一種高分路軌道繼電器電路板插件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于鐵路信號(hào)控制領(lǐng)域，涉及一種高分路軌道繼電器電路板插件。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道電路是鐵路信號(hào)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，用來(lái)監(jiān)督機(jī)車車輛的運(yùn)行情況，其性能將 直接影響到行車安全和運(yùn)輸效率。軌道電路分路（即列車占用）不良將導(dǎo)致：（1)車輛出 清后，進(jìn)路不能自動(dòng)解鎖，即殘留光帶現(xiàn)象，影響調(diào)車作業(yè)效率；（2)車輛假出清現(xiàn)象，可能 造成道岔中途轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致列車顛覆事故發(fā)生，嚴(yán)重危及行車安全。軌道電路分路不良主要有 以下幾個(gè)原因：（1)鋼軌線路使用年久，散落在軌面的粉塵或沙土等被車輪碾壓后積累形 成絕緣薄膜層，造成車輛輪對(duì)與鋼軌間的接觸電阻增大，致使車輛對(duì)軌道電路的分路能力 下降；(2)部分鋼軌長(zhǎng)期不用時(shí)表面形成銹蝕層，造成車輛輪對(duì)與鋼軌間的接觸電阻增大， 致使車輛對(duì)軌道電路的分路能力下降；（3) JZXC-480型交流軌道電路的軌面電壓低，鋼軌 與輪對(duì)間的電場(chǎng)強(qiáng)度小，擊穿絕緣薄膜層或銹蝕層的能力較弱，致使部分利用率低或粉塵 較多區(qū)域軌道電路出現(xiàn)分路不良。
[0003] 因此，軌道電路分路不良是困擾鐵路系統(tǒng)多年的老大難問(wèn)題，原鐵道部《關(guān)于印發(fā) 〈不對(duì)稱高壓脈沖軌道電路維護(hù)暫行標(biāo)準(zhǔn)〉的通知》（鐵運(yùn)[2012]312號(hào)）、《軌道電路分路 不良時(shí)辦理行車有關(guān)規(guī)定》（鐵運(yùn)〔2007〕226號(hào)）和原鐵道部運(yùn)輸局《站內(nèi)軌道電路分路 不良整治實(shí)施指導(dǎo)意見(jiàn)》（運(yùn)基信號(hào)〔2008〕504號(hào)）等針對(duì)軌道電路分路不良問(wèn)題從管理 上提出了許多要求和辦法，各鐵路局也出臺(tái)了有關(guān)軌道電路分路不良區(qū)段管理及安全行車 辦法。光靠管理辦法是無(wú)法解決的，還需從技術(shù)上進(jìn)行突破。如研究人員設(shè)計(jì)的ICB-GD-50 型50Hz鐵路軌道監(jiān)測(cè)控制盒，是加裝在JZXC-480繼電器的前端，以提高分路靈敏度，此種 裝置需要布線和改裝繼電器機(jī)柜。本實(shí)用新型電路板是在原JZXC-480軌道繼電器基礎(chǔ)上 將其整流電路板更換為本電路板，保持原繼電器結(jié)構(gòu)，插回原位即可，無(wú)需信號(hào)布線，方便、 快捷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高分路軌道繼電器電路板插件，通過(guò) 數(shù)據(jù)采集和智能判斷電路，動(dòng)態(tài)監(jiān)控軌道電路受端電壓的變化，保證軌道繼電器可靠吸起 或落下，提高了軌道電路分路的靈敏度，極大地提高了行車安全性。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的一個(gè)技術(shù)方案是：
[0006] 該電路板插件包括抗干擾元件，整流濾波電路，采集取樣電路，AD轉(zhuǎn)換，微處理器 單元，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，+3. 3V穩(wěn)壓器和+24V電源模塊，其中：
[0007] 抗干擾元件，用于吸收由軌道電路受端泄露進(jìn)來(lái)的干擾信號(hào)，把相對(duì)純凈的電壓 信號(hào)傳輸給整流濾波電路；
[0008] 整流濾波電路，接收抗干擾后的純凈交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流、濾波后變成直流信號(hào)， 傳輸給采集取樣電路和+3. 3V穩(wěn)壓器；
[0009] 采集取樣電路，通過(guò)并接穩(wěn)壓管限壓在20V內(nèi)和電阻分壓在0-3. 3V范圍內(nèi)，供AD 轉(zhuǎn)換取樣；
[0010] AD轉(zhuǎn)換，接收采集取樣電路輸入的取樣電壓，輸出給AD轉(zhuǎn)換器采集，把模擬信 號(hào)變成微處理器識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換器選用MSP430F1222內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器，10位、 200KSPS ；
[0011] 微處理器單元，采用超低功耗單片機(jī)MSP430F1222,完成邏輯判斷軌道電路受端電 壓變化，區(qū)別軌道電路分路瞬間產(chǎn)生的電壓陡降、由軌道電路分路狀態(tài)轉(zhuǎn)為軌道電路調(diào)整 狀態(tài)瞬間產(chǎn)生的電壓陡升或因道床電阻變化引起的電壓緩慢升降。通過(guò)分析、比較確定軌 道繼電器是否吸起或落下；
[0012] 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，用于驅(qū)動(dòng)軌道繼電器的電路，當(dāng)微處理器通過(guò)邏輯分析判斷軌道 電路為分路狀態(tài)時(shí)，輸出高電平到動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出輸出電壓為低電平，使軌 道繼電器落下；當(dāng)微處理器通過(guò)邏輯分析判斷軌道電路為調(diào)整狀態(tài)時(shí)，輸出脈沖信號(hào)到動(dòng) 態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出輸出固定的15-20V電壓，使軌道繼電器吸起；
[0013] +3. 3V穩(wěn)壓器，從軌道電路受端取電，經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出+3. 3V電 壓，為AD轉(zhuǎn)換和微處理器單元提供電源；
[0014] +24V電源模塊，用于為動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出提供電源，該模塊從外部輸入+24V電源，經(jīng) 過(guò)多級(jí)抗干擾設(shè)計(jì)后得到純凈的+24V電源，滿足鐵路電源輸入信號(hào)抗干擾的要求。
[0015] +24V電源模塊8包括二極管D1、雙極性瞬態(tài)電壓抑制器二極管TVS1、熱敏電阻 YR1、電容Cl和C2、電感Ll和L2、電解電容C3和雙極性瞬態(tài)電壓抑制器二極管TVS2。二極 管Dl防止外接電源因接錯(cuò)而燒壞電路；TVSl和YRl并聯(lián)在+24V電源輸入的兩端，用于前 級(jí)抗兩端經(jīng)受瞬間的高能量沖擊；電容Cl和C2、電感Ll和L2構(gòu)成π型LC濾波器；TVS2 用于后級(jí)抑制瞬間的高能量沖擊，進(jìn)一步確保電源的純凈。
[0016] 動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出包括由電阻R0、電阻Rl和光親芯片U5構(gòu)成的光親電路和由電阻 R2、電阻R3、電阻R4、三極管N1、三極管T1、三極管T2、電容C4、電容C5、二極管D3、二極管 D4構(gòu)成的動(dòng)態(tài)輸出電路兩部分，光耦電路隔離前后兩級(jí)電路的電氣影響，動(dòng)態(tài)輸出電路用 于驅(qū)動(dòng)軌道繼電器。當(dāng)從CTRL端輸入方波時(shí)，不斷地使動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出內(nèi)部電路進(jìn)行不完全 充、放電，輸出為固定的電壓15-20V ;當(dāng)從CTRL端輸入高電平時(shí)，光耦不導(dǎo)通，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸 出為低電平，保證連接的軌道繼電器能可靠地吸起或落下。
[0017] 微處理器單元的邏輯判斷程序流程包括首先系統(tǒng)初始化，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換采集取樣 電路的分路電壓，始終監(jiān)控軌道電路受端電壓的變化，區(qū)分是否空閑或被列車占用，在軌道 電路工作狀態(tài)下，在1秒內(nèi)受端電壓產(chǎn)生30%的陡降時(shí)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出輸出低電平，保證繼 電器失電落下；當(dāng)在1秒內(nèi)受端電壓產(chǎn)生30%的陡升時(shí)，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出輸出15-20V電壓， 保證繼電器得電吸起；軌道電路道床電阻及供電電壓在正常范圍內(nèi)變化時(shí)，保證軌道電路 在調(diào)整及分路兩種工作狀態(tài)下工作正常。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0019] 1.該電路板插件在原整流板的基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)采集和智能判斷電路，動(dòng)態(tài)監(jiān)控 軌道電路受端電壓的變化，在軌道電路工作狀態(tài)下，在1秒內(nèi)受端電壓產(chǎn)生30%的陡降時(shí)， 保證繼電器失電落下；當(dāng)在1秒內(nèi)受端電壓產(chǎn)生30 %的陡升時(shí)，保證繼電器得電吸起，大大 提高了軌道電路分路的靈敏度，保證行車安全。
[0020] 2.采用超低功耗MSP430F1222單片機(jī)和內(nèi)置ADC轉(zhuǎn)換器，即節(jié)省了電路板有限的 空間又使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)功耗極低，保證了與原整流板的功耗的基本一致。
[0021] 3.該電路板插件的信號(hào)端口和電源端口進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，能夠抑制雷電等瞬間 高能量干擾沖擊，保證系統(tǒng)正常工作的同時(shí)，提高了軌道電路的故障安全性。
[0022] 4.該電路板插件的AD轉(zhuǎn)換和微處理器單元的電源直接由軌道電路受端取電，減 少了增加布線帶來(lái)的安裝麻煩和引入干擾的風(fēng)險(xiǎn)，也有利于系統(tǒng)故障安全。
[0023] 5.安裝時(shí)，進(jìn)行電路板更換，增加24V電源接口，不改變?cè)欣^電器的機(jī)械特性和 電氣特性，實(shí)現(xiàn)原位即插即拔即用。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1是本實(shí)用新型電路板插件的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本實(shí)用新型電路板插件中+24V電源模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3是本實(shí)用新型電路板插件中動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖4是本實(shí)用新型電路板插件中微處理器單元的程序流程圖。
[0028] 圖中，1.抗干擾元件，2.整流濾波電路，3.采集取樣電路，4.AD轉(zhuǎn)換，5.微處理器 單元，6.動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出，7. +3. 3V穩(wěn)壓器，8. +24V電源模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0030] 本實(shí)用新型電路板插件的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括抗干擾元件1，整 流濾波電路2,采集取樣電路3, AD轉(zhuǎn)換4,微處理器單元5,動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)輸出6, +3. 3V穩(wěn)壓器 7和+24V電源模塊8。
[0031] 該電路板替換原軌道繼電器上的整流電路板，增加24V電源接口，其他保持原繼 電器的電氣參數(shù)不變。
[0032] 抗干擾元件1，用于吸收由軌道電路受端泄露進(jìn)來(lái)的干擾信號(hào)，把相對(duì)純凈的電壓 信號(hào)傳輸給整流濾波電路2。
[0033] 整流濾波電路2，接收抗干擾后的純凈交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)整流、濾波后變成直流信號(hào)， 傳輸給采集取樣電路3和+3. 3V穩(wěn)壓器7。
[0034] 采集取樣電路3,通過(guò)并接穩(wěn)壓管限壓在20V內(nèi)和電阻分壓在0-3. 3V范圍內(nèi)，供 AD轉(zhuǎn)換4取樣。
[0035] AD轉(zhuǎn)換4,接收采集取樣電路3輸入的取樣電壓，輸出給AD轉(zhuǎn)換4采集，把模擬信 號(hào)變成微處理器識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。AD轉(zhuǎn)換4選用MSP430F1222內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器，10位、 200KSPS。
[0036] 微處理器單元5,采用超低功耗單片機(jī)MSP430F1222,完成邏輯判斷受端電壓變 化，區(qū)別軌道電路分路瞬間產(chǎn)生的電壓陡降、由分路轉(zhuǎn)為調(diào)整狀態(tài)瞬間產(chǎn)生的電壓陡升或 因