轨道计轴式电路分路系统的制作方法
【专利摘要】一种轨道计轴式电路分路系统，由安装在轨道闭塞区间两端的车轮传感器产生的四个计轴脉冲信号，系统对四路计轴脉冲信号进行自动判别，对进出轨道闭塞区间的车轴进行计数，当进出轨道闭塞区间的车轴数量相同或者小于误差值时，自动使轨道闭塞区间占用信号无效。计轴脉冲信号由脉冲干扰消除单元滤除窄脉冲干扰和信号边沿的抖动干扰，进一步提高了抗干扰能力。且脉冲干扰滤除单元过滤的过滤的正窄脉冲最大宽度能够通过改变正向电流驱动器的流出驱动电流大小或者正向抗干扰电容的大小进行调整；过滤的负窄脉冲最大宽度能够通过改变反向电流驱动器的流出驱动电流大小或者反向抗干扰电容的大小进行调整。所述系统用于替换现有的轨道分路电路。
【专利说明】
轨道计轴式电路分路系统
技术领域
[0001]本发明涉及轨道计轴设备技术领域，尤其是一种轨道计轴式电路分路系统。
【背景技术】
[0002]轨道电路轨面因为不良导电物影响造成轨道电路分路不良，列车或者机车占用轨道时控制该轨道区段的轨道继电器不能正常动作，造成信号联锁失效。采用计轴传感器方案时，机械传感器依靠弹簧控制电极触点的通断来产生列车到来的信号，容易产生接点接触不良和信号抖动干扰;红外传感器的红外线易被灰尘和杂物遮挡，且易受其他光照的干扰产生干扰脉冲;超声的压电转换器由于必须裸露在外，无法进行有效的防护，同时也易受到施工工人等其他障碍物的干扰影响，产生干扰脉冲;涡流线圈感应、磁头传感器感应容易受到金属杂物的影响，例如，当铁路施工人员持铁锹滑过磁头传感器时，容易对磁头判别造成干扰，输出干扰脉冲。上述各种传感器在车轮进入或者退出检测区间时，由于车辆经过造成的传感器震动、车轮自身振动以及传感器自身触点抖动等原因，也会造成传感信号边沿产生抖动脉冲。
【发明内容】
[0003]为了解决现有轨道电路分路不良的问题，本发明提供了一种轨道计轴式电路分路系统，包括第一车轮传感器、第二车轮传感器、第三车轮传感器、第四车轮传感器、计轴分路单元。
[0004]所述第一车轮传感器、第二车轮传感器、第三车轮传感器、第四车轮传感器分别输出第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号;所述第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号送至计轴分路单元，所述计轴分路单元输出轨道闭塞区间占用信号。
[0005]所述计轴分路单元包括计数脉冲产生模块、计数器模块、比较模块、清零信号产生丰旲块。
[0006]所述计数脉冲产生模块的功能是:当第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态，或者是第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态时，加计数脉冲输出端输出一个加计数脉冲；当第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态，或者是第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态时，减计数脉冲输出端输出一个减计数脉冲。
[0007]所述计数器模块的功能是:计数脉冲产生模块输出一个加计数脉冲时其输出加I，计数脉冲产生模块输出一个减计数脉冲时其输出减I。
[0008]所述比较模块的功能是:当计数器模块的输出大于X时，输出的轨道闭塞区间占用信号有效，否则输出的轨道闭塞区间占用信号无效;所述X为大于等于I的整数。
[0009]所述清零信号产生模块的功能是:当轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效时，延时产生一个清零脉冲使计数器模块输出变为O。
[0010]所述轨道计轴式电路分路系统还包括第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元。
[0011]所述第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号分别经第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元滤除干扰波形后再送至计轴分路单元。
[0012]所述第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元为结构参数相同的脉冲干扰滤除单元;所述脉冲干扰滤除单元包括正向充放电电路、反向充放电电路、数据选择器。
[0013]所述正向充放电电路和反向充放电电路的输入信号为脉冲干扰滤除单元的输入脉冲。
[0014]所述数据选择器为二选一数据选择器;所述数据选择器的二个数据输入端分别连接至正向充放电电路、反向充放电电路的输出端;所述数据选择器的数据输出端为脉冲干扰滤除单元的输出脉冲端;所述数据选择器由输出脉冲进行数据选择控制。
[0015]所述正向充放电电路包括正向电流驱动器、正向抗干扰电容、正向抗干扰施密特电路;所述正向电流驱动器的输入端为正向充放电电路输入端，输出连接至正向抗干扰施密特电路输入端;所述正向抗干扰电容的一端连接至正向抗干扰施密特电路输入端，另外一端连接至脉冲干扰滤除单元的公共地或者是供电电源。
[0016]所述反向充放电电路包括反向电流驱动器、反向抗干扰电容、反向抗干扰施密特电路;所述反向电流驱动器的输入端为反向充放电电路的输入端，输出连接至反向抗干扰施密特电路输入端;所述反向抗干扰电容的一端连接至反向抗干扰施密特电路输入端，另外一端连接至脉冲干扰滤除单元的公共地或者是供电电源。
[0017]所述正向抗干扰施密特电路输出端为正向充放电电路输出端，反向抗干扰施密特电路输出端为反向充放电电路输出端。
[0018]所述正向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电流驱动且流出驱动电流;所述正向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电压驱动且输出低电平;所述反向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电流驱动且流出驱动电流;所述反向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电压驱动且输出低电平。
[0019]所述正向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电流驱动且流出恒流驱动电流；所述反向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电流驱动且流出恒流驱动电流。
[0020]所述数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系时，数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系;所述数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系时，数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系。
[0021]所述数据选择器由输出脉冲进行数据选择控制的具体方法是，当数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系、数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系时，输出脉冲的低电平控制数据选择器选择正向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端，高电平控制数据选择器选择反向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端；当数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系、数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系时，输出脉冲的低电平控制数据选择器选择反向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端，高电平控制数据选择器选择正向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端。
[0022]所述脉冲干扰滤除单元能够过滤的正窄脉冲宽度通过改变正向电流驱动器的流出驱动电流大小或者正向抗干扰电容的大小来进行控制，能够过滤的负窄脉冲宽度通过改变反向电流驱动器的流出驱动电流大小或者反向抗干扰电容的大小来进行控制。
[0023]本发明的有益效果是:所述轨道计轴式电路分路系统对4路计轴脉冲信号进行自动判别，对进出轨道闭塞区间的车轴进行计数，当进出轨道闭塞区间的车轴数量相同或者小于误差值时，自动使轨道闭塞区间占用信号无效;计轴脉冲信号由脉冲干扰滤除单元滤除窄脉冲干扰和信号边沿的抖动干扰，进一步提高了系统的抗干扰能力，且脉冲干扰滤除单元过滤的过滤的正窄脉冲最大宽度能够通过改变正向电流驱动器的流出驱动电流大小或者正向抗干扰电容的大小进行调整;过滤的负窄脉冲最大宽度能够通过改变反向电流驱动器的流出驱动电流大小或者反向抗干扰电容的大小进行调整。
【附图说明】
[0024]图1为车轮传感器安装位置实施例；
[0025]图2为轨道计轴式电路分路系统实施例结构框图；
[0026]图3为计轴分路单元实施例结构框图；
[0027]图4为第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态示例波形；
[0028]图5为第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态示例波形；
[0029]图6为第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态示例波形；
[0030]图7为第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态示例波形；
[0031 ]图8为加计数脉冲或者减计数脉冲产生电路实施例；
[0032]图9为脉冲干扰滤除单元实施例；
[0033]图10为脉冲干扰滤除单元实施例的波形；
[0034]图11为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例1电路；
[0035]图12为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例2电路；
[0036]图13为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例3电路。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0038]如图1所示为车轮传感器安装位置实施例。图1实施例中，第一车轮传感器201安装在右道轨102的内侧，处于车轴线BI上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线BI位置时，第一车轮传感器201感应到车轮并输出有效的第一计轴脉冲信号。第一车轮传感器201可以安装在右道轨外侧或者内侧，也可以安装在左道轨对称位置的外侧或者内侧，即必须处于同一车轴线BI上。
[0039]图1实施例中，第二车轮传感器202安装在右道轨102的内侧，处于车轴线B2上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线B2位置时，第二车轮传感器202感应到车轮并输出有效的第二计轴脉冲信号。第二车轮传感器202可以安装在右道轨外侧或者内侧，也可以安装在左道轨对称位置的外侧或者内侧，即必须处于同一车轴线B2上。
[0040]图1实施例中，第三车轮传感器203安装在右道轨102的内侧，处于车轴线B3上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线B3位置时，第三车轮传感器203感应到车轮并输出有效的第三计轴脉冲信号。第三车轮传感器203可以安装在右道轨外侧或者内侧，也可以安装在左道轨对称位置的外侧或者内侧，即必须处于同一车轴线B3上。
[0041]图1实施例中，第四车轮传感器204安装在右道轨102的内侧，处于车轴线B4上。在机车、列车的行进中，当车轮车轴行进车轴线B4位置时，第四车轮传感器204感应到车轮并输出有效的第四计轴脉冲信号。第四车轮传感器204可以安装在右道轨外侧或者内侧，也可以安装在左道轨对称位置的外侧或者内侧，即必须处于同一车轴线B4上。
[0042]上述各车轮传感器可以选择机械传感器、红外传感器、超声压电转换器、涡流线圈感应传感器、磁头传感器等各种计轴传感器中的同一种类型的传感器，也可以选择不同的传感器。优选其中同一种类型的传感器同时作为第一车轮传感器201、第二车轮传感器202、第三车轮传感器203和第四车轮传感器204。
[0043]如图2所示为轨道计轴式电路分路系统实施例结构框图。图2所示系统实施例中，第一车轮传感器201、第二车轮传感器202、第三车轮传感器203、第四车轮传感器204输出的第一计轴脉冲信号M1、第二计轴脉冲信号M2、第三计轴脉冲信号M3、第四计轴脉冲信号M4被送至计轴分路单元500，计轴分路单元500输出轨道闭塞区间占用信号Jl。
[0044]如图3所示为计轴分路单元实施例结构框图，包括计数脉冲产生模块501、计数器模块502、比较模块503、清零信号产生模块504。
[0045]第一车轮传感器201、第二车轮传感器202安装在轨道闭塞区间的一端用于检测机车(列车)是否从该端进入或者驶出，第三车轮传感器203、第四车轮传感器204安装在轨道闭塞区间的另外一端用于检测机车(列车)是否从该端进入或者驶出。
[0046]如图4所示为第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态示例波形，图5所示为第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态示例波形。
[0047]图1实施例中，机车(列车)从第一车轮传感器201、第二车轮传感器202安装端进入轨道闭塞区间时，先有第一计轴脉冲信号Ml，后有第二计轴脉冲信号M2，且车轮传感器安装位置的车轴线BI与车轴线B2的距离小于机车(列车)的车轮直径，保证了 Ml有效信号消失前M2即开始有效。判别第一计轴脉冲信号Ml和第二计轴脉冲信号M2满足车轴的进入逻辑状态的条件是:在第二计轴脉冲信号M2有效期间，第一计轴脉冲信号Ml从有效变为无效。图4中，实施例中信号Ml、信号M2都为低电平有效，在信号M2的低电平期间，信号Ml从低电平变为高电平满足车轴的进入逻辑状态，加计数脉冲输出端Hl输出一个加计数脉冲，减计数脉冲输出端LI不输出脉冲。
[0048]机车(列车)从第一车轮传感器201第二车轮传感器202安装端驶出轨道闭塞区间时，先有第二计轴脉冲信号M2，后有第一计轴脉冲信号Ml，且M2有效信号消失前Ml即开始有效。判别第一计轴脉冲信号Ml和第二计轴脉冲信号M2满足车轴的驶出逻辑状态的条件是:在第一计轴脉冲信号Ml有效期间，第二计轴脉冲信号M2从有效变为无效。图5中，实施例中信号M1、信号M2都为低电平有效，在信号Ml的低电平期间，信号M2从低电平变为高电平满足车轴的进入逻辑状态，减计数脉冲输出端LI输出一个减计数脉冲，加计数脉冲输出端Hl不输出脉冲。
[0049]如图6所示为第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态示例波形，图7所示为第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态示例波形。
[0050]图1实施例中，机车(列车)从第三车轮传感器203、第四车轮传感器204安装端驶出轨道闭塞区间时，先有第三计轴脉冲信号M3，后有第四计轴脉冲信号M4，且车轮传感器安装位置的车轴线B3与车轴线B4的距离小于机车(列车)的车轮直径，保证了M3有效信号消失前M4即开始有效。判别第三计轴脉冲信号M3和第四计轴脉冲信号M4满足车轴的输出逻辑状态的条件是:在第四计轴脉冲信号M4有效期间，第三计轴脉冲信号M3从有效变为无效。图6中，实施例中信号M3、信号M4都为低电平有效，在信号M4的低电平期间，信号M3从低电平变为高电平满足车轴的进入逻辑状态，减计数脉冲输出端LI输出一个减计数脉冲，加计数脉冲输出端Hl不输出脉冲。
[0051 ]机车(列车)从第三车轮传感器203、第四车轮传感器204安装端进入轨道闭塞区间时，先有第四计轴脉冲信号M4，后有第三计轴脉冲信号M3，且M4有效信号消失前M3即开始有效。判别第三计轴脉冲信号M3和第四计轴脉冲信号M4满足车轴的驶出逻辑状态的条件是:在第三计轴脉冲信号M3有效期间，第四计轴脉冲信号M4从有效变为无效。图7中，实施例中信号M3、信号M4都为低电平有效，在信号M3的低电平期间，信号M4从低电平变为高电平满足车轴的进入逻辑状态，加计数脉冲输出端Hl输出一个加计数脉冲，减计数脉冲输出端LI不输出脉冲。
[0052]如图8所示为加计数脉冲或者减计数脉冲产生电路实施例。图8中，C51、R51、D51组成的微分电路可以将K2信号中的上升沿转换为一个正脉冲;反相器F51将负计轴脉冲信号转换为正计轴脉冲信号。设图8中Kl为M2，K2为Ml，则与非门F52的输出为加计数脉冲Hll;设图8中Kl为M3，K2为M4，则与非门F52的输出为加计数脉冲Hl 2;加计数脉冲Hl 1、加计数脉冲Η12均为负脉冲;计数脉冲产生模块501中，当加计数脉冲Hll、加计数脉冲Η12中任何一个有负脉冲输出时，加计数脉冲Hl输出负脉冲。
[0053 ] 设图8中KI为Ml，Κ2为M2，则与非门F52的输出为减计数脉冲L11;设图8中KI为Μ4，Κ2为M3，则与非门F52的输出为减计数脉冲L12;减计数脉冲L11、减计数脉冲L12均为负脉冲;计数脉冲产生模块501中，当减计数脉冲LU、减计数脉冲L12中任何一个有负脉冲输出时，减计数脉冲LI输出负脉冲。
[0054]计数器模块502为可逆计数器，其CP+为加计数脉冲输入端，CP-为加减数脉冲输入端。计数器模块502的输出Q送至比较模块503。设图3中的X等于I;当计数器模块502的输出Q大于I时，输出的轨道闭塞区间占用信号Jl有效，说明轨道闭塞区间有机车(列车)；Jl有效时控制轨道继电器线圈失电，接通红灯电路或者使信号机显示险阻禁行。当计数器模块502的输出Q小于等于I时，输出的轨道闭塞区间占用信号Jl无效，说明轨道闭塞区间没有机车(列车)；Jl无效时控制轨道继电器线圈得电，接通绿灯电路或者使信号机显示平安通行。X用于容许计轴信号出现偶发错误(有偶发干扰脉冲或者脉冲丢失)时，轨道闭塞区间占用信号Jl能够正常发出。X越大，其容许计轴信号出现偶发错误的容许度越大。
[0055]清零信号产生模块504在轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效时，延时产生一个清零脉冲使计数器模块503的输出变为O。以X等于I为例，当计数器模块503的输出从2变为I时，轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效，清零信号产生模块504延时产生一个清零脉冲使计数器模块503的输出变为O。正常情况下，机车(列车)通过轨道闭塞区间时，计数器模块503的输出会从O加计数至机车(列车)的车轴数量，然后再减计数归O。延时产生一个清零脉冲的作用是:正常情况下，如果当计数器模块503的输出从2变为I，轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效时，机车仍有车轴在轨道闭塞区间，此时清零信号产生模块504马上产生一个清零脉冲使计数器模块503的输出变为O，则机车(列车)的剩余车轴驶出轨道闭塞区间后，计数器模块503的输出从O减去I，出现错误计轴结果，会造成比较模块503输出错误判断结果。如果延时一定时间再将清零脉冲输出至计数器模块503，使计数器模块503延时后再清0，只要保证延时的时间比机车(列车)的剩余车轴驶出轨道闭塞区间所需要的时间长，则机车(列车)全部车轴驶出轨道闭塞区间后，计数器模块503的输出为0，保证所述系统对下一机车(列车)的正常计轴。当计轴信号出现偶发错误(有偶发干扰脉冲或者脉冲丢失)，机车(列车)全部车轴驶出轨道闭塞区间后，计数器模块503的输出小于等于X，清零信号产生模块504在轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效时，延时产生一个清零脉冲使计数器模块503的输出从小于等于X的值变为0，同样可以保证所述系统对下一机车(列车)的正常计轴。
[0056]计轴分路单元的功能可以采用各种中规模逻辑电路来实现，还可以采用CPLD、FPGA、PAL、GAL等器件来实现。
[0057]如图9所示为脉冲干扰滤除单元实施例，包括脉冲干扰滤除单元包括正向充放电电路、反向充放电电路、数据选择器。图9实施例中，正向电流驱动器、正向抗干扰电容、正向抗干扰施密特电路分别为电流驱动器Ul 1、电容Cl 1、施密特电路Fl I，组成了正向充放电电路;反向电流驱动器、反向抗干扰电容、反向抗干扰施密特电路分别为电流驱动器U21、电容C21、施密特电路F21，组成了反向充放电电路。电容C11的一端接施密特电路Fl I的输入端，另外一端连接至公共地;电容C21的一端接施密特电路F21的输入端，另外一端连接至公共地。Pl为输入脉冲端，P2为输出脉冲端。
[0058]图9实施例中，数据选择器Tll为二选一数据选择器，二个数据输入信号与输出信号之间都是同相关系，施密特电路Fl 1、施密特电路F21则分别为同相施密特电路和反相施密特电路，因此，数据选择器Tll输出与施密特电路Fll输入信号之间为同相关系，数据选择器Tll输出与施密特电路F21输入信号之间为反相关系。数据选择器Tll的功能为:当选择控制端A = O时，输出Y = Dl ；当选择控制端A=I时，输出Y = D2。数据选择器Tll的输出端Y(即脉冲输出端P2)直接连接至数据选择器Tll的选择控制端A，输出脉冲P2为低电平时，控制数据选择器T11选择施密特电路Fl I的输出信号A3送到数据选择器的输出端Y;输出脉冲P2为高电平时，控制数据选择器Tll选择施密特电路F21的输出信号A4送到数据选择器的输出端Y。
[0059]图10为脉冲干扰滤除单元实施例的波形，包括输入脉冲Pl和施密特电路Fll输出A3、施密特电路F21输出A4、输出脉冲P2的波形。图9中，当输入脉冲PI长时间维持为低电平时，Al点为低电平，施密特电路Fll的输出A3为低电平；当输入脉冲Pl长时间维持为高电平时，Al点为高电平，A3为高电平。当输入脉冲Pl从高电平变成低电平时，电流驱动器Ull的输出Al立即变成低电平电位，A3立即从高电平变成低电平。当输入脉冲Pl从低电平变成高电平时，Al电位因电流驱动器Ull输出的驱动电流向电容Cll充电而上升，当充电时间达到Tl，Al电位上升达到并超过施密特电路FlI的上限门槛电压时，A3从低电平变成高电平；当Pl的正脉冲宽度小于Tl，充电时间小于Tl，A1电位未达到施密特电路Fll的上限门槛电压时Pl即变成低电平，Al电位立即变成低电平电位，A3维持低电平状态。图10中，Pl和A3的初始状态为低电平。正窄脉冲11、正窄脉冲12、正窄脉冲13的宽度均小于Tl，A1电位无法经充电达到或超过施密特电路Fll的上限门槛电压，对A3状态没有影响;Pl的正脉冲14的宽度大于Tl，因此，在PI的正脉冲14的上升沿过时间TI后，A3从低电平变为高电平。PI的正脉冲14的下降沿使A3从高电平变为低电平，Pl的正脉冲15的宽度大于Tl，在正脉冲15上升沿过时间Tl后，A3从低电平变为高电平。Pl正脉冲15的下降沿使A3从高电平变为低电平，Pl的正脉冲16、正脉冲17、正脉冲18的宽度均小于TI，因此，正脉冲16、正脉冲17、正脉冲18对A3没有影响，A3维持低电平状态。Pl的正脉冲19的宽度大于Tl，在正脉冲19上升沿过时间Tl后，A3从低电平变为高电平。
[0060 ]图9中，当输入脉冲PI长时间维持为低电平时，A2点为高电平，施密特电路F21的输出A4为低电平；当输入脉冲Pl长时间维持为高电平时，A2点为低电平，A4为高电平。当输入脉冲Pl从低电平变成高电平时，电流驱动器U21的输出A2立即变成低电平电位，A4立即从低电平变成高电平。当输入脉冲Pl从高电平变成低电平时，A2电位因电流驱动器U21输出的驱动电流向电容C21充电而上升，当充电时间达到T2，A2电位上升达到施密特电路F21的上限门槛电压时，A4从高电平变成低电平；当Pl的负脉冲宽度小于T2，充电时间小于T2，A2电位未上升达到施密特电路F21的上限门槛电压时，Pl即变成高电平，A2立即变成低电平电位，A4维持高电平状态。图10中，Pl和A4的初始状态为低电平。Pl的正脉冲11的上升沿使A4从低电平变为高电平，Pl的负脉冲20的宽度大于T2，在负脉冲20下降沿过时间T2后，A4从高电平变为低电平。Pl的正脉冲12的上升沿使A4从低电平变为高电平，Pl的负脉冲20、负脉冲21的宽度均小于T2，因此，负脉冲20、负脉冲21对A4没有影响，A4维持低电平状态。负脉冲23、负脉冲24、负脉冲25、负脉冲26的宽度均小于T2，A2电位无法经充电达到或高于施密特电路F21的上限门槛电压，对A4状态没有影响;Pl的负脉冲27的宽度大于T2，因此，在Pl的负脉冲27的下降沿过时间T2后，A4从高电平变为低电平。在PI的负脉冲27的上升沿，A4从低电平变为高电平。
[0061 ]施密特电路Fll的输出A3在输入脉冲Pl为低电平时保持低电平，在输入脉冲Pl由低电平变为高电平后过时间Tl才变为高电平。施密特电路F21的输出A4在输入脉冲Pl为高电平时保持高电平，在输入脉冲Pl由高电平变为低电平后过时间T2才变为低电平。或者说，在A3为高电平时，A4必定为高电平;在A4为低电平时，A3必定为低电平。
[0062]图10中，A3、A4的初始状态均为低电平，数据选择器Tll的输出Y为低电平，数据选择器Tl I选择A3作为输出Y且在A3为低电平的期间维持。当A3在边沿30从低电平变为高电平时，输出Y变为高电平，数据选择器T11选择A4作为输出Y，此时A4必定为高电平，维持输出Y的高电平状态。当A4在边沿31从高电平变为低电平时，输出Y变为低电平，数据选择器T11选择A3作为输出Y，此时A3必定为低电平，维持输出Y的低电平状态。当A3在边沿32从低电平变为高电平时，输出Y变为高电平，数据选择器T11选择A4作为输出Y，此时A4必定为高电平，维持输出Y的高电平状态。
[0063]脉冲干扰滤除单元将Pl信号中的窄脉冲11、窄脉冲12、窄脉冲13、窄脉冲23、窄脉冲24、窄脉冲25、窄脉冲26都过滤掉，而正宽脉冲14(包括正脉冲14、正脉冲15、正脉冲16、正脉冲17和正脉冲18，负脉冲23、负脉冲24、负脉冲25、负脉冲26为干扰脉冲)、负宽脉冲27能够通过，使P2信号中出现相应的正宽脉冲28和负宽脉冲29。输出脉冲P2与输入脉冲Pl同相，而输出的宽脉冲28上升沿比输入的正宽脉冲14上升沿滞后时间Tl，下降沿滞后时间T2。
[0064]正脉冲11、正脉冲12、正脉冲13为正窄脉冲，其中正脉冲11为干扰脉冲，正脉冲12、正脉冲13为连续的抖动脉冲。时间Tl为脉冲干扰滤除单元能够过滤的最大正窄脉冲宽度。Tl即为正向充电时间。Tl受到电流驱动器Ull的流出驱动电流大小、电流驱动器Ull的低电平电位、电容Cll大小、施密特电路Fll的上限门槛电压共同影响。通常情况下，调整Tl的值可以通过改变电流驱动器Ul I的流出驱动电流大小和电容Cl I大小来进行。
[0065]负脉冲23、负脉冲24、负脉冲25、负脉冲26，其中负脉冲23为干扰脉冲，负脉冲24、负脉冲25、负脉冲26为连续的抖动脉冲。时间T2为脉冲干扰滤除单元能够过滤的最大负窄脉冲宽度。T2即为反向充电时间。T2受到电流驱动器U21的流出驱动电流大小、电流驱动器U21的低电平电位、电容C21大小、施密特电路F21的上限门槛电压共同影响。通常情况下，调整T2的值可以通过改变电流驱动器U21的流出驱动电流大小和电容C21大小来进行。
[0066]图9中，电容Cll接公共地的一端还可以改接在脉冲干扰滤除单元的供电电源端；同样地，电容C21接公共地的一端也可以单独或者与电容Cl I一起改接在脉冲干扰滤除单元的供电电源端。
[0067]图9中，施密特电路Fl1、施密特电路F21还可以同时或者单独选择反相施密特电路，数据选择器Tll的输入D1、D2与输出Y之间还可以同时或者单独为反相关系。当施密特电路F11、施密特电路F21同时或者单独选择反相施密特电路，数据选择器Tll的输入Dl、D2与输出Y之间同时或者单独为反相关系时，需要满足下面的条件，即:当数据选择器Tll输出Y与施密特电路F11正向充放电电路输入信号之间为同相关系时，数据选择器T11输出Y与施密特电路F21输入信号之间为反相关系;此时Y的低电平控制选择施密特电路Fll的输出送到数据选择器Tll的输出端，Y的高电平控制选择施密特电路F21的输出送到数据选择器Tll的输出端。当数据选择器Tll输出Y与施密特电路Fll输入信号之间为反相关系时，数据选择器Tll输出Y与施密特电路F21输入信号之间为同相关系;此时Y的低电平控制选择施密特电路F21的输出送到数据选择器Tll的输出端，Y的高电平控制选择施密特电路Fll的输出送到数据选择器Tll的输出端。
[0068]图11为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例1电路。开漏输出同相驱动器F12、电阻Rll组成正向电流驱动器。Pl为低电平时，同相驱动器F12输出Al为低电平;Pl为高电平时，同相驱动器Fl2为开漏输出，电源+VCC经电阻Rl I流出驱动电流。
[0069]开漏输出反相驱动器F22、电阻R21组成反向电流驱动器。Pl为高电平时，反相驱动器F22输出A2为低电平;Pl为低电平时，反相驱动器F22为开漏输出，电源+VCC经电阻R21流出驱动电流。
[0070]同相驱动器F12、反相驱动器F22可以选择各种集电极开路、漏极开路的集成电路。
[0071]图12为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例2电路。三极管V21、电阻R22、电阻R23组成反向电流驱动器，Pl为高电平时，三极管V21饱和导通，反向电流驱动器输出A2为低电平;PI为低电平时，三极管V21截止，电源+VCC经电阻R22流出驱动电流。
[0072]三极管VI1、三极管V12、电阻R12、电阻R13、电阻R14组成正向电流驱动器，Pl为低电平时，三极管V12截止，三极管Vll饱和导通，正向电流驱动器输出Al为低电平;Pl为高电平时，三极管Vl 2饱和导通，三极管Vl I截止，电源+VCC经电阻Rl 2流出驱动电流。图12中的三极管V12、电阻R14组成的反相电路也可以用其他反相器来替代。
[0073]图12中，正向电流驱动器和反向电流驱动器提供的流出驱动电流均不是恒定大小的驱动电流。
[0074]图13为正向电流驱动器和反向电流驱动器实施例3电路。三极管V25、三极管V26、稳压管D25、电阻R25、电阻R26组成反向电流驱动器，其中，三极管V26、稳压管D25、电阻R25组成反向恒流电路。Pl为高电平时，三极管V25饱和导通，反向电流驱动器输出A2为低电平；Pl为低电平时，三极管V25截止，电源+VCC经三极管V26流出恒流驱动电流。
[0075]三极管V15、三极管V16、三极管V17、稳压管D15、电阻R15、电阻R16、电阻R17组成正向电流驱动器，其中，三极管V16、稳压管D15、电阻R15组成正向恒流电路。Pl为低电平时，三极管V17截止，三极管V15饱和导通，正向电流驱动器输出Al为低电平;Pl为高电平时，三极管V17饱和导通，三极管V15截止，电源+VCC经三极管V16流出恒流驱动电流。图13中的三极管V17、电阻R17组成的反相电路也可以用其他反相器来替代。
[0076]所述正向抗干扰施密特电路、反向抗干扰施密特电路均为施密特电路，输入信号为电容上的电压，因此，要求施密特电路具有高输入阻抗特性。施密特电路可以选择具有高输入阻抗特性的CMOS施密特反相器⑶40106、74HC14，或者是选择具有高输入阻抗特性的CMOS施密特与非门CD4093、74HC24等器件。CMOS施密特反相器或者CMOS施密特与非门的上限门槛电压为与器件相关的固定值。用施密特反相器或者施密特与非门构成同相施密特电路，需要在施密特反相器或者施密特与非门后面增加一级反相器。
[0077]施密特电路还可以选择采用运算放大器来构成，采用运算放大器来构成施密特电路可以灵活地改变上限门槛电压、下限门槛电压。同样地，采用运算放大器来构成施密特电路时，需要采用具有高输入阻抗特性的结构与电路。
[0078]数据选择器可以选择74HC151、74HC152、74HC153、CD4512、CD4539等器件构成二选一数据选择器，也可以用门电路构成二选一数据选择器。
[0079]施密特电路、数据选择器还可以与计轴分路单元一起采用CPLD、FPGA来实现其功會K。
【主权项】
1.一种轨道计轴式电路分路系统，其特征在于: 包括第一车轮传感器、第二车轮传感器、第三车轮传感器、第四车轮传感器、计轴分路单元； 所述第一车轮传感器、第二车轮传感器、第三车轮传感器、第四车轮传感器分别输出第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号； 所述第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号送至计轴分路单元，所述计轴分路单元输出轨道闭塞区间占用信号。2.根据权利要求1所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于: 所述计轴分路单元包括计数脉冲产生模块、计数器模块、比较模块、清零信号产生模块； 所述计数脉冲产生模块的功能是:当第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态，或者是第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的进入逻辑状态时，加计数脉冲输出端输出一个加计数脉冲；当第一计轴脉冲信号和第二计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态，或者是第三计轴脉冲信号和第四计轴脉冲信号满足车轴的驶出逻辑状态时，减计数脉冲输出端输出一个减计数脉冲； 所述计数器模块的功能是:计数脉冲产生模块输出一个加计数脉冲时其输出加I，计数脉冲产生模块输出一个减计数脉冲时其输出减I; 所述比较模块的功能是:当计数器模块的输出大于X时，输出的轨道闭塞区间占用信号有效，否则输出的轨道闭塞区间占用信号无效;所述X为大于等于I的整数； 所述清零信号产生模块的功能是:当轨道闭塞区间占用信号从有效变为无效时，延时产生一个清零脉冲使计数器模块输出变为O。3.根据权利要求2所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于: 还包括第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元； 所述第一计轴脉冲信号、第二计轴脉冲信号、第三计轴脉冲信号、第四计轴脉冲信号分别经第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元滤除干扰波形后再送至计轴分路单元。4.根据权利要求3所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于: 所述第一脉冲干扰滤除单元、第二脉冲干扰滤除单元、第三脉冲干扰滤除单元、第四脉冲干扰滤除单元为结构参数相同的脉冲干扰滤除单元； 所述脉冲干扰滤除单元包括正向充放电电路、反向充放电电路、数据选择器； 所述正向充放电电路和反向充放电电路的输入信号为脉冲干扰滤除单元的输入脉冲；所述数据选择器为二选一数据选择器;所述数据选择器的二个数据输入端分别连接至正向充放电电路、反向充放电电路的输出端； 所述数据选择器的数据输出端为脉冲干扰滤除单元的输出脉冲端;所述数据选择器由输出脉冲进行数据选择控制。5.根据权利要求4所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述正向充放电电路包括正向电流驱动器、正向抗干扰电容、正向抗干扰施密特电路;所述正向电流驱动器的输入端为正向充放电电路输入端，输出连接至正向抗干扰施密特电路输入端;所述正向抗干扰电容的一端连接至正向抗干扰施密特电路输入端，另外一端连接至脉冲干扰滤除单元的公共地或者是供电电源； 所述反向充放电电路包括反向电流驱动器、反向抗干扰电容、反向抗干扰施密特电路；所述反向电流驱动器的输入端为反向充放电电路的输入端，输出连接至反向抗干扰施密特电路输入端;所述反向抗干扰电容的一端连接至反向抗干扰施密特电路输入端，另外一端连接至脉冲干扰滤除单元的公共地或者是供电电源； 所述正向抗干扰施密特电路输出端为正向充放电电路输出端，反向抗干扰施密特电路输出端为反向充放电电路输出端。6.根据权利要求5所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述正向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电流驱动且流出驱动电流;所述正向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电压驱动且输出低电平;所述反向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电流驱动且流出驱动电流;所述反向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电压驱动且输出低电平。7.根据权利要求6所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述正向电流驱动器输入为高电平时，输出端为电流驱动且流出恒流驱动电流;所述反向电流驱动器输入为低电平时，输出端为电流驱动且流出恒流驱动电流。8.根据权利要求6所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系时，数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系;所述数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系时，数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系。9.根据权利要求8所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述数据选择器由输出脉冲进行数据选择控制的具体方法是，当数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系、数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系时，输出脉冲的低电平控制数据选择器选择正向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端，高电平控制数据选择器选择反向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端；当数据选择器输出信号与正向抗干扰施密特电路输入信号之间为反相关系、数据选择器输出信号与反向抗干扰施密特电路输入信号之间为同相关系时，输出脉冲的低电平控制数据选择器选择反向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端，高电平控制数据选择器选择正向抗干扰施密特电路的输出信号送到数据选择器的输出端。10.根据权利要求5— 9中任一项所述的轨道计轴式电路分路系统，其特征在于:所述脉冲干扰滤除单元能够过滤的正窄脉冲宽度通过改变正向电流驱动器的流出驱动电流大小或者正向抗干扰电容的大小来进行控制，能够过滤的负窄脉冲宽度通过改变反向电流驱动器的流出驱动电流大小或者反向抗干扰电容的大小来进行控制。
【文档编号】B61L1/16GK105966421SQ201610421440
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】凌云, 肖伸平, 曾红兵, 汤彩珍
【申请人】湖南工业大学