本实用新型还设有信号检测部分、信号分析处理部分、信号执行部分、语音提示报警及自动停车控制部分、电源部分；(1)信号检测部分主要有信号接收电路3经接收变压器T1的一次侧线圈与机车感应器2连接，经光电耦合器M1、M2与可调滤波电路4连接，经射随器与放大电路5的第一级放大电路连接，放大电路5的第二级运放电路经运算放大器A5、A6等与光电耦合电路7连接，经运算放大器A3等与取样电路6连接，光电耦合电路7的输出端t、s与信号分析处理部分连接；(2)信号分析处理部分主要有两级反相器12、13的输入端连接信号检测部分的光电耦合电路7，12、13的输出端分别连接微处理器8的INT1、INT0端，振荡器9的输出端f与微处理器8的XTAL2连接，自动复位电路10的输出端i经反相器11与微处理器8的RST端相连，脉冲输入端g、h分别与锁存器16的W端、微处理器8的ALE端相连，微处理器8的P0口作为总线D0～D7与锁存器14、16的八输入端相连，锁存器14的八输出端作为地址总线的低八位A0～A7与只读存贮器15的A0～A7相连，只读存贮器15的OE端与微处理器8的PSEN连接，锁存器14的PL与微处理器8的ALE连接，微处理器8的P1口连接缓冲器/驱动器17、21，17、21分别连接光电耦合电路18、22，微处理器8的TXD、RXD连接采集电路20；(3)信号执行部分主要有驱动电路19，点灯电路25及机车信号灯机构逐级连接构成；(4)语音提示报警及自动停车控制部分主要有机车显示信号时，该信息经中央处理器31分析后，从只读存贮器33、34中取出，经数据总线传送到语音发生器44，经语音合成后输出至放大电路45，再送至喇叭46；定时接口35经PA0-3与七段译码器36连接，经PA4-6与译码器37、反相器38、驱动器39逐级相连；自动停车控制电路48与定时接口35的PC端相连；(5)电源部分主要有整流滤波电路D1连接开关调整放大电路D2和继电保护电路D6，开关调整放大电路D2连接储能续流电路D3和整形放大电路D4，D4连接取样比较放大电路D5，D5连接继电保护电路D6，同时连接D3及转换电路D9，D9连接逆变器D7，D7连接稳压器D8。
2.根据权利要求1所述的微机多制式通用机车信号装置，其特征在于信号检测部分设有模拟开关K1、K2、K3和50Hz带通可调滤波器及相关电路，根据不同制式的编码信号，由微机控制确定模拟开关的状态，决定是否改变通道衰耗和滤波电路；有两套或两套以上的信号检测部分、信号分析处理部分，每套信号分析处理部分中，锁存器16的Q端与其它套信号分析处理部分中的反相器24相连，经24的输出端与微处理器8的TO相连。
3.根据权利要求1所述的微机多制式通用机车信号装置，其特征在于信号执行部分中点灯电路25的输出端经光电耦合电路22反馈到每套信号分析处理部分的三态缓冲／线驱动器21的八输入端，对输出信号形成闭环巡迴检测。
4.根据权利要求1所述的微机多制式通用机车信号装置，其特征在于电源部分设有双套热备，输入电源范围为38～110V，第一级稳压后可作点灯电路及语音提示报警的放大电路直流工作电源，经逆变后再二级稳压供作信号检测部分放大器及微机工作电源。
专利摘要本实用新型提供一种由微机控制的、能兼容铁路移频、极频和交流计数电码三种制式的、是有控制自动停车和语音提示报警等功能的微机多制式通用机车信号装置。以适应机车跨制式长交路运行，属铁路机车信号和自动停车控制设备；主要由信号检测，信号分析处理，信号执行，语音提示报警及自动停车控制，电源五大部分组成；能够自动识别三种制式的信息，自动进行切换，操作方便，采用双套热备、互检、可靠性高，整体成本低，体积小，性能好。
文档编号B61L3/00GK2126520SQ9222402
公开日1993年1月6日 申请日期1992年6月8日 优先权日1992年6月8日
发明者邓迎宾, 白昌龙, 赵明才, 吴跃民, 罗秀冬, 吕敏 申请人:哈尔滨铁路局工业处哈尔滨通信信号器材厂