專利名稱：單線鐵路微機計軸閉塞設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明適用于鐵路單線各種牽引區(qū)段，尤其適用于電氣化區(qū)段，屬于確保列車區(qū)間行車安全的鐵路信號設備范疇。
鐵路區(qū)間閉塞設備，主要功能是保證在區(qū)間內的行車安全，作為單線區(qū)間閉塞設備其主要作用是保證在同一時間，同一區(qū)間內只允許有一列車行駛。現(xiàn)有我國鐵路單線區(qū)段大部分區(qū)間閉塞設備是采用64D型半自動閉塞，這種閉塞設備主要是依靠大量繼電器的邏輯電路來輸閉塞和反映列車的出發(fā)與到達。其嚴重缺點之處在于不能進行區(qū)間檢查，列車是否完整到達接車站要靠車站值班員人工確認，另外若值班員錯誤辦理還會造成同一個區(qū)間同時開出兩列車的危險。這些不安全因素，給鐵路運輸安全帶來極大危脅。
本發(fā)明就是為克服上述缺點，針對我國國情研制的一種新型閉塞設備。本發(fā)明采用微機計軸方式，確認列車車輛站間出發(fā)與到達的一致性，從而自動檢查列車的完整，保證行車安全。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的其主要由三部分組成，第一部分是計軸微型計算機，其作用是自動進行區(qū)間檢查。其工作原理是利用安裝在車站進站信號機附近鋼軌上的兩個電磁傳感器采集列車的軸信息，通過信號電纜傳入室內，經(jīng)信號處理后，輸入微型計算機。該機采用單片機組，設三個計算機板，即主計算機(以下簡稱主機)、輔計算機(以下簡稱輔機)、通信計算機(以下簡稱通機)。主、輔機共同記數(shù)并核對，確保記數(shù)準確。通機負責相鄰站間的信息傳遞。三機硬件相同。列車出清發(fā)車站傳感器所在位置后，發(fā)車站的主機將軸數(shù)信息傳給接車站。列車到達接車站傳感器處，傳感器將軸數(shù)信息傳給室內主機和輔機，雙機進行記數(shù)校對，確認雙方站軸數(shù)相等后，主機向發(fā)車站發(fā)送復原信息，并使本站設備復原。
第二部分是繼電器及驅動電路，其作用是將計軸閉塞與車站聯(lián)鎖設備相結合及提高本身的可靠性。根據(jù)技術要求，需設置兩個繼電器一是閉塞繼電器(BSJ)，二是發(fā)車繼電器(FJ)。BSJ作為監(jiān)督區(qū)間是否占用的執(zhí)行部件，從硬件方面保證了區(qū)間狀態(tài)監(jiān)督的可靠性和準確性。在辦理閉塞時，接車站同意后，接車站的BSJ隨之落下，這樣也就首先用繼電器保證接車站不會變成發(fā)車站。發(fā)車繼電器(FJ)作為發(fā)車站的標志，它的吸起和BSJ吸起共同構成發(fā)車條件，完成與站內聯(lián)鎖設備的結合。發(fā)車站在列車進入?yún)^(qū)間后BSJ即落下，這保證了每辦理一次閉塞，只允許發(fā)一次車。這樣BSJ和FJ的各種狀態(tài)配合，從硬件上把計軸閉塞的主要狀態(tài)區(qū)分開來，并保證不會發(fā)生錯誤，用硬件保證計軸閉塞使用安全和故障導向安全，保證了計軸閉塞使用的可靠性，還做到和計軸器的兼容。
第三部分是控制和表示電路，置于操縱臺內。根據(jù)我國國情本閉塞機采用與64D型半自動閉塞相同的辦理和取消閉塞的方法。操縱部分設置有閉塞按鈕、人工取消按鈕、故障復原按鈕和計數(shù)器，表示部分設置接車表示燈，發(fā)車表示燈、請求表示燈和區(qū)間占用表示燈。
考慮到計算機的可靠性和故障導向安全，本閉塞設備采取了如下措施，在設計上加強對計算機的隔離和屏蔽;計算機的輸入輸出全部采用動態(tài)傳輸;區(qū)間信息傳輸采用循環(huán)拾檢和多次識別等方式;采用硬件冗余方法，如用兩套微機和兩套傳感器共同處理信息;程序中經(jīng)常檢查繼電器狀態(tài)及計算機進行自診，及時發(fā)現(xiàn)設備異常并使之導向安全;傳感接收軸信息的采集，使用鑒相技術和傳感器重迭區(qū)判定軸信息的方法，提高計軸的準確和抗干擾能力。
為盡量減少設備故障所影響的時間和范圍，使故障軟化，需人和機器共同配合解決實際生產運營中出現(xiàn)的各種問題。本閉塞設備基于這種考慮，故障按鈕的設置采用不能單獨使閉塞設備直接復原的方式。如果閉塞設備發(fā)生停電又恢復、通信故障、繼電器狀態(tài)不正常、溜車、錯計軸數(shù)等情況時，值班員可按下故障按鈕，此時本閉塞設備只是計軸部分工作，值班員在確認區(qū)間空閑后，可用路票發(fā)車一次，機器檢查列車完整到達對方站后，機器確認區(qū)間空閑，本閉塞設備自動復原可以繼續(xù)使用。這樣就實現(xiàn)了人機配合去解決設備短時間故障而又無電務人員維修的問題，從而縮小了產生故障影響的時間和范圍，保證設備使用安全。本閉塞設備還有一種故障復原方式為，值班員確認區(qū)間空閑后，按下故障按鈕，同時電務人員確認設備正常工作時，按下閉塞設備的復位按鈕，設備方可無條件復原。
本發(fā)明有以下優(yōu)點設備簡單，每端上設兩個安全型繼電器，與微機計軸器兼容，而且與站內聯(lián)鎖設備結合簡單。能自動監(jiān)督區(qū)間空閑與占用狀態(tài)。使用方便、效率高。結構簡單占用空間小，節(jié)省工程造價。設備可靠性和抗干擾能力強，能夠使故障軟化，故障導向安全，適用性強，適用于各種牽引區(qū)段。
下面結合附圖和實施例對本閉塞設備做進一步說明。


圖1是本發(fā)明的外觀圖;
圖2是本發(fā)明的操縱臺外觀圖;
圖3是本發(fā)明的總體框圖;
圖4是主計算機電路圖;
圖5是輔計算機電路圖;
圖6是通信計算機電路圖;
圖7是微計算機的接口電路圖;
圖8是本發(fā)明的驅動電路和繼電器及表示燈電路圖;
圖9是接發(fā)車表示燈電路圖;
圖10是與車站聯(lián)鎖電路相聯(lián)系的兩組接點條件圖。
圖1所示的外觀圖，其中1為主、輔計算機，2為通信計算機，3為隔離板，4為接口電路板，5為驅動電路板，6為傳感器接收板，7為傳感器發(fā)送板，8為電源，9為打印電源。
圖2所示的操縱臺，其中1為閉塞按鈕BSA，2為請求表示燈QOD，3為區(qū)間占用表示燈QZD，4為顯示器，5為發(fā)車表示燈FBD，6為接車表示燈JBD，7為人工取消按鈕RQA，8為故障按鈕GA，9為揚聲器，10為計數(shù)器。
圖4所示的主機電路圖中，U1為微處理器CPU，采用MCS8031，主要完成信息處理和寄存與控制;U2為地址線和數(shù)據(jù)線低8位的鎖定片，采用74LS373;U3為存貯器ROM，采用EPROM2764，是軟件程序貯存器;U4、U5、U6為I/O接口擴展芯片，U4采用5G8255;U5和U6采用5G8155，內部有一定時器及RAM貯存器;U8、U9、U12及所屬電阻R1～4，電容C5、6組成硬件復位電路;U7為CPU選片用譯碼器，采用74LS138。
圖5所示的輔機電路圖中，其主要組成部分與主機相同。其中U26、U28、U29、U30、U31、U27的功能分別與圖4主機中的U1、U2、U3、U5、U6、U7相同，只是無U4接口擴展芯片和U8、U9和U12等組成的復位電路。
圖6所示的通機電路圖中，其組成更為簡單，只包括U23微處理器、U24存貯器和U25I/O接口擴展芯片。另外U23的P3.6和P3.7端子與通道電路相連接，對其輸出信號進行整形和放大，使送到外閉塞線上的信號為方波，便于對方站接收。
圖7所示的微計算機的接口電路，主要作用是將計算機與繼電器和操縱控制部分銜接起來。其中U14為產生5KHZ的交流信號源，芯片采用CC4060，供BSA、RQA、BSJ、FJ等測試用，U18和U19為光電隔離器，采用TLP-521-4;U13為反相器，采用MC1413;U15也為反相器，采用74LS04;U17為控制揚聲器的與門器;采用芯片CC4011，平時交流信號由U14送至U17的5，當計算機輸入端
電位變化，使U17的6為0，與門打開，通過BG2放大，驅動揚聲器嗚響，提示值班員列車的請求閉塞和運行狀態(tài)。當以下情況時，揚聲器嗚響，1、請求閉塞時，接車站嗚響;2、列車到發(fā)車站傳感器處時，發(fā)車站嗚響;3、車到接車站傳感器處時，接車站嗚響;4、復原時，雙方站均嗚響;5、故障和溜車時，所在站嗚響。
本發(fā)明驅動電路共四套，如圖8所示，電路結構相同，只是輸入和輸出端各異。其中輸入端為
，輸出端為①②的，驅動閉塞繼電器;輸入端為
的輸出端為③④的，驅動發(fā)車繼電器FJ;輸入端為
，輸出端為⑤、⑥的，驅動請求閉塞表示燈QQD;輸入端為
，輸出端為⑦、⑧的，驅動區(qū)間占用表示燈QZD。驅動電路的主要作用是將來自微機的信號放大，以便驅動相應繼電器勵磁或點亮表示燈。其原理如下主機傳來的交流信號由輸入端輸入，經(jīng)反相器U21反相和U22光電隔離器隔離，其輸出端的交流信號經(jīng)晶體三極管BG3，電阻R34～36，電容C27～30和變壓器B2組成的放大器放大后，再經(jīng)全波整流在其輸出端給出一個直流電壓，用來驅動繼電器和表示燈，完成主機動態(tài)控制的目的。
圖9所示的接發(fā)車表示燈電路中，用FJ和BSJ的接點條件來控制。當發(fā)車繼電器FJ吸起時，則發(fā)車表示燈FBD點亮;當FJ落下，閉塞繼電器BSJ也落下時，則接車表示燈點亮。
圖10所示的發(fā)車繼電器FJ和閉塞繼電器BSJ的接點條件，與車站聯(lián)鎖電路中出發(fā)信號控制電路相聯(lián)系。當FJ和BSJ均吸起時，出發(fā)信號機方可開放。FJ和BSJ采用安全型信號繼電器JWXC-1000或JPXC-1700型。
圖1至10是本發(fā)明的一個實施例，現(xiàn)以辦理一次發(fā)車和接車為例，詳細說明如下甲站為發(fā)車站，乙站為接車站。
甲站值班員欲向乙站發(fā)車，先按下閉塞按鈕(BSA)，接口電路(圖5)中的集成電路U14產生5KHZ的交流信號經(jīng)U13-BG1-BSA-U13(3.14)-U19-U15送至計算機主機(圖4A)，主機識別后，通過串行通信口(P3.0、P3.1)通知通機，通機向對方站發(fā)出請求信息，主機還使接口擴展芯片U6(圖4
)發(fā)生交流信號，通過驅動電路(圖8
)點亮請求表示燈。
乙站通機收到甲站請求信息后，通過串行口(P3.0、P3.1)通知主機;主機收到請求信息后，使請求燈點亮(原理同前)，并使揚聲器控制端(圖4的U4
)電位變化，通過接口電路(圖7)的U16-U19-U17-BG2使揚聲器嗚響，提醒車站值班員注意。
乙站同意接車，值班員按下BSA，主機收到同意的信息(原理同前)后，通過通機向甲站發(fā)送同意接車信息，并使U5定時器停止發(fā)頻(圖4
)。使驅動電路(圖6
)無輸出電壓，BSJ落下。顯示器顯示接車符號(圖4U5)，使接車表示燈JBD點亮(見圖9)。
甲站收到乙站同意接車信息后，主機發(fā)頻(圖4U6
)，通過驅動電路(圖6
)使發(fā)車繼電器(FJ)吸起。并使顯示器顯示發(fā)車符號(
)和發(fā)車表示燈點亮。由于此時FJ和BSJ均吸起，甲站發(fā)車信號機開放閉塞條件具備，可以辦理發(fā)車。
列車出發(fā)進入甲站傳感器地點后，傳感器將軸信號通過電纜傳入室內，經(jīng)過信息處理送給主機和輔機，雙機共同計數(shù)、核對。同時主機將列車出發(fā)信息傳給乙站。顯示器顯示區(qū)間占用符號(曰曰)，輔機發(fā)頻(圖4
)通過驅動電路(圖8
)點亮區(qū)間占用表示燈QZD，揚聲器同時嗚響。
乙站收到甲站傳來的通知出發(fā)信息，顯示器顯示區(qū)間占用符號(曰曰)，點亮區(qū)間占用表示燈QZD，揚聲器同時嗚響。
列車出清甲站傳感器處后，甲站將軸數(shù)傳給乙站。其電路動作過程如下主機通過串行口(圖4U1P3.0P3.1)將軸數(shù)信息信號傳給通機，通機經(jīng)通道電路將接收信號整形和放大，送到外線傳給乙站(見圖6，U23P3.6P3.7)。
乙站收到甲站的列車軸信息，由閉塞外線經(jīng)通道電路整形傳給通機，再經(jīng)串行口傳給主機。
當甲、乙站軸數(shù)相等后，乙站主機電路的U5(見圖4)定時器發(fā)出交流信號至
端，傳給驅動電路(見圖8
)，其輸出端產生直流電壓驅動閉塞繼電器BSJ勵磁，使乙站閉塞機復原。同時，乙站主機還向通機傳送復原信號，經(jīng)通機的通道電路和閉塞外線向甲站發(fā)送復原信息。
甲站閉塞外線和通機通道電路收到復原信息，通機經(jīng)串行口再傳給主機。主機同樣使U5發(fā)出交流信號，經(jīng)驅動電路，使甲站BSJ勵磁。同時主機使U6定時器(圖4
端)無交流輸出，則使驅動電路圖8
端無交流信號，從而導致發(fā)車繼電器FJ失磁落下。至此甲站閉塞機也復原。
在辦理閉塞后，發(fā)車站未發(fā)車前，可以取消閉塞。此時值班員按下人工取消按鈕RQA，輔機(圖5
處)輸出一交流信號，傳給主機(圖4
)，主機U6的TOUT端
停止發(fā)頻，使驅動電路圖6
端無交流信號，則使發(fā)車繼電器FJ失磁落下，發(fā)車站閉塞機復原。與此同時，主機通過串行口通知通機，通機向接車站發(fā)送復原信息，接車站的通機收到復原信息，傳給主機，主機圖4
端發(fā)頻，驅動電路圖8
端得到交流信號，經(jīng)放大驅動閉塞繼電器BSJ勵磁，使接車站閉塞機復原。至此接發(fā)車站閉塞機均復原。
當發(fā)生外線故障、機器故障或停電又來電時，值班員可按下故障按鈕GA，此時設備降低功能，進入記數(shù)狀態(tài)，但仍可監(jiān)督區(qū)間。值班員可確認區(qū)間空閑后，用路票發(fā)一次車，當列車完整到達接車站后，閉塞機即可復原。其電路動作過程如下值班員按下故障按鈕GA，圖7
端有交流信號輸出，傳入主機圖4U6
端。主機收到信號后，程序即進入記數(shù)狀態(tài)，對傳來的軸信息進行記數(shù)和對數(shù)。列車出清區(qū)間后，雙方閉塞機核對軸數(shù)后，閉塞機即復原，可繼續(xù)使用。
權利要求
1.一種適用于鐵路單線各種牽引區(qū)段，尤其適用于電氣化牽引區(qū)段的單線鐵路微機計軸閉塞設備，其特征在于(1)、由主計算機、輔計算機和通信計算機及接口電路組成的計軸微計算機，通信計算機經(jīng)通道電路與外閉塞線相連接，傳感器經(jīng)信號電纜把列車軸信息傳入主計算機和輔計算機，主、輔計算機經(jīng)微處理器的串行口分別與通信計算機相連接，并通過接口電路與控制和表示部分相連接；(2)、由主、輔計算機的不同輸出端子與四套結構相同的驅動電路相連接，驅動電路的輸出分別控制發(fā)車繼電器FJ，閉塞繼電器BSJ，請求表示燈QQD和區(qū)間占用表示燈QZD；(3)、由發(fā)車繼電器FJ和閉塞繼電器的接點條件控制出發(fā)信號機的開放條件，并控制接車表示燈JBD和發(fā)車表示燈FBD；(4)、由控制部分和表示部分組成的操縱臺，控制部分包括閉塞按鈕BSA、人工取消按鈕RQA、故障按鈕GA，表示部分包括請求表示燈QQD、區(qū)間占用表示燈QZD、發(fā)車表示燈FBD、接車表示燈JBD、顯示器、記數(shù)器和揚聲器；(5)、故障按鈕的設置采用不能單獨使本閉塞設備直接復原的方式，如果閉塞設備發(fā)生停電又恢復、通信故障、繼電器狀態(tài)不正常、溜車、錯計軸等情況時，值班員可按下故障按鈕，此時本閉塞設備只是計軸部分工作，值班員確認區(qū)間空閑后，可用路票發(fā)車一次，機器檢查列車完整到達對方站后，機器確認區(qū)間空閑，本閉塞設備自動復原可以繼續(xù)使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的閉塞設備，其特征在于計軸微計算機的主計算機、輔計算機和通信計算機中的微處理器U1、U26和U23采用MCS8031，存貯器U3、U29和U24采用EPROM2764，接口擴展芯片U4采用5G8255，U5、U6、U30、U31和U25采用5G8155，選片用譯碼器U7、U27采用74LS138，鎖定用芯片U2、U28采用74LS373，接口電路中交流信號源U14采用CC4060，光電隔離器U18、U19采用TLP521-4，反相器U13采用MC1413，反相器U15采用74LS04，與門控制器U17采用CC4011，
3.根據(jù)權利要求1所述的閉塞機，其特征在于驅動電路是由U21反相器和U22光電隔離器將主、輔計算機傳來的交流信號輸入給由晶體三極管BG3、電阻R34～36、電容C27～30和變壓器B2組成的放大器，放大器的輸出經(jīng)全波整流器再分別與相應的繼電器或表示燈相連接。
全文摘要
一種單線鐵路微機計軸閉塞設備，是確保列車區(qū)間行車安全的鐵路信號設備。現(xiàn)有單線鐵路多采用64D型繼電半自動閉塞，其嚴重缺點是不能進行區(qū)間檢查，本閉塞機采用由主計算機、輔計算機和通信計算機組成的計軸微計算機，對傳感器采集的列車軸信息進行記數(shù)和核對。并與鄰站進行信息傳遞。設置發(fā)車繼電器和閉塞繼電器，與車站聯(lián)鎖設備中的出發(fā)信號控制電路相聯(lián)系。操縱臺包括控制部分和表示部分，本閉塞設備，設備簡單，技術先進，安全度高，能適用于各種牽引區(qū)段。
文檔編號B61L23/00GK1068079SQ9210458
公開日1993年1月20日 申請日期1992年6月16日 優(yōu)先權日1992年6月16日
發(fā)明者劉戈, 楊殿友, 李榮貴, 王躍, 陳曉光, 吳孝增 申請人:哈爾濱鐵路局齊齊哈爾科學技術研究所