用于鐵路相敏軌道電路的防護盒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為97型相敏軌道電路系統(tǒng)配套的防護盒，屬于鐵路調(diào)度領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道電路是鐵路信號自動控制的基礎(chǔ)設(shè)備。利用軌道電路可以自動檢測列車、車輛的位置，控制信號機的顯示；通過軌道電路可以將地面信號傳遞給機車，從而可以控制列車運行。軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為導(dǎo)體，兩端加以電氣絕緣或電氣分割，并接上送電和受電設(shè)備構(gòu)成的電路。
[0003]當兩根鋼軌完整，且無車占用，即軌道電路空閑時，電流通過兩根鋼軌和軌道繼電器，使軌道繼電器吸起，前接點閉合，信號開放。當列車占用軌道電路時，電流通過機車車輛輪對，軌道電路被分路。由于輪對電阻比軌道繼電器電阻小得多，使電源輸出電流顯著加大，限流電阻上的壓降隨之增加，兩根鋼軌間的電壓降低，流經(jīng)軌道繼電器的電流減少到它的落下值，使軌道繼電器落下，后接點閉合，信號關(guān)閉。同時，當軌道電路發(fā)生斷軌、斷線時，同樣會使軌道繼電器落下。
[0004]為了軌道控制性能穩(wěn)定，防護盒應(yīng)用于鐵路25Hz相敏軌道電路，作用如下:
1)調(diào)整作用于二元二位繼電器上的25Hz的軌道電壓的相位，使其滯后于局部電壓的相位差接近90度?？梢詼p少二元二位繼電器上50Hz牽引電流的干擾；
2)減少25Hz信號在傳輸中的衰耗；
3)減少二元二位繼電器上50Hz電壓的干擾，增強二元二位繼電器的工作可靠性。
現(xiàn)有防護盒大致有兩種，第一種防護盒內(nèi)部只有多個電感和電容，防護盒外部設(shè)有多個接線端子，通過連接不同的接線端子，可以改變防護盒中接入的電感量和電容量，使二元二位繼電器接收到電壓和相位符合要求。為保證二元二位繼電器正常工作，需監(jiān)測二元二位繼電器輸入的軌道電壓和局部電壓的幅值與相位差，超出允許范圍是要做出調(diào)整。這種防護盒不利于實時監(jiān)測。這種防護盒的缺點是調(diào)整時需外加測量儀器，平時也無法實時看到參數(shù)變化，不能及時作出相應(yīng)調(diào)整，會給鐵路行車安全帶來隱患。
[0005]第二種防護盒除有第一種的功能外，還自帶電壓和相位檢測單元，能實時檢測出軌道和局部電壓的幅值與相位，方便監(jiān)測與調(diào)整。這種防護盒的缺點是存在功耗大，測量參數(shù)少，工作不夠穩(wěn)定，可由用戶設(shè)置的報警參數(shù)少或者沒有等問題。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有軌道電路上的防護盒存在的問題，提供了一種用于鐵路相敏軌道電路的防護盒。
[0008]本發(fā)明所述用于鐵路相敏軌道電路的防護盒，它包括等效可變電感Ls、等效可變電容Cs和控制電路，等效可變電感Ls和等效可變電容Cs串聯(lián)，等效可變電感Ls和等效可變電容Cs的公共端子作為防護盒的端子2 ;串聯(lián)的等效可變電感Ls和等效可變電容Cs兩端分別為防護盒的端子1和端子3，防護盒的端子1和端子3連接二元二次繼電器軌道電壓線圈的兩端；
所述控制電路包括微處制器、模擬信號輸入模塊、按鍵模塊、上電復(fù)位電路、顯示模塊、控制模塊和通訊模塊；
模擬信號輸入模塊采集軌道電壓信號和局部電壓信號，模擬信號輸入模塊的信號輸出端與微處理器的信號輸入端相連；
按鍵模塊的外部指令輸出端與微處理器的外部指令輸入端相連；
上電復(fù)位電路用于微處理器的復(fù)位操作；
微處理器的顯示指令輸出端與顯示模塊的顯示指令輸入端相連；
微處理器的執(zhí)行指令輸出端與控制模塊的執(zhí)行指令輸入端相連，控制模塊用于控制軌道繼電器的開關(guān)狀態(tài)；
微處理器通過通訊模塊與調(diào)度系統(tǒng)進行通訊。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:相對于與本發(fā)明相似的同樣有實時監(jiān)測與顯示的防護盒來說，現(xiàn)有的產(chǎn)品的方案均以數(shù)字信號處理器(DSP)或ARM芯片為主控芯片，并有多片輔助芯片，甚至有多個處理器分別擔任測量與顯示控制功能。直接后果就是功耗偏大，DSP芯片功耗甚至要比本發(fā)明中所用MSP430f 149芯片功耗高出數(shù)十倍。此外，當系統(tǒng)中使用芯片數(shù)量較多時，可靠性也會相應(yīng)降低。本發(fā)明中除電源芯片外，用于全部功能處理的只有三個芯片，即主控芯片MSP430H49處理器，LM358運算放大器，VB3082總線驅(qū)動芯片各一片。此結(jié)構(gòu)為所有現(xiàn)有防護盒中最簡設(shè)計，功耗最低，可靠性最高。
[0010]在電源電路方面，與其他防護盒相比，本發(fā)明具有完善的突波保護與電源反接保護，供給微處理器的電源有兩級穩(wěn)壓，使微處理器工作更加可靠。
[0011]在工作參數(shù)設(shè)置方面本發(fā)明與其他防護盒相比，本發(fā)明最為全面完善。
【附圖說明】
[0012]圖1是防護盒在軌道電路中的連接位置示意圖；
圖2是本發(fā)明所述防護盒內(nèi)部多個電感、電容的具體連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明所述用于鐵路相敏軌道電路的防護盒的原理框圖；
圖4是本發(fā)明所述用于鐵路相敏軌道電路的防護盒的電路原理圖；
圖5是模擬信號輸入電路的電路原理圖；
圖6是顯示模塊的電路原理圖；
圖7是控制模塊的電路原理圖；
圖8是通訊模塊的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1、圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式所述用于鐵路相敏軌道電路的防護盒，它包括等效可變電感Ls、等效可變電容Cs和控制電路，等效可變電感Ls和等效可變電容Cs串聯(lián)，等效可變電感Ls和等效可變電容Cs的公共端子作為防護盒的端子2 ;串聯(lián)的等效可變電感Ls和等效可變電容Cs兩端分別為防護盒的端子1和端子3，防護盒的端子1和端子3連接二元二次繼電器軌道電壓線圈的兩端； 所述控制電路包括微處制器1、模擬信號輸入模塊2、按鍵模塊3、上電復(fù)位電路4、顯示模塊5、控制模塊6和通訊模塊7 ;
模擬信號輸入模塊2采集軌道電壓信號和局部電壓信號，模擬信號輸入模塊2的信號輸出端與微處理器1的信號輸入端相連；
按鍵模塊3的外部指令輸出端與微處理器的外部指令輸入端相連；
上電復(fù)位電路4用于微處理器1的復(fù)位操作；
微處理器1的顯示指令輸出端與顯示模塊5的顯示指令輸入端相連；
微處理器1的執(zhí)行指令輸出端與控制模塊6的執(zhí)行指令輸入端相連，控制模塊6用于控制軌道繼電器的開關(guān)狀態(tài)；
微處理器1通過通訊模塊7與調(diào)度系統(tǒng)進行通訊。
[0014]微處制器1采用型號為MSP430F149的單片機來實現(xiàn)。微處理器模塊由微處理器MSP430F149及其外圍的晶振電路以及JTAG編程調(diào)試接口和上電復(fù)位電路組成。晶振取值為4M赫茲。微處理器主要測量A/D轉(zhuǎn)換器引腳輸入的軌道和局部信號，計算其幅值和兩路信號的相位差，將其顯示在數(shù)碼管上，并根據(jù)按鍵輸入的參數(shù)將四個LED指示燈置為相應(yīng)狀態(tài)。在條件滿足時控制繼電器吸合或斷開，并通過串口與上位機通訊。
[0015]按鍵模塊3由前面板上的按鍵排線(共6根)連至上拉電阻，其中五條線接入微處理器的五條I/O (輸入/輸出)引腳，另一條接地。按鍵分為上下左右鍵和確認鍵，用以輸入各種參數(shù)信息。參數(shù)信息保存在微處理器內(nèi)部的FLASH存儲器里。
[0016]【具體實施方式】二:下面結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，防護盒的端子1連接電感多路選擇開關(guān)的固定端A11，第一路電感換檔端A1連接電感L的一端，電感L中間多個抽頭分別連接第二路電感換檔端A3、第三路電感換檔端A5、第四路電感換檔端A7和第五路電感換檔端A9 ;電感L的另一端同時連接電容C1的一端、電容C2的一端、電容C3的一端、電容C4的一端，且該節(jié)點作為防護盒的端子2 ;
電容C1的另一端連接電容多路選擇開關(guān)的第一電容換檔端A2 ;電容C2的另一端連接電容多路選擇開關(guān)的第二電容換檔端A4 ;電容C3的另一端連接電容多路選擇開關(guān)的第三電容換檔端A6、電容C4的另一端連接電容多路選擇開關(guān)的第四電容換檔端A8 ;
防護盒的端子3同時連接電容多路選擇開關(guān)的固定端A12、電容C1的另一端和電容多路換檔開關(guān)的第一電容換檔端A2 ;
經(jīng)電感多路選擇開關(guān)選擇的任一路電感作為等效可變電感Ls、經(jīng)電容多路選擇開關(guān)選擇的任一路電容作為等效可變電容Cs。
[0017]防護盒外殼的后面板設(shè)有三個較大的外界端子，分別為端子1、端子2、端子3，還有較小一些的補償電容組換檔端子(A2、A4、A6、A8)和補償電感組換檔端子(A1、A3、A5、A7、A9)，通過這些換檔端子的不同短接方式可以使補償電容組和補償電感組形成不同的電容和電感值。補償電容組和補償電感組可等效于一個可變電容和一個可變電感，電感和電容串聯(lián)起來，兩端連接到端子1和3，電感和電容的連接點連到端子2.端子1和3同時連接到輸入二元二位繼電器的軌道電壓上。通過調(diào)整電容和電感值，可以改變25周軌道電壓的相位。防護盒的后面板上還設(shè)有局部電壓輸入端子(兩位)和通訊接口端子(兩位)及24V輸入端子(兩位24V電源和地)。
[0018]【具體實施方式】三:下面結(jié)合圖5說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，模擬信號輸入模塊2包括軌道互感器電路2-1、局部互感器電路2-2、軌道運算放大器2-3和局部運算放大器2-4 ;
軌道互感器電路2-1采集軌道電壓信號，軌道互感器電路2-1的軌道電壓信號輸出端與軌道運算放大器2-3的輸入端相連，軌道運算放大器2-3的輸出端與微處理器1的軌道電壓信號輸入端相連；
局部互感器電路2-2采集局部電壓信號，局部互感器電路2-2的局部電壓信號輸出端與局部運算放大器2-4的輸入端相連，局部運算放大器2-4的輸出端與微處理器1的局部電壓信號輸入端相連。
[0019]模擬信號輸入模塊2分為兩路，一路的輸入接端子1和3，通過電流型電壓互感器將0-50V之間的軌道電壓轉(zhuǎn)換為0-2毫安電流，再由軌道運算放大器2-3構(gòu)成的電流電壓轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為0-3v電壓，接入微處理器1的A/D輸入引腳；另一路的輸入接外殼上的局部電壓端子，通過電流型電壓互感器將100-120V之間的局部電壓轉(zhuǎn)換為0-2毫安電流，再由局部運算放大器2-4構(gòu)成的電流電壓轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換為0-3v電壓，接入微處理器1的另一個A/D輸入引腳。軌道運算放大器2-3和局部運算放大器選擇雙運放集成在一個芯片中，型號為LM358。
[0020]【具體實施方式】四:下面結(jié)合圖6說明本實施方式，本實施方式對實施方式一作進一步說明，顯示模塊5包括顯