專利名稱：一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵路環(huán)境監(jiān)測的異物侵限防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域，尤其涉及一種采用動態(tài)信號
監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置。
背景技術(shù)：
隨高速鐵路技術(shù)發(fā)展，鐵路防災(zāi)作為一項大的工程項目，成為每一條新建高速鐵
路一項大的工程與技術(shù)問題，影響到高速列車的行車安全，具體表現(xiàn)在天氣因素、地質(zhì)因素
以及人為因素，這些因素會引起重大的行車安全事故。特別是由地質(zhì)因素以及人為因素引
起的異物侵限，如陡坡落石、橋上異物跌落等會直接造成列車脫軌甚至更大的安全行車事
故。因此異物侵限傳感器是鐵路防災(zāi)系統(tǒng)中的一個非常核心的組成部分。 當(dāng)前的異物侵限傳感器采用電網(wǎng)模式，當(dāng)異物侵限發(fā)生時，異物撞斷電網(wǎng)，使電網(wǎng)
斷路?，F(xiàn)在的異物侵限傳感器電網(wǎng)(以下簡稱異物電網(wǎng))采用直流信號，當(dāng)異物電網(wǎng)線斷
開后，與其相連的繼電器自動跌落(重力安全繼電器)，實現(xiàn)異物電網(wǎng)的通斷監(jiān)測。由于直
流信號的異物電網(wǎng)在斷開時，如果電網(wǎng)線與其它直流信號連接，會造成異物電網(wǎng)假通，這種
狀態(tài)是及其危險的，同時直流信號不是動態(tài)信號，不符合鐵路信號的動態(tài)驅(qū)動與監(jiān)測原則，
影響到異物電網(wǎng)通斷監(jiān)測的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中所描述的采用直流信號監(jiān)測鐵路異物侵限存在 的問題，提出了一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置。 其特征在于，所述裝置包括信號發(fā)生與功率放大電路、輸出變壓器隔離電路、信號 輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路、輸入變壓器隔離電路、信號整流電路、落物繼電器電路、防 雷電路以及異物電網(wǎng)； 上述信號發(fā)生與功率放大電路的輸出端分別與輸出變壓器隔離電路以及信號輸 出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接； 輸出變壓器隔離電路的一個輸出端與信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入 端相連接，其另一個輸出端通過防雷與異物電網(wǎng)相連接； 輸入變壓器隔離電路的輸入端通過防雷與異物電網(wǎng)相連接，一個輸出端與信號輸出 與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接，其另一個輸出端與信號整流電路的輸入端相連接；
信號整流電路的一個輸出端與信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連 接，其另一個輸出端與落物繼電器端相連接。 本發(fā)明所提出的交流動態(tài)模式異物傳感器在安全性以及可靠性方面要遠強于直 流模式異物傳感器、符合鐵路信號領(lǐng)域?qū)虬踩瓌t，提高了電路的可靠性與安全性。


圖1 :動態(tài)信號異物傳感器組成框 圖2 :信號產(chǎn)生與功率放大電路框圖；
圖3 :典型交流信號監(jiān)測電路組成框圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性 的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。 本發(fā)明提供一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置。 信號發(fā)生與功率放大電路采用LC電路作為信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生近似方波信號，通 過遲滯比較器進行整形，然后采用功率三極管對管進行放大，實現(xiàn)音頻動態(tài)信號產(chǎn)生，功率 放大以及動態(tài)輸出，如圖2所示。當(dāng)異物電網(wǎng)采用多層電網(wǎng)模式時，采用不同頻率的音頻信 號。 由信號發(fā)生與功率放大電路輸出的音頻動態(tài)功率信號通過電容耦合隔直與輸出 變壓器隔離電路中的音頻變壓器的主邊相連，主邊的另一端與本電路"地"信號相連，實現(xiàn) 交流功率耦合輸出。同時，音頻變壓器采用雙副邊模式， 一路副邊用于信號輸出，另一路副 邊為電壓頻率監(jiān)測電路提供接口 ，可以實現(xiàn)對于信號產(chǎn)生與放大電路的工作狀態(tài)監(jiān)控以及 對輸入信號頻率監(jiān)測進行抵對，對系統(tǒng)工作狀態(tài)進行監(jiān)控。同時監(jiān)控部分電路與變壓器的 電網(wǎng)輸出副邊實現(xiàn)直流隔離，使電路工作更安全可靠，同時不會由于監(jiān)控電路的故障導(dǎo)至 系統(tǒng)故障。輸出變壓器隔離電路同時實現(xiàn)信號的電平轉(zhuǎn)換，使異物電網(wǎng)上流動的信號電平 低于安全電路的上限。 輸入變壓器隔離電路實現(xiàn)異物電網(wǎng)電纜信號的接入、電平轉(zhuǎn)換。其中音頻變壓器 采用雙副邊模式， 一組副邊產(chǎn)生功率信號，通過信號整流電路，轉(zhuǎn)換為直流電壓信號驅(qū)動落 物繼電器；同時另一組副邊為電壓頻率監(jiān)測電路提供接口。輸入變壓器隔離電路中的音頻 變壓器的主邊一端與輸出變壓器隔離電路中的音頻變壓器的副邊一端通過異物電網(wǎng)的支 撐網(wǎng)金屬網(wǎng)架相連，當(dāng)異物電網(wǎng)電纜斷線或絕緣損壞時，會造成輸入變壓器隔離電路中的 音頻變壓器主邊短路，落物繼電器跌落，而不會由于金屬網(wǎng)架導(dǎo)電導(dǎo)致斷裂電纜保持信號 通路的"假"通路存在，具有漏電保護功能。 信號整流電路將輸入變壓器隔離電路提供的交流音頻功率信號轉(zhuǎn)換為直流信號， 并驅(qū)動落物繼電器。 信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路對信號的電壓、頻率進行測量并進行抵對，防 止由于其它交流信號以及接口電路工作故障造成的誤動作，其需要監(jiān)測的信號包括
1)輸出變壓器隔離電路信號監(jiān)測接口提供的交流信號；
2)輸入變壓器隔離電路信號監(jiān)測接口提供的交流信號；
3)落物繼電器驅(qū)動電壓； 同時該電路需要與控制中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，采用數(shù)據(jù)通信接口 ，如CAN或485等實現(xiàn)。 其中，對于交流信號測量，采用圖3的電路組合模式，由保護電路、交流放大電路、 有源整流電路、直流放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、信號整形電路、計數(shù)電路、接口電路以及中央處 理器組成。 保護電路功能要實現(xiàn)對被測信號電路以及監(jiān)控電路的雙向保護，保證在數(shù)字監(jiān)控部分發(fā)生故障時，不影響模擬電路工作，同時被測交流信號過高時，不損傷數(shù)字電路。在交 流信號輸入端采用電阻與穩(wěn)壓管組合可以完成這項功能。 交流放大電路用來實現(xiàn)將高輸出阻抗的交流信號進行電壓轉(zhuǎn)換、以適應(yīng)有源整流 電路所需的電平。 有源整流的主要功能是將交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號，同時保證交流信號在轉(zhuǎn)換過 程中不會出現(xiàn)由于普通整流二極管管壓降所引起的電壓差，保證信號的轉(zhuǎn)換精度。
直流放大電路將有源整流輸出的交流信號進行低通濾波，同時進行直流電平轉(zhuǎn) 換，適應(yīng)AD轉(zhuǎn)換的需要。 AD轉(zhuǎn)換電路將直流信號轉(zhuǎn)換為交流信號，同時為監(jiān)控電路中央處理器提供電壓數(shù) 據(jù)。 信號整形電路采用遲滯比較器將交流正弦信號轉(zhuǎn)換為直流方波脈動信號，為計數(shù) 電路提供計數(shù)脈沖。 計數(shù)電路采用多位計數(shù)器器件，對脈沖進行計數(shù)，中央處理器在一定時間內(nèi)對計
數(shù)電路進行清零，同時讀取固定時間間隔的計數(shù)值，確定信號的頻率。 接口電路將計數(shù)器輸出結(jié)果與中央處理器數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)互連。 監(jiān)控電路的直流轉(zhuǎn)換電路采用保護電路、直流放大、AD轉(zhuǎn)換與中央處理器實現(xiàn)互連。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng) 涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于，所述裝置包括信號發(fā)生與功率放大電路、輸出變壓器隔離電路、信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路、輸入變壓器隔離電路、信號整流電路、落物繼電器電路、防雷電路以及異物電網(wǎng)；上述信號發(fā)生與功率放大電路的輸出端分別與輸出變壓器隔離電路以及信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接；輸出變壓器隔離電路的一個輸出端與信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接，其另一個輸出端通過防雷電路與異物電網(wǎng)相連接；輸入變壓器隔離電路的輸入端通過防雷電路與異物電網(wǎng)相連接，一個輸出端與信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接，其另一個輸出端與信號整流電路的輸入端相連接；信號整流電路的一個輸出端與信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路的輸入端相連接，其另一個輸出端與落物繼電器電路相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述信號發(fā)生與功率放大電路采用LC電路作為信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生近似方波信號，通過遲 滯比較器進行整形，然后采用功率三極管對管對信號進行放大，生成音頻動態(tài)交流信號，并 以該信號做為異物電網(wǎng)的監(jiān)測信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述信號產(chǎn)生與功率放大電路輸出的音頻動態(tài)交流信號通過電容耦合隔直與輸出變壓器 隔離電路中音頻變壓器的主邊相連，主邊的另一端與本電路"地"信號相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述音頻變壓器采用雙副邊模式，一路副邊用于信號輸出，另一路副邊為信號輸出與輸入 電壓頻率的監(jiān)測提供接口。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述輸入變壓器隔離電路中音頻變壓器的主邊的一端與輸出變壓器隔離電路中音頻變壓 器的副邊的一端通過異物電網(wǎng)的金屬網(wǎng)架相連。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述輸入變壓器隔離電路中音頻變壓器采用雙副邊模式，一路副邊用于產(chǎn)生功率信號，另 一路副邊為信號輸出與輸入電壓頻率的監(jiān)測提供接口。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置，其特征在于， 所述信號輸出與輸入電壓頻率監(jiān)測電路與其它電路分離。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于鐵路環(huán)境監(jiān)測的異物侵限防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的一種采用動態(tài)信號監(jiān)測鐵路異物侵限的裝置。該方法采用交流信號，并監(jiān)測輸入與輸出信號的電壓以及頻率，保證信號不會因為由于串線等原因引入其它信號造成電網(wǎng)無法正常工作；其音頻信號多頻點工作模式，保證工作在同一個電網(wǎng)支撐架上的多路電網(wǎng)電纜信號工作于不同的頻率上；保證驅(qū)動回路中的任何一個關(guān)鍵器件出現(xiàn)問題，會使落物繼電器跌落；采用變壓器隔離信號，板內(nèi)與板外實現(xiàn)直流隔離，提高了電路的可靠性與安全性。交流動態(tài)模式異物傳感器在安全性以及可靠性方面要遠強于直流模式異物感器、符合鐵路信號領(lǐng)域?qū)虬踩瓌t。
文檔編號G01V3/08GK101726757SQ20091024255
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月16日
發(fā)明者張智祥 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司