专利名称：主体化机车信号检测与显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种作为行车凭证的机车信号车载设备。
背景技术：
随着机车信号地位的提高，各方对机车信号的问题有了进一步的深入和统一的认识，我国铁路新《技规》提出了机车信号主体化的概念，其中第91条规定“作为行车凭证的机车信号为主体机车信号，是由车载信号和地面信号设备共同构成的系统，必须符合故障-安全的原则，车载设备应具有运行数据记录的功能；地面信号设备应能正确发送信息。”机车信号的一体化是一个系统工程，一种具有高可靠性和高安全性的车载机车信号设备是推进机车信号的主体化、列车提速不可缺少的安全控制设备。按照故障-安全的原则，车载机车信号设备都具有主机和备机两个独立的工作系统，例如ZL92224023.X的中国专利，它虽然提供了两套信号检测及处理系统，但是它存在主机和备用机切换复杂、可靠性差、安全性低的问题，所以急切的需要研制更科学、更可靠的机车信号系统。
实用新型内容为了解决现有的铁路机车信号系统存在主机和备机切换复杂、可靠性差、安全性低的问题，本实用新型研制了一种主体化机车信号检测与显示装置。本实用新型的主体化机车信号检测与显示装置包括接收线圈A、接收线圈B、显示机构，接收线圈A和接收线圈B用于获得铁路轨道上的电信号；所述装置还包括主机信号检测控制电路、备机信号检测控制电路和提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪，主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路的结构相同，主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路分别包括第一信号处理单元、第二信号处理单元、第一采样处理DSP电路、可控增益放大器、第二采样处理DSP电路、第一比较及输出控制DSP电路、第二比较及输出控制DSP电路、监督控制电路、显示驱动电路、第一电源、第二电源和CAN总线，接收线圈A的输出端连接主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路的第一信号处理单元的输入端，接收线圈B的输出端连接主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路的第二信号处理单元的输入端；在主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路中，第一信号处理单元和第二信号处理单元的输出端分别连接可控增益放大器的两个输入端，可控增益放大器的一个输出端连接第一采样处理DSP电路的信号输入端，可控增益放大器的另一个输出端连接第二采样处理DSP电路的信号输入端，第一采样处理DSP电路的数据输出端连接第一比较及输出控制DSP电路的数据输入端，第二采样处理DSP电路的数据输出端连接第二比较及输出控制DSP电路的数据输入端，第一采样处理DSP电路的控制信号端与第一比较及输出控制DSP电路的控制端通过CAN总线相连，第二采样处理DSP电路的控制信号端与第二比较及输出控制DSP电路的控制端也通过CAN总线相连，第一比较及输出控制DSP电路和第二比较及输出控制DSP电路的通信控制端通过CAN总线相连，第一比较及输出控制DSP电路和第二比较及输出控制DSP电路的显示控制信号输出端分别连接监督控制电路的两个控制信号输入端，第一电源V1和第二电源V2的输出端分别连接监督控制电路的两个电源输入端，监督控制电路的输出端连接显示驱动电路的电源输入端，第一比较及输出控制DSP电路的电平控制信号输出端连接显示驱动电路的电平控制端，显示驱动电路的输出端连接显示机构的控制输入端；主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路的CAN总线连接在一起；提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪的公里标信息输出端通过485总线与主机信号检测控制电路和备机信号检测控制电路的第一比较及输出控制DSP电路和第二比较及输出控制DSP电路相连。
工作原理本实用新型利用主机和备机信号检测控制电路实现了双机热备工作方式，并且每个信号检测控制电路采用四个DSP构成了双路DSP独立的轨道信号解码系统，符合故障-安全原则。如图1所示，主机工作，备机处于热备状态，接收线圈A和接收线圈B分别采集轨道信息并由主机中的第一采样处理DSP电路和第二采样处理DSP进行采样，然后第一比较及输出控制DSP电路和第二比较及输出控制DSP电路先进行解码处理并根据解码信息判断并确定显示结果，这两个判断结果通过CAN总线确定其一致性，如果是结果一致且主机能够正常工作，则第一比较及输出控制DSP电路和第二比较及输出控制DSP电路分别输出控制信号f1和f2，从而驱动显示机构工作，如果结果不一致，则不发出显示控制信号；如果主机中有一个DSP电路不能正常工作则无法输出f1和f2，那么通过CAN总线即可激活备机工作。本实用新型具有主机和备机两套独立的系统，提高了机车信号系统的可靠性；并且本实用新型可以随时检测出主机和备机中可能出现DSP电路的故障，以确保系统工作的正常运行。本实用新型利用TAX2箱中485通讯线提供公里标，将上下行载频发生变化的地点确定出来，实现对载频的“解锁一接收一重新锁定”，从而有效地抑制邻线信号干扰，不用人为介入转换。
发明效果本实用新型能适应我国铁路存在的交流计数、极频脉冲、移频自动闭塞4信息、移频18信息、移频UM71及ZPW2000等多种自动闭塞制式，同时还为将来采用的数字化机车信号制式预留接口。本实用新型以保证系统的高安全性、高可靠性、高可维护性为前提，采用国内外信号安全系统或高速铁路系统中惯用的双机比较及“二取二”的安全结构。本实用新型从系统的角度出发对机车信号的接收线圈、电源和显示器进行冗余配置，以提高整个车载系统的可靠性。此外为提高设备的抗干扰能力和译码速度，本实用新型采用了先进的32位的高速DSP技术和频域处理方法。
图1是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型的第一信号处理单元1-1和第二信号处理单元1-2的结构示意图；图3是本实用新型的监督控制电路1-6和显示驱动电路1-7的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式
一参见图1，本具体实施方式
的主体化机车信号检测与显示装置由接收线圈A2、接收线圈B3、显示机构4、主机信号检测控制电路1、备机信号检测控制电路5和提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪1-12组成，接收线圈A2和接收线圈B3用于获得铁路轨道上的电信号，主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5的结构相同，主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5分别由第一信号处理单元1-1、第二信号处理单元1-2、第一采样处理DSP电路1-3、可控增益放大器1-4、第二采样处理DSP电路1-10、第一比较及输出控制DSP电路1-5、第二比较及输出控制DSP电路1-9、监督控制电路1-6、显示驱动电路1-7、第一电源V1、第二电源V2和CAN总线1-11组成，接收线圈A2的输出端连接主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5的第一信号处理单元1-1的输入端，接收线圈B3的输出端连接主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5的第二信号处理单元1-2的输入端；在主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5中，第一信号处理单元1-1和第二信号处理单元1-2的输出端分别连接可控增益放大器1-4的两个输入端，可控增益放大器1-4的一个输出端连接第一采样处理DSP电路1-3的信号输入端，可控增益放大器1-4的另一个输出端连接第二采样处理DSP电路1-10的信号输入端，第一采样处理DSP电路1-3的数据输出端连接第一比较及输出控制DSP电路1-5的数据输入端，第二采样处理DSP电路1-10的数据输出端连接第二比较及输出控制DSP电路1-9的数据输入端，第一采样处理DSP电路1-3的控制信号端与第一比较及输出控制DSP电路1-5的控制端通过CAN总线1-11相连，第二采样处理DSP电路1-10的控制信号端与第二比较及输出控制DSP电路1-9的控制端也通过CAN总线1-11相连，第一比较及输出控制DSP电路1-5和第二比较及输出控制DSP电路1-9的通信控制端通过CAN总线1-11相连，第一比较及输出控制DSP电路1-5和第二比较及输出控制DSP电路1-9的显示控制信号输出端分别连接监督控制电路1-6的两个控制信号输入端，第一电源V1和第二电源V2的输出端分别连接监督控制电路1-6的两个电源输入端，监督控制电路1-6的输出端连接显示驱动电路1-7的电源输入端，第一比较及输出控制DSP电路1-5的电平控制信号输出端连接显示驱动电路1-7的电平控制端，显示驱动电路1-7的输出端连接显示机构4的控制输入端；主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5的CAN总线1-11连接在一起；提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪1-12的公里标信息输出端通过485总线与主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5的第一比较及输出控制DSP电路1-5和第二比较及输出控制DSP电路1-9相连。所述第一采样处理DSP电路1-3和第一比较及输出控制DSP电路1-5采用的型号为TMS320F2812；所述第二采样处理DSP电路1-10和第二比较及输出控制DSP电路1-9采用的型号为TMS320F2812。
具体实施方式
二参见图1，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述主机信号检测控制电路1和备机信号检测控制电路5还分别包括反馈单元1-8，反馈单元1-8的输入端连接显示驱动电路1-7的反馈信息输出端，反馈单元1-8的输出端与第一比较及输出控制DSP电路1-5和第二比较及输出控制DSP电路1-9的反馈信息输入端相连。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。通过反馈环节本系统可以实施的检测显示的正确性，提高了本实用新型显示的可靠性及使用的安全性。
具体实施方式
三参见图1和图2，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述第一信号处理单元1-1和所述第二信号处理单元1-2的结构相同，所述第一信号处理单元1-1由滤波单元1-1-1、隔离单元1-1-3、调理单元1-1-2组成，接收线圈A2的输出端通过滤波单元1-1-1连接隔离单元1-1-3的输入端，隔离单元1-1-3的输出端连接调理单元1-1-2的输入端，调理单元1-1-2的输出端连接可控增益放大器1-4的一个输入端。第二信号处理单元1-2中的调理单元的输出端接可控增益放大器1-4的另一个输入端。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。所述隔离单元1-1-3采用的隔离放大器ISO124；所述调理单元1-1-2采用运算放大器。
具体实施方式
四参见图1和图3，本具体实施方式
与具体实施方式
一的不同点是所述监督控制电路1-6由两组监督控制单元1-6-5构成，每组监督控制单元1-6-5由第一单稳态电路1-6-1、第二单稳态电路1-6-2、第一开关1-6-3和第二开关1-6-4组成，第一比较及输出控制DSP电路1-5的显示控制信号输出端连接两组监督控制单元1-6-5的第一单稳态电路1-6-1的输入端，第二比较及输出控制DSP电路1-9的显示控制信号输出端连接两组监督控制单元1-6-5的第二单稳态电路1-6-2的输入端，在每组监督控制单元1-6-5中第一单稳态电路1-6-1的输出端连接第一开关1-6-3的控制端，在每组监督控制单元1-6-5中第二单稳态电路1-6-2的输出端连接第二开关1-6-4的控制端，第一电源V1的输出端连接一组监督控制单元1-6-5的第一开关1-6-3的输入端，第二电源V2的输出端连接另一组监督控制单元1-6-5的第一开关1-6-3的输入端，在每组监督控制单元1-6-5中第一开关1-6-3的输出端连接第二开关1-6-4的输入端，在每组监督控制单元1-6-5中第二开关1-6-4的输出端连接显示驱动电路1-7的一个电源输入端。其他组成和连接关系与具体实施方式
一相同。在本具体实施方式
中，第一比较及输出控制DSP电路1-5和第二比较及输出控制DSP电路1-9输出的f1和f2用于控制每一组监督控制单元1-6-5中两个开关的开通，只要有一个DSP电路出现故障都无法正常启动显示机构。
具体实施方式
五参见图1和图3，本具体实施方式
与具体实施方式
四的不同点是所述显示驱动电路1-7由电平转换电路1-7-1和功率驱动电路1-7-2组成，电平转换电路1-7-1的电源输入端连接监督控制电路1-6的一组监督控制单元1-6-5的第二开关1-6-4的输出端，功率驱动电路1-7-2的电源输入端连接监督控制电路1-6的另一组监督控制单元1-6-5的第二开关1-6-4的输出端，第一比较及输出控制DSP电路1-5的电平控制信号输出端连接电平转换电路1-7-1的电平控制端，电平转换电路1-7-1的输出端连接功率驱动电路1-7-2的控制输入端，功率驱动电路1-7-2的输出端连接显示驱动机构4的控制输入端。其他组成和连接关系与具体实施方式
四相同。所述功率驱动电路1-7-2采用电子器件，包括功率三极管等，延长了系统的使用寿命和运行安全的可靠性。
权利要求1.主体化机车信号检测与显示装置，所述装置包括接收线圈A(2)、接收线圈B(3)、显示机构(4)，接收线圈A(2)和接收线圈B(3)用于获得铁路轨道上的电信号；其特征在于所述装置还包括主机信号检测控制电路(1)、备机信号检测控制电路(5)和提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪(1-12)，主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)的结构相同，主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)分别包括第一信号处理单元(1-1)、第二信号处理单元(1-2)、第一采样处理DSP电路(1-3)、可控增益放大器(1-4)、第二采样处理DSP电路(1-10)、第一比较及输出控制DSP电路(1-5)、第二比较及输出控制DSP电路(1-9)、监督控制电路(1-6)、显示驱动电路(1-7)、第一电源(V1)、第二电源(V2)和CAN总线(1-11)，接收线圈A(2)的输出端连接主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)的第一信号处理单元(1-1)的输入端，接收线圈B(3)的输出端连接主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)的第二信号处理单元(1-2)的输入端；在主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)中，第一信号处理单元(1-1)和第二信号处理单元(1-2)的输出端分别连接可控增益放大器(1-4)的两个输入端，可控增益放大器(1-4)的一个输出端连接第一采样处理DSP电路(1-3)的信号输入端，可控增益放大器(1-4)的另一个输出端连接第二采样处理DSP电路(1-10)的信号输入端，第一采样处理DSP电路(1-3)的数据输出端连接第一比较及输出控制DSP电路(1-5)的数据输入端，第二采样处理DSP电路(1-10)的数据输出端连接第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的数据输入端，第一采样处理DSP电路(1-3)的控制信号端与第一比较及输出控制DSP电路(1-5)的控制端通过CAN总线(1-11)相连，第二采样处理DSP电路(1-10)的控制信号端与第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的控制端也通过CAN总线(1-11)相连，第一比较及输出控制DSP电路(1-5)和第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的通信控制端通过CAN总线(1-11)相连，第一比较及输出控制DSP电路(1-5)和第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的显示控制信号输出端分别连接监督控制电路(1-6)的两个控制信号输入端，第一电源(V1)和第二电源(V2)的输出端分别连接监督控制电路(1-6)的两个电源输入端，监督控制电路(1-6)的输出端连接显示驱动电路(1-7)的电源输入端，第一比较及输出控制DSP电路(1-5)的电平控制信号输出端连接显示驱动电路(1-7)的电平控制端，显示驱动电路(1-7)的输出端连接显示机构(4)的控制输入端；主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)的CAN总线(1-11)连接在一起；提供公里标信息的TAX2箱公共信息检测仪(1-12)的公里标信息输出端通过485总线与主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)的第一比较及输出控制DSP电路(1-5)和第二比较及输出控制DSP电路(1-9)相连。
2.根据权利要求1所述的主体化机车信号检测与显示装置，其特征在于所述主机信号检测控制电路(1)和备机信号检测控制电路(5)还包括反馈单元(1-8)，反馈单元(1-8)的输入端连接显示驱动电路(1-7)的反馈信息输出端，反馈单元(1-8)的输出端与第一比较及输出控制DSP电路(1-5)和第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的反馈信息输入端相连。
3.根据权利要求1所述的主体化机车信号检测与显示装置，其特征在于所述第一信号处理单元(1-1)和所述第二信号处理单元(1-2)的结构相同，所述第一信号处理单元(1-1)由滤波单元(1-1-1)、隔离单元(1-1-3)、调理单元(1-1-2)组成，接收线圈A(2)的输出端通过滤波单元(1-1-1)连接隔离单元(1-1-3)的输入端，隔离单元(1-1-3)的输出端连接调理单元(1-1-2)的输入端，调理单元(1-1-2)的输出端连接可控增益放大器(1-4)的一个输入端。
4.根据权利要求1所述的主体化机车信号检测与显示装置，其特征在于所述监督控制电路(1-6)由两组监督控制单元(1-6-5)构成，每组监督控制单元(1-6-5)由第一单稳态电路(1-6-1)、第二单稳态电路(1-6-2)、第一开关(1-6-3)和第二开关(1-6-4)组成，第一比较及输出控制DSP电路(1-5)的显示控制信号输出端连接两组监督控制单元(1-6-5)的第一单稳态电路(1-6-1)的输入端，第二比较及输出控制DSP电路(1-9)的显示控制信号输出端连接两组监督控制单元(1-6-5)的第二单稳态电路(1-6-2)的输入端，在每组监督控制单元(1-6-5)中第一单稳态电路(1-6-1)的输出端连接第一开关(1-6-3)的控制端，在每组监督控制单元(1-6-5)中第二单稳态电路(1-6-2)的输出端连接第二开关(1-6-4)的控制端，第一电源(V1)的输出端连接一组监督控制单元(1-6-5)的第一开关(1-6-3)的输入端，第二电源(V2)的输出端连接另一组监督控制单元(1-6-5)的第一开关(1-6-3)的输入端，在每组监督控制单元(1-6-5)中第一开关(1-6-3)的输出端连接第二开关(1-6-4)的输入端，在每组监督控制单元(1-6-5)中第二开关(1-6-4)的输出端连接显示驱动电路(1-7)的一个电源输入端。
5.根据权利要求1或4所述的主体化机车信号检测与显示装置，其特征在于所述显示驱动电路(1-7)由电平转换电路(1-7-1)和功率驱动电路(1-7-2)组成，电平转换电路(1-7-1)的电源输入端连接监督控制电路(1-6)的一组监督控制单元(1-6-5)的第二开关(1-6-4)的输出端，功率驱动电路(1-7-2)的电源输入端连接监督控制电路(1-6)的另一组监督控制单元(1-6-5)的第二开关(1-6-4)的输出端，第一比较及输出控制DSP电路(1-5)的电平控制信号输出端连接电平转换电路(1-7-1)的电平控制端，电平转换电路(1-7-1)的输出端连接功率驱动电路(1-7-2)的控制输入端，功率驱动电路(1-7-2)的输出端连接显示驱动机构(4)的控制输入端。
专利摘要主体化机车信号检测与显示装置，它涉及一种作为行车凭证的机车信号车载设备，它解决了现有的铁路机车信号系统存在主机和备用机切换复杂、可靠性差、安全性低的问题。接收线圈A(2)和接收线圈B(3)获得的信号分别通过信号处理单元、可控增益放大器(1－4)送入到第一采样处理DSP电路(1－3)和第二采样处理DSP电路(1－10)中，第一比较及输出控制DSP电路(1－5)和第二比较及输出控制DSP电路(1－9)根据采样信息确定显示结果，此显示结果再通过CAN总线(1－11)判断是否一致，然后再输出显示控制信号。本实用新型能适应我国铁路存在的交流计数、极频脉冲、移频自动闭塞4信息等多种自动闭塞制式，具有高安全性和高可靠性。
文档编号G06K7/08GK2836348SQ20062011894
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者何平, 胡增臣, 朱金良, 王雪梅, 黄峰, 孟庆伟, 杨广龙 申请人:哈尔滨市科佳通用机电有限公司