專利名稱：電壓階躍軌道繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路交通控制系統(tǒng)，更具體地說是一種應(yīng)用在鐵路交通控制系統(tǒng)的車站聯(lián)鎖 JZXC480型交流軌道電路中的繼電器電路。
背景技術(shù)：
軌道電路是鐵路信號(hào)系統(tǒng)的室外設(shè)備，它在鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中的作用是監(jiān)督車列的動(dòng) 態(tài)、反映軌道的占用情況。鐵路行車調(diào)度人員通過軌道電路反饋到信號(hào)控制臺(tái)上的光帶信息， 依此來編排進(jìn)路、轉(zhuǎn)換道岔，組織接發(fā)列車和調(diào)車作業(yè)。目前，中國(guó)鐵路使用的軌道電路主 要有JZXC-480型交流軌道電路、25HZ相敏軌道電路、移頻軌道電路等等，由于JZXC-480 型交流軌道電路設(shè)備簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低、維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)鐵路中使用的主要 是這種軌道電路，尤其是工礦企業(yè)鐵路中絕大部分使用的都是這種軌道電路。
由于電磁繼電器中電磁器件磁滯現(xiàn)象的影響，JZXC-480型繼電器的可靠吸起值為9.2V， 可靠落下值為4.6V。在鐵路現(xiàn)場(chǎng)使用中，由于軌道銹蝕、軌面積塵、油污等因素的影響，導(dǎo) 致列車壓上鋼軌后，輪對(duì)的分路電阻過大，軌道電路接收端電壓不能降到繼電器可靠落下值 以下，軌道繼電器不能可靠落下(俗稱壓不死)。列車調(diào)度員無法準(zhǔn)確判斷軌道上有無車輛占 用，相關(guān)聯(lián)鎖關(guān)系失效，極有可能造成車輛正面、側(cè)面沖突，車輛脫線(車輛經(jīng)過道岔時(shí)扳 動(dòng)道岔)等行車事故的發(fā)生。由于軌道電路分路不良隱患存在，每年都有大量事故發(fā)生，造 成人員傷亡和設(shè)備損失，這是一種非常危險(xiǎn)的安全隱患，是鐵路運(yùn)輸作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不允許發(fā)生的。
幾年來，鐵路信號(hào)科技人員經(jīng)研究也提出了一些解決方案如采用高壓脈沖軌道電路和 高返還系數(shù)的繼電器等方案，但均由于對(duì)原軌道電路改動(dòng)太大、費(fèi)用高、對(duì)鐵路運(yùn)輸影響大 或不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)道床電阻變化而降低了電路的可靠性，以及難以實(shí)現(xiàn)故障安全等因素沒有達(dá) 到較好效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種電壓階躍軌道繼電器，以便 有效克服現(xiàn)有電磁繼電器由于軌道電路分路狀態(tài)不良造成的不能可靠落下導(dǎo)致聯(lián)鎖關(guān)系失 效的問題，避免可能發(fā)生的行車事故。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明電壓階躍軌道繼電器，其特征是設(shè)置定時(shí)時(shí)基集成電路，以所述定時(shí)時(shí)基集成電
路對(duì)軌面電壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，并在軌面電壓產(chǎn)生階躍變化時(shí)輸出脈沖信號(hào)；以所述脈沖信號(hào) 通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制執(zhí)行繼電器J的吸起或落下狀態(tài)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于-
定時(shí)時(shí)基集成電路采用時(shí)基芯片IC1，軌面電壓在經(jīng)整流之后通過電阻R卜R2和113 ， 以及電阻R4 、 R5和R6的分壓后，接入芯片IC1的觸發(fā)輸入端，構(gòu)成軌面電壓階躍變化的 連續(xù)檢測(cè)電路。
在定時(shí)時(shí)基集成電路與繼電器驅(qū)動(dòng)電路之間，設(shè)置由集成塊IC2與三極管T卜丁2構(gòu)成的 雙穩(wěn)態(tài)電路。
以軌面電壓為電源、經(jīng)D!^D4整流和電容d濾波后為所述時(shí)基芯片Id和集成塊IC2 提供工作電源。
在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置冗余晶體管T4，冗余晶體管T4的基級(jí)經(jīng)基極電阻Rm與集成 塊IC2的DIN端連接，且IC2的DIN端經(jīng)負(fù)載電阻R15與繼電器電源端連接。
在電源端與三極管T2的基極輸入端之間接入穩(wěn)壓管DZp并在時(shí)基芯片Id輸出端設(shè)置 隔離二極管D1()。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明針對(duì)JZXC-480軌道電路因分路電阻過大而引起的電磁繼電器不能落下而造成 的行車隱患的情況，利用定時(shí)時(shí)基集成電路，對(duì)軌面電壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，在軌面電壓產(chǎn)生階 躍變化時(shí)，即產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制繼電器落下或吸起。由于電路檢測(cè)車輛駛?cè)牒碗x去后軌面電 壓的階躍變化，在一定電壓條件下與軌面電壓的絕對(duì)值關(guān)系不大，所以克服了由于繼電器電 磁器件磁滯現(xiàn)象的影響，消除了繼電器存在的某一電壓條件下產(chǎn)生的似吸非吸的現(xiàn)象。
2、 本發(fā)明是利用軌面送來的電壓，經(jīng)整流濾波作為電路的工作電源，因此不需要另外 引入電源。
3、 本發(fā)明中集成塊Id和IC2均采用CMOS時(shí)基集成電路，只要軌面電壓高于繼電器 的吸起電壓(9.2V)十2VCES至18V均可保證電路正常工作。由于Vces扱小，所以基本適用 于JZXC480繼電器所適用的電壓范圍。
4、 本發(fā)明采用時(shí)基集成塊IQ、 IC2，其靜態(tài)工作電流值在0.4mA左右，電路總工作電 流在5mA以內(nèi)，對(duì)軌道電路的影響極小。
5、 本發(fā)明由于僅檢測(cè)車輛占用時(shí)軌面電壓的階躍變化，而對(duì)道床由于天氣原因和其它 原因造成的道床電阻變化而引起的軌面電壓的緩慢變化不敏感，因此可適用任何線路和天氣 狀況下的工作，且不需對(duì)軌道電路發(fā)送端做任何調(diào)整。
6、 本發(fā)明在驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置冗余晶體管T4，可以使得在電路出現(xiàn)故障時(shí)繼電器不能吸 起， 一定程度上實(shí)現(xiàn)了故障安全的原則。7、本發(fā)明直接接入軌面電壓，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用方便，不需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)480軌道電路做任何改動(dòng)和 調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)即插即用。


圖1為本發(fā)明電路原理圖。
以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明-
具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例中，設(shè)置定時(shí)時(shí)基集成電路，以定時(shí)時(shí)基集成電路對(duì)軌面電壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)， 并在軌面電壓產(chǎn)生階躍變化時(shí)輸出脈沖信號(hào)；以脈沖信號(hào)通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制執(zhí)行繼電 器J的在用狀態(tài)，即控制繼電器J的吸起與落下。
具體實(shí)施中，如圖1所示，定時(shí)時(shí)基集成電路采用時(shí)基芯片IC1，軌面電壓在經(jīng)整流之 后通過電阻R!、 R2和R3 ，以及電阻R4 、 R5和R6的分壓后，分別接入芯片IC1的觸發(fā)輸
入端。在時(shí)基芯片IC1的觸發(fā)輸入端并聯(lián)連接電容C2、 C3使得在軌面電壓產(chǎn)生階躍變化時(shí)，
Id對(duì)應(yīng)輸出脈沖信號(hào)。
在定時(shí)時(shí)基集成電路與繼電器驅(qū)動(dòng)電路之間，設(shè)置由集成塊IC2與三極管Ti、 丁2構(gòu)成的 雙穩(wěn)態(tài)電路，用于在軌面電壓階躍過程結(jié)束后，繼電器保持在吸起或落下狀態(tài)上。
軌面電壓一方面作為檢測(cè)信號(hào)之外，另一方面作為電源、經(jīng)Dr"D4整流和電容d濾波
后，為包括時(shí)基芯片IQ和集成塊IC2在內(nèi)的整個(gè)電路提供工作電源。
本實(shí)施例中，在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置冗余晶體管T4，驅(qū)動(dòng)管T3的基卞及接集成塊IC2
輸出端，繼電器線圈J串接在驅(qū)動(dòng)管T3的集電極與電源之間，驅(qū)動(dòng)管T3的發(fā)射極與冗余
晶體管T4的集電極相連，冗余晶體管T4的基級(jí)經(jīng)基極電阻R14與集成塊IC2的放電開關(guān)DIS 連接，且IC2的DIS端7腳經(jīng)負(fù)載電阻Ri5與繼電器電源連接。IC2、 T3與T4共同構(gòu)成繼電
器推動(dòng)電路，冗余三極管T4保證了在T3故障和IC2輸出邏輯門故障時(shí)繼電器落下。負(fù)載電
阻Ru的接入使在繼電器落下時(shí)負(fù)載電阻接入電路，防止繼電器動(dòng)作時(shí)軌面電壓產(chǎn)生明顯變 化而引起ICi輸出脈沖信號(hào)。
如圖所示，在電源端與三極管T2的基極輸入端之間接入穩(wěn)壓管DZ!，并在時(shí)基芯片IC, 輸出設(shè)置隔離二極管D1Q，保證在軌面電壓達(dá)到一定值后繼電器吸起。
工作原理軌面電壓經(jīng)l、 2端子引入后，經(jīng)Dt—D4整流及電容d濾波后分別接入由 電阻R2、 R3和電阻R4、 Rs和R6組成的分壓電路，分壓后分別提供給進(jìn)時(shí)基芯片IC! 的觸發(fā)輸入端腳和TR2觸發(fā)輸入端8腳，分別使時(shí)基芯片Id的V(m輸出端第5腳輸出 高電平，IQ的Vo2輸出端第9腳輸出低電平，再經(jīng)開關(guān)管T卜T2后分別送至集成塊IC2的TR觸發(fā)輸入端2腳和其TH閾值輸入端6腳，使集成塊IC2輸出端3腳保持高電平，經(jīng)驅(qū)動(dòng) 管T3和三極管T4后，使執(zhí)行繼電器J吸起。
當(dāng)車輛壓上軌道后，由于輪對(duì)具有分流作用，軌面電壓產(chǎn)生下降階躍過程，接入在Id的 觸發(fā)輸入端6腳的電容C2作用下使6腳電壓無法突變，Id的Vcl輸出端5腳輸出低電 平脈沖，經(jīng)開關(guān)三極管T2后，使IC2的TH閾值輸入端6腳輸入高電平脈沖，IC2的Vo輸 出端3腳輸出為低電平并保持，推動(dòng)三極管T3、 T4截止，繼電器落下，表示車輛占用軌道。 在車輛駛出軌道后輪對(duì)的分路作用消失，軌面電壓產(chǎn)生上升電壓階躍過程，由于C"乍 用使Id的TR2觸發(fā)輸入端8腳電壓不能突變，Id的Vo2輸出端9腳輸出高電平脈沖經(jīng)開 關(guān)管L使IC2的TR觸發(fā)輸入端2輸入低電平脈沖，IC2的Vo輸出端3腳輸出高電平并保
持，使之推動(dòng)三極管T3、 T4飽和，執(zhí)行繼電器吸起。穩(wěn)壓二極管DZi經(jīng)R8與開關(guān)管T2的
基豐及連接，并由二極管Du)與Id的Vo2電壓輸出端9腳隔離后使開關(guān)三極管Ti在電源電 壓高于一定數(shù)值后D&擊穿，使IC2的TR觸發(fā)輸入端輸入低電平、Vo端輸出高電平，強(qiáng)制 執(zhí)行繼電器吸起。防止由于干擾而產(chǎn)生的電壓下降，使執(zhí)行繼電器J誤落。同時(shí)也保證了列 車離去后軌面電壓升高達(dá)一定值后繼電器吸起。
在正常情況下，IC2的Vo電壓輸出端3腳輸出為高電平時(shí)，IC2的DIS放電開關(guān)7腳對(duì)
地為高阻狀態(tài)，三極管丁4的基極由電阻R14、 R!5獲得偏流使T4飽和導(dǎo)通，T3、 T4同時(shí)飽
和導(dǎo)通使繼電器J得電吸起。當(dāng)IC2的Vc電壓輸出端3腳輸出為低電平時(shí)，IC2的DIS端7
腳對(duì)地短路，T4無法獲得偏流而截止，T3,T4同時(shí)截止，使繼電器J失電落下。
在故障情況下，IC2電壓輸出端3腳為低電平狀態(tài)時(shí)，繼電器失電落下，但由于三極管
T3被擊穿或IC2輸出端被擊穿時(shí)，可能使執(zhí)行繼電器J吸起，出現(xiàn)不安全狀態(tài)，由于IC2的
DIN端7腳對(duì)地為短路狀態(tài)，從而使三極管T4無法獲得偏置電流，T4仍然保持截止，執(zhí)行 繼電器無法吸起，實(shí)現(xiàn)了故障導(dǎo)向安全的原則。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試軌面電壓經(jīng)R!—R6接入后，調(diào)整R2、 Rs使IC!的5腳、9腳均輸出低電平， IC2的3腳輸出高電平，繼電器J吸起，調(diào)整完畢后，1、 2端子接入軌面電壓，3、 4端子接 JZXC480繼電器線圈后，將電路板裝入繼電器內(nèi)，直接插入現(xiàn)場(chǎng)繼電器座內(nèi)，即可工作。
本發(fā)明利用電壓階躍式軌道繼電器克服了繼電器磁滯效應(yīng)的影響，能有效解決軌道電路 中大量存在的分路不良問題，它使用方便、分路靈敏，經(jīng)在部分鐵路車站使用效果良好，達(dá) 到了有效、可靠、經(jīng)濟(jì)的使用要求。
權(quán)利要求
1、電壓階躍軌道繼電器，其特征是設(shè)置定時(shí)時(shí)基集成電路，以所述定時(shí)時(shí)基集成電路對(duì)軌面電壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，并在軌面電壓產(chǎn)生階躍變化時(shí)輸出脈沖信號(hào)；以所述脈沖信號(hào)通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制執(zhí)行繼電器J的吸起或落下狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓階躍軌道繼電器，其特征是所述定時(shí)時(shí)基集成電路采用 時(shí)基芯片IC1，軌面電壓在經(jīng)整流之后通過電阻Rh R2和R3 ，以及電阻R4 、 R5和R6的 分壓后，接入芯片IC1的觸發(fā)輸入端，構(gòu)成軌面電壓階躍變化的連續(xù)檢測(cè)電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓階躍軌道繼電器，其特征是在所述定時(shí)時(shí)基集成電路與 繼電器驅(qū)動(dòng)電路之間，設(shè)置由集成塊IC2與三極管Ti、 T2構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)電路。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓階躍軌道繼電器，其特征是以所述軌面電壓為電源、 經(jīng)Dr-D4整流和電容d濾波后為所述時(shí)基芯片IQ和集成塊IC2提供工作電源。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓階躍軌道繼電器，其特征是在所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè) 置冗余晶體管T4，冗余晶體管T4的基級(jí)經(jīng)基極電阻R14與集成塊IC2的DIN端(7腳)連接， 且IC2的DIN端(7腳)經(jīng)負(fù)載電阻R!5與繼電器電源端連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓階躍軌道繼電器，其特征是在電源端與三極管T2的基極 輸入端之間接入穩(wěn)壓管DZi，并在時(shí)基芯片Id輸出端設(shè)置隔離二極管D10。
全文摘要
電壓階躍軌道繼電器，其特征是設(shè)置定時(shí)時(shí)基集成電路，以定時(shí)時(shí)基集成電路對(duì)軌面電壓進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，并在軌面電壓產(chǎn)生階躍變化時(shí)輸出脈沖信號(hào)；以脈沖信號(hào)通過繼電器驅(qū)動(dòng)電路控制執(zhí)行繼電器J的吸起或落下狀態(tài)。本發(fā)明是利用軌面電壓的階躍變化產(chǎn)生脈沖信號(hào)，繼而控制執(zhí)行繼電器落下或吸起，可以有效克服現(xiàn)有電磁繼電器由于軌道電路分路狀態(tài)不良造成的不能可靠落下，導(dǎo)致聯(lián)鎖關(guān)系失效的問題，避免可能發(fā)生的行車事故。
文檔編號(hào)H01H47/00GK101320654SQ200810123340
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者吳廣軍, 李文斌, 汪志忠, 凱 董, 鮑煥祥 申請(qǐng)人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司