专利名称:铁路基层公务通信自动化系统的制作方法
本发明用于铁路基层公务电话通信自动化，主要在各站间实现电话通信自动化。也适用于场、矿企业通信自动化。本发明是根据“铁路通信信号”杂志1984年第二期刊出的“高环路载波区段自动电话”发展而来的。
铁路基层通信是指由列调、货调、电调、站调、站内行车、养路、桥隧守护等专用电话，及各工区、公安派出所、卫生所、给水所、学校、林场、车站、货场、车务段等公务电话组成。前者专用电话由调度电话，音频选号调度电话或实回线解决，而后者则由本发明通过配套接口加入地区自动交换系统，该区段的小站用户就相当于地区自动交换机的远程用户。实现基层公务通信是铁路系统长期以来有待解决的问题。
本发明的目的是在现有基层线路少，利用既有条件，研制成功一些接口和小交换机，实现基层公务通信自动化。
本发明系统的实现是将沿线各站的公务电话通过配套的交换机、程控集线式小交换机接口设备、环路载波机、环路载波分机、程控集线式小交换机主机至小站用户组成本发明系统，沿线各站有关用户就作为地区自动电话交换机的用户。其具体系统方案采用环路载波机解决车站和地区自动交换机间的中继回路的复用设备，作为专用的载波通信设备，如铁线环二路载波机，在现有通信线路的铁线上开通。明线高环路载波机是在原架空铜线上开通三路、十二路载波，或在对称电缆线路上开通八路(或十路)载波。此外还可配合实回线实现基层公务电话通信自动化，本自动化系统可转发脉冲进行直接呼叫;车站内部用户间的自动交换和对环路载波机分机的接口以及环路载波机端机和地区自动交换机的接口用一台新型的程序控制集线式小交换机来解决。程控集线式小交换机由主机和接口两部分设备组成。
小站用户的电话号码按地区统一编号，占用地区自动电话的门号，小站用户之间的通话由程控集线式小交换机的主机完成，不占用中继线。八个小站用户共用二条中继线，即二个环路载波通路，在环路载波机端机侧由程控集线式小交换机的接口设备将二条中继线扩展与八个交换机门号相连，这样八个小站用户既有自己的门号又共用二条中继线。
程控集线式小交换机是本系统的关键设备，它由主机和接口设备二部分组成，各用一台单板机做控制部件，用小型继电器做接续元件，它们之间用二条中继线(环路)连接，主机装在小站一侧，它可接八个车站用户，用户间除可相互自动交换外，还可经中继线和接口设备介入地区交换网内。地区交换机呼叫小站用户号后，由接口设备将铃流转换成相应脉冲，经主机控制向小站用户振铃。小站用户纳入地区自动网统一编号，也可经地区交换网与长途自动网沟通。小站内相互呼叫只用地区编号的后两位。
程控集线式小交换机主机由用户电路、信号源、接线器绳路、驱动器及出入中继器组成，并由微机处理。程控集线式小交换机接口设备由用户电路铃流识别电路、接线器、驱动器、出入中继器组成，通过微机进行处理，所用微机与主机相同。
本系统具有的优点是可按行政管辖范围划分区段，保证公务通话质量。主要用户装两台电话机，专用电话和公务电话，且互为备用。使调度和主要通信不间断。小站用户统一用地区编号，便于实现长途自动电话，适合我国线路现状，投资少，见效快，经济效益十分显著，一般用十万元即可实现一个区段的基层公务通信自动化。
为进一步说明该系统的功能，兹借助如下图1为铁路基层通信自动化方案方框图。
图2为程控集线式小交换机接口设备通话接续部分电原理图。
图3为程控集线式小交换机接口设备微型计算机部分电原理图。
图4为程控集线式小交换机主机通话接续控制部分电原理图。
图5为程控集线式小交换机主机接线器。
图中1为地区用户;2为地区交换机;3为程控集线式小交换机接口设备;4为环路载波端机;5为环路载波分机;6为程控集线式小交换机主机;7为小站用户;8，9为程控集线式小交换机接口设备与地区用户线联接端子;10为继电器;11为继电器的接点;12为铃流耦合电容;13为铃流整流二极管桥堆;14为铃流整流滤波电容;15，16为分压电阻;17为光电耦合器件;18为集电极电阻;19为延时电阻;20为延时电容;21为二极管;22为地区交换机振铃信号呼入接口;23为继电器(10)的接点;24为继电器(25)的接点;25为继电器;26继电器(25)的接点;27为继电器(28)的接点;28为继电器;29为继电器(28)的接点;30，31为程控集线式小交换机接口设备(3)到环路载波端机(4)用户中继线端子;32为继电器(10)驱动端;33为继电器(25)驱动端;34为继电器(28)驱动端;35为计算机接口片8255(36)的输出端子;36为计算机接口片8255;37为计算机接口片8155;38为计算机中央处理器8085;39，40，41接口片8255(36)输出端子;42，43，44为反相驱动器7406(45)的端出端;45为反相驱动器7406;46，47为程控集线式小交换机接口设备(3)的发号端子;48为接口设备(3)的发号继电器接点;49为接口设备(3)发号继电器;50为反相驱动器输出端;51为反相驱动器的输入端;52为接口设备(3)中继线监视输入端;53为光电耦合器件;54为限流电阻;55为射极输入器负载电阻;56为接口片8155(3)输入端;57，58为环路载波分机(5)至程控集线小交换机主机(6)通话回路连接端子;59为铃流耦合电容;60为二极管整流桥堆;61，62为分压电阻;63为光电耦合器件;64为集电极负载电阻;65为光电耦合电路输出端;66为主机部分(6)的接口片8155;67，68为接口电路(66)的输出端;69，70为继电器驱动反相器7406;71，72为继电器驱动端子;73，74为继电器;75为继电器接点;76为电容器;77，78为分压电阻;79，80为运算放大器LM324;81，82，83，84为振荡器电阻;85为耦合电容;86为耦合变压器;87为模拟摘机电阻;88为程控集线式小交换机(6)的中继线通话监视端;89为限流电阻;90为光电耦合器件;91为光电耦合器三极管负载电阻;92为接口片8155(66)输入端;93为24伏电极正极端子;94为限流电阻;95为滤波电容;96，97为有源滤波器复合三极管;98为偏置电阻;99为忙音变压器;100为电容器;101为用户启动端子;102为忙音耦合电容;103，104，105，106为运算放大器LM324;107为计算机接口电路8255;108为8255(107)信号源控制输出端口;109为限流电阻;110为门控三极管;111，112为分压电阻;113，114为运算放大器LM324;115为耦合电阻;116为耦合电容;117为偏置电阻;118为去耦电容;119为限流电阻;120为有源滤波器三极管;121为绳路输出端子;122为接口电路8255(107)的输出端子;123为驱动反相器7406;124为驱动反相器(123)的输出端;125为驱动反相器7406;126，127为驱动反相器(125)的输出端;128，129为继电器;130为继电器接点;131为铃流发生器变量器;132为继电器接点;133为铃流发出器输出阻流电阻;134，135为铃流发生器三极管;136为电容;137为电阻;138，139为二极管;140，141为偏流电阻;142为滤波电容(2200μ);143为电阻;144为滤波电容;145为接口电路8155的输出端;146为反相驱动器7406的输出端;147为控制继电器;148为控制继电器(14)接点;149，150为铃流发生器输出端子;151，152为铃流输入端子;153，154为中继线接口端子;155为用户启动输入端;156为绳路接口端;157，158为用户(7)外线输入端;159，160为分压电阻;161为三极管;162为集电极电阻;163为用户扫描输出端;164，165，166，167，169为继电器接点;168为限流电阻;170，171，172为继电器接点;173为接口电路8255(107)输入端子;174，175为中继线接口端子;176为忙音源耦合电容。
实施例本设计方案可实现地区用户呼叫小站用户，小站用户呼叫地区用户，通话完毕自动复原，和一般电话一样，遇线路全忙时可发出忙音，兹借助如下地区用户(1)呼叫小站用户(7);当地区用户(1)拿起送受话器拨沿线小站用户(7)时，经地区交换机(2)向接口设备(3)向小站用户(7)振铃;铃流从端子(8)输入经继电器(10)的接点(11)通过铃流耦合电容(12)、二极管整流堆(13)、滤波电容(14)和电阻(15)(16)、二极管整流堆(13)、继电器(10)的静接点(23)、端子(9)返回交换机。整流后的直流电压经电阻(15)(16)分压，加到光电耦合器件(17)的输入端，使(17)的晶体三极管导通，经电阻(18)分压，集电极输出由“1”变“0”(由+5V变为0V)，由电阻(19)，二极管(21)，电容(20)组成的延时电路输出，使输出端(22)的电平由“1”变“0”(由+5V变为0V)，该信号至端子(35)，给计算机接口片8255(36)输入端一负跳变信号，计算机中央处理器8085(38)查询到该信号后，控制计算机执行呼入处理程序，该程序将查找到一条空闲的中继器，并驱动相应的继电器动作。该继电器的动作过程是由接口片8255(36)输出端(39)(40)输出高电平信号，经集电极开路高压反相器7406(45)的反相在端子(42)(43)输出“0”电平，因而驱动继电器(10)(25)动作接点(11)(23)(24)(26)闭合，端子(8)经继电器(10)的动合接点(11)、继电器(25)的动合接点(26)、端子(31)、端子(9)、继电器的动合接点(23)、继电器(25)的动合接点(24)、端子(30)。这样地区交换机的铃流经端子(8)、(9)，加到端子(30)(31)的二端，再经端子(30)(31)送至环路端机(4)的配合盘，起动环路载波机工作，并经环路载波分机(5)的配合盘向程控集线式小交换机的主机(6)的中继线送25Hz交流信号。
环路载波分机(5)向主机端口(57、58)送25Hz信号经电容(59)、二极管整流桥堆(60)、电阻(61)(62)经二极管整流桥堆返回环路分机，这样经整流后在电阻(62)上产生一直流电压驱动光电耦合器件(63)动作，与电阻(64)分压在输出端(65)由“1”变“0”并输入计算机接口集成片8155(66)，当CPU查询到这负跳变信号后，计算机执行呼入处理程序，8155(66)输出端(67)变“1”，经驱动器(69)输出使(71)端为“0”，继电器(73)吸起，其接点(75)闭合，电阻(87)经接点(75)并接在端子(57)(58)，这样就模拟摘机使环路载波分机(5)停送铃流，并向环路端机送应答信号，此时由电阻(77)(78)(82)(83)(84)和运算放大器(79)(82)组成的400Hz信号，经电容(85)、变压器(86)、电容器(76)、继电器接点(132)静合。并在电阻(87)二端边，即端子(57)(58)二端，所以该400Hz信号经环路分机、环路端机和接口设备向地区交换机用户送程控集线式小站交换机主机(6)的占用应答信号。当电阻(87)并接在端子(57)(58)时环路分机(5)向环路端机(4)回送应答信号，当环路端机确认后便向接口设备(3)的端子(52)送直流电流经光电耦合器件(53)和电阻(54)接地使光电耦管动作，通过与电阻(55)分压后，8155输入端(56)的电平由“0”变“1”，CPU(38)读出该读入信号后执行发号程序。8155输出口(51)经驱动器输出端(50)驱动继电器(49)随程序要求动作，继电器(49)的接点(48)动作，并控制环路端机的发送信号断续。并传至环路载波分机。环路分机收到此断续信号后送出一断续的直流电流经端子(88)、电阻(89)驱动光电耦合器件(90)，经电阻(91)分压，送入计算机接口电路8155(66)的输入端(92)，在CPU(66)控制下读出该断续信号，并执行被叫程序。经输出电路8255(107)的输出端(122)驱动继电器(128)，随程序指定动作(动1秒断4秒)，同时经8255(107)输出端(145)和反相驱动器7406(125)的输出端(146)，驱动继电器(147)动作，该继电器的接点(148)闭合，使由晶体管(134)(135)、二极管(138)(139)、电阻(137)(140)(141)(143)(145)、电容(144)(142)(136)、变压器(131)组成的铃流发生器振荡，经变压器(131)的次级绕组(133)、端子(149)(150)输出，该端子与端子(151)(152)复联，铃流经(151)端子、继电器静接点(170)、静接点(166)＜这时继电器(128)在图4中＞随铃流信号动作，所以其接点(164)(163)也随之动作，所以铃流经(164)、用户(7)的外线端子(157)经用户(7)话机，返回外线端子(158)、继电器(128)的动接点(165)、继电器静接点(169)、静接点(172)、回到端子(152)，最后使用户(7)话机振铃。
用户(7)铃响摘下话机后，继电器(128)释放，接(164)(165)不动作，此时24V电源经端子(155)、继电器静接点(171)、静接点(167)、电阻(168)、继电器(128)的静接点(165)＜已释放＞、用户(7)外线端(158)、用户(7)话机及其外线端子(157)、继电器(128)的静接点(164)、电阻(159)、电阻(160)至地。这样在电阻(160)上产生压降使晶体管导通。集电极的输出端(163)由“1”变“0”，此信号送到端子(173)，由计算机接口电路8255(107)读入，计算机确认用户摘下送受话器、执行用户接续程序，经接口电路8255(107)的输出端(122)(124)、反相驱动器(123)(125)，使继电器(128)(129)动作。
用户(7)电话机经端子(157)(158)、经继电器(128)的动接点(164)(165)、继电器(129)的动接点(166)(169)、到端子(153)(154)，与(174)(175)二端子并联，所以经(174)(175)二端子和环路分机配合盘端(57)(58)联接，这样就使用户(7)与地区交换机用户(1)沟通通话回路。
在执行用户接续程序的同时，接口片8155(66)的输出端子(67)(68)电平变“0”，经反相驱动器(69)(70)使继电器(73)(74)释放经接点(77)(76)和接点(75)(75)，使400振荡器停振，并且取消模拟摘机电阻(87)并入，降低传输衰耗。环路分机在用户(7)应答后(拿下送受话器后)，经端子(88)、电阻(89)，经光电耦合器(90)，一直流电流作监视通话用。经光电耦合管输出使(91)端为“1”，经8155(66)的端子(92)送入计算机，CPU根据该信号来判断用户是否挂机复原。
通话完毕挂机复原过程是通话完毕用户(7)挂机使环路分机的监视电路复原，端子(88)的直流电流被切断，光电耦合器件(90)截止，电阻(91)的电平由“1”变“0”，经8155(66)、端子(92)读入计算机，使计算机执行复原程序，取消接口片8255(107)的端子(122)(124)驱动信号、经驱动片(123)(125)使继电器(128)(129)复原、切断环路分机与用户(7)的通话回路，使主机全部复原。
环路分机(5)复原后，取消送往环路端机的应答信号，环路端机(4)复原、环路端机配合盘的监视信号消失，端子(52)和光电耦合器件(53)，电阻(54)中电流被切断，光电耦合器件输出端由“1”变“0”经8155(37)的端子(56)读入程序，使计算机执行复原程序，继电器(10)(25)复原。地区交换机与环路端机的通话回路切断，地区交换机复原，接口设备复原。
用户(7)呼叫地区用户1的过程是用户(7)摘机后，24V经端子(155)、继电器接点(71)的静合接点、继电器接点(167)的静合接点、电阻(168)、继电器接点(165)的静接点、用户(7)外线端(158)、用户(7)的话机、用户(7)外线端(157)、继电器接点(164)的静合接点、电阻(159)(160)到地。使三极管导通、集电极输出端由“1”变“0”，端子(163)与端子(173)复联，向计算机接口电路8255(107)输入端提供一个由“1”变“0”的信号，由程序读入，使计算机执行用户拨号音接续程序，当二条绳路有一条空间时，就将其接通并向用户(7)发送拨号音。其执行步骤如下;程序使8255(107)的输出端(24)变“1”经反相驱动器(125)输出端(127)变“0”，继电器(129)动作，同时8255(107)的输出端(108)变“1”经电阻(109)驱动三极管(110)导通，使由运算放大器(113)(114)和电阻电容组成的400Hz拨号音振荡器起振并经电阻(115)、电容(116)，耦合到端子(121)。此时24V经由电阻(119)、三极管(120)、电阻(107)和电容(118)组成的有源滤波器也经端子(121)到的端子(152)。由于继电器(129)已动作，所以经继电器接点(167)的动接点、电阻(168)、继电器(128)的静接点(165)、用户(7)外线端(158)、用户(7)话机、用户(7)外线端(157)、电阻(159)(160)到地。沟通通话馈电电路并向用户(7)发送拨号信号。
听到拨号音用户(7)拨“9”，上述通路的电流随号盘转动被切断9次，三极管(161)的输出端(163)电平由“0”变“1”9次，这样经图中8255(107)的输入端(173)读入计算机。计算机确认用户(7)拨“9”后执行，用户呼出中继线接续程序。根据二条中继线忙间程度选择其中空间的一条，程序经8255(107)向输出端(122)(124)送“1”经反向驱动器(123)(125)使继电器(128)(129)动作，继电器(129)的接点(164)(165)吸动，继电器(129)的接点(166)(169)(167)吸动，用户(7)话机经外线端(157)(158)、继电器接点(164)(165)的动接点，继电器接点(166)(169)的动接点到端子(153)(154)二端，该二端子与端子(174)(175)并联，经端子(174)(175)与端子(57)(58)接通，也就是把用户(7)话机接在环路分机输入端，起动环路载波分机(5)动作，环路分机向环路端机(4)发出占用信号，环路端机(4)应答后向环路分机(5)发送应答信号，起动环路分机通话，监视电路向主机(6)发送直流电流，经端子(88)、电阻(89)使光电耦合器件(90)动作，电阻(91)的电平由“0”变“1”、经计算机接口片8155(66)输入端(92)读入，程序保持用户(7)到环路分机的通话电路。
当环路端机应答后在向分机送应答信号的同时，环路端机(4)向接口设备(3)送呼出占用信号向端子(52)发送一直流电流经光电耦合器件(53)，电阻(54)至地，使光电耦合管工作，电阻(55)的电平由“0”变“1”经计算机接口片8155(37)读入，使计算机执行呼出处理程序，经驱动电路输出，继电器(10)(25)动作，接点(24)(25)(23)(11)吸合，这样环路端机的用户线经端子(30)(31)经过继电器接点(27)(29)的静合接点、继电器(25)的动接点(24)(26)、继电器(10)的动合接点(11)(23)、端子(8)、(9)与地区交换机沟通(模拟摘机)拨号经接口设备(3)、环路端机(4)、环路分机(5)、主机(6)、送到用户(7)。听见二次拨号音后继续拨号经环路分机与端机的传送向地区交换机送断续信号，用户(1)振铃摘机后，用户(1)与用户(7)通话，通话完毕复原过程同上述。
忙音信号源硬件电路当用户(7)摘机遇到二条绳路全忙时，由硬件电路组成的忙音发生器送忙音，具体步骤是用户摘机遇到二条绳路全忙时所有继电器不动作，24V直流经由电阻(94)电容(95)三极管(96)(97)，电阻(98)组成的有源滤波器、忙音变量器(99)、端子(101)、再经端子(155)、继电器接点(171)的静合接点、继电器接点(167)的静合接点、电阻(168)、继电器接点(165)的静合接点、外线端(158)、用户(7)、外线端子(157)、继电器接点(164)的静合接点、电阻(159)(160)到地、三极管(160)导通，由运算放大器(103)(104)(105)(106)和电阻电容组成的忙音振荡器，经电阻(102)、电容(176)、变量器(99)耦合到端子(101)，这样用户(7)就能听到忙音信号。
权利要求
1.一种沿交通线的基层公务通信自动化方案，特别适用于铁路基层公务通信自动化。具体办法是采用环路载波解决车站和地区自动交换机间的中继线，该环路载波可用架空明线、架空铁线，用该中继线转发脉冲进行自动拨号呼叫，其特征在于该方案将沿线小站用户当作地区交换机的远程用户，由地区交换机、程控集线式小交换机接口设备、环路载波端机、环路载波分机、程控集线式小交换机至用户组成。
2.根据权利要求
1所述的铁路基层公务通信自动化方案，其特征在于程控集线式小交换机接口设备，将地区交换机同环路载波机接续起来，(也可与实回线配合实现基层公务通信自动化)是由用户电路铃流识别电路、驱动器、接线器、出入中继器、只读存贮器、随机储存器、定时器计数器、接口电路构成，通过微机进行处理。
3.根据权利要求
1所述的铁路基层通信自动化方案，其特征在于程控集线式小交换机主要是由用户电路、信号源、接线器绳路、驱动器及出入中继器组成，并由只读存储器、随机存贮器、定时器计数器、接口电路组成。通过微机进行处理。
专利摘要
一种实用于铁路基层公务电话通信自动化。其发明特征在于将沿线小站用户当作地区交换机的远程用户由地区交换机、程控集线式小交换机接口设备，环路载波端机、环路载波分机、程控集线式小交换机主机至用户构成本方案，其具体办法是用环路载波机(或实回线)连接程控集线式小交换机至用户在现有传输条件下不但实现基层电话自动化，而且便于实现长途自动电话。
文档编号H04M7/14GK87104413SQ87104413
公开日1988年1月13日 申请日期1987年6月29日
发明者孟繁先, 刘及鹤, 邹德华, 降锐明 申请人:资中铁路通信工厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan