专利名称：道岔微机监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及铁路信号技术领域，具体说属于铁路的道岔通过微机来监测；使铁路正常运输的一种监测系统。
铁路信号设备正常工作是确保铁路运输正常进行的先决条件，道岔是最重要的信号设备之一。由于道岔广泛暴露于室外的站场中长达数公里，具有无电源、缺少传输通道(电缆)、数量多达几百组、易遭到雷击等特点，目前对道岔的实时不间断监测实属难点。
目前铁路部门攻关“TJWX—2K信号设备微机监测系统”，虽然监测了室内控制台表示灯、机械室的电源屏和继电器触点等众多开关量和模拟量，但是仍末找到合适的道岔监测方案。因此，针对道岔参数进行完整监测的设备或系统还未解决，只有对道岔表示缺口超标进行监测的系统，而对尖轨与基本轨的4mm密贴检查、电液型转辙机的实时转换力的监测、直接校核尖轨实际位置与表示是否一致，还是空白。
又如郑州电务段与中州大学合作研制的“XZB-1型道岔表示缺口临界报警系统”使目前唯一局部开通试点的系统。该系统存在如下局限性监测对象仅为道岔表示缺口是否超标，道岔监测并不完整；监测道岔的最终目的是想知道尖轨与基本轨是否密贴，虽然道岔表示缺口是否超标可以间接反应尖轨与基本轨是否密贴，但是条件不充分；每路只能监测20组道岔，当道岔数大于20组时，所需电缆芯线增加为4、6、8、10…，对于绝大多数站来说，没有这样多的备用芯线，除非重新铺设电缆才能安装；存在误报警，不能区分真正报警与列车行使振动所引起的报警。
本实用新型的目的是提供一种由用户电子总线为网络协议，采用低压电力线扩频载波通信，站场中所有道岔只需占用二根备用线，提供一种自身具有抗雷击、组网灵活且网络节点即一组道岔为一个网络节点数多的道岔微机监测装置。
为完成上述的目的所采取的技术方案；站机与若干道岔分机之间及若干道岔分机之间设置通信模块，其中各道岔分机之间设置的通信模块先后连接微控制器MCU单元、接口单元，采集开关量输入和模拟量的输入；而站机与若干道岔分机之间设置的通信模块接MCU单元，MCU单元分别连接CAN接口及打印接口、LCD显示、时钟单元，其整体组成一个监测系统。其特征是上面所叙述的通信模块由放电管G1，电阻R18、R19和压敏电阻MOV组成防雷单元1，连接高频磁芯隔离耦合变压器T2的隔离耦合单元1和R型组成的隔耦合单元2的防雷变压器T3，并由瞬变抑制二极管D3、D5、D6和萧持基二极管D7～D10组成防雷单元2，防雷单元3由双向管D2组成，集成块U37805、集成块U47809组成道岔分机电源，集成块U1SSC P300、集成块U2SSC P111组成载波扩频单元，U1完成SPI接口数字信号与扩频载波信号的转换，发送信号经R6、C11进行滤波，三极管Q1、R7～R9缓放大，C12、C13、电感L5和R10的三极低通滤波，最后经U2放在耦合至总线L3L4和C21组成带通滤波器，衰减低于100KHz和高于400KHz的输入扩频繁载波信号，再经过电阻R13～R16、D11和三极管Q2组成晶体管放大，到达U1进行解扩，通过SPI接口输出数字信号组成。
本实用新型整个网络的构成设计是解决道岔监测的关键，而通信模块(类似于网卡)是整个网络构成的核心。以二线制总线形式完成通信，解决现场缺少电缆芯线矛盾，道岔分机从总线上吸收电能，解决现场无电源问题，总线与道岔分机内部电路完全隔离，提高系统的可靠性，采取多级防雷措施，增强自身抗雷击能力强，可达6KV以上，提高系统的可靠性，以适应长达数公里长的野外恶劣环境，用户电子总线为网络通信协议，便于系统扩展与维护，采用低压电力线扩频载波通信方式，进强了通信的抗干扰能力，提高了系统的可靠性，SPI串行接口方式与外部交换数据，便于与不同的微处理单元MCU相连。
本实用新型实施例结合附图加以详细描述。
图1通信模块结构框图2通信模块电路图；图3道岔分机结构图；图4站机结构图。
站场的所有道岔通过二根电缆相连接，构成网络。由站机通过该二根电缆向所有道岔分机供电，同时这二根电缆也是数据传输通道。站机和道岔分机之间、道岔分机和道岔分机之间，都可以类似于以太网那样，允许采用基于载波监听多路访问/碰撞检测即争用判决协议的通用总线来实现点对点通信。从铁路整个系统结构看出，设计出站机和道岔分机通用的通信模块，且该模块即能提供道岔分机运行的电源，又能抗雷击，那就适应站场中恶劣的现场环境，便于联网通信。
又如
图1所示，在通信模块中，首先经过防雷单元1对强静电效应、交流电源之浪涌及开关电源噪声进行吸收预处理；隔离耦合单元1和隔离合单元2将总线与道岔分机内部电路完全相隔绝；防雷单元2和防雷单元3将隔离耦合单元后的电路进一步吸收处理静电放电效应、交流电源之浪涌及开关电源的噪声，达到对内部电路保护要求。隔离耦合单元1将载波发送信号100～300KHz送至总线上，同时从总线上耦合载波接收信号，滤除来自总线上工频50Hz信号。接收载波信号到达扩频载波单元，扩频载波单元对接收载波信号完成解扩，如地址相符，则通过SPI接口通知微控制器MCU接收数据；对于来自MCU的数字信号，扩频载波单元完成扩频载波调制，并通过载波监听多路访问/碰撞检测发送到总线上。隔离耦合单元2滤除自总线上扩频载波信号，耦合工频(50Hz)信号，经过防雷达单元3处理，由电源部分生成道岔分机所需要的电源。
由电原理图2来具体说明通信模块结构
图1的实现。总线入口的放电管G1、电阻R18、R19和压敏电阻MOV共同组成防雷单元1。由高频磁芯制成的隔离耦合变压器T2为隔离耦合单元1。由低频R型磁芯制成的隔离耦合防雷变压器T3为隔离耦合单元2。瞬变抑制二极管D3、G5、D6和萧特基二极管D7、D8、D9、D10组成防雷单元2。防雷单元3由双向TVS管D2组成。三端集成稳压器集成块U37805、U47809组成了道岔分机所需的电源。集成块U1SSC P300、U2SSCP111芯片构成载波扩频单元。U1完成SPI接口的数字信号与100～300KHz的扩频载波信号的转换，发送信号经R6、C11进行滤波，Q1，R7，R8和R9缓存放大，C12，C13，L5和R10的3极低通滤波，最后经U2放大耦合至总线；L3、L4、C20和C21组成带通滤波器，衰减低于100KHz和高于400KHz的输入扩频载波信号，再经过电阻R13～R16、D11和三极管Q2组成晶体管放大，到达U1进行解扩，通过SPI接口输出数字信号组成。
如图3所示在道岔分机中，开关量和模拟量经过接口单元后，被MCU单元采集、处理，经过通信模块发送到网络中，同时MCU单元还能通过通信模块接收到来至网络中命令，进行相应处理。在站机结构图5中，MCU单元通过通信模块与整个网络中的道岔分机通信，采集道岔分机中的开关量和模拟量数据；CAN接口负责与“TJWX-2K信号微机监测系统”交换数据；时钟单元提供日期和时间以记录报警发生时刻；打印接口和LCD单元负责打印和显示报警数据。
权利要求1.道岔微机监测装置，其特征在于站机与若干道岔分机之间及若干道岔分机之间设置通信模块，该通信模块由放电管G1、电阻R18、R19和压敏电阻MOV组成防雷单元1，连接高频磁芯隔离耦合变压器T2的隔离耦合单元1和R型组成的隔离耦合单元2的防雷变压器T3，并由瞬变抑制二极管D3、D5、D6和萧特基二极管D7～D10组成防雷单元2，防雷单元3由双向管D2组成，集成块U37805、集成块U47809组成道岔分机电源，集成块U1SSC P300、集成块U2SSC P111组成载波扩频单元，U1完成SPI接口数字信号与扩频载波信号的转换，发送信号经R6、C11进行滤波，三极管Q1、R7～R9缓放大，C12、C13、电感L5和R10的二极低通滤波，最后经U2放在耦合至总线L3L4和C21组成带通滤波器，衰减低于100KHz和高于400KHz的输入扩频繁载波信号，再经过电阻R13～R16、D11和三极管Q2组成晶体管放大，到达U1进行解扩，通过SPI接口输出数字信号组成。
专利摘要一种道岔微机监测装置,其特征站机与道岔分机之间及若干道岔分机之间设置模块,其中各道岔分机之间设置的通信模块先后连接控制器MCU单元、接口单元,采集开关量和模拟量输入;而站机与若干道岔之间设置的通信模块接MCU单元,MCU单元分别连接CAN接口及打印接口、LCD显示、时钟单元,其整体组成一个监测装置。
文档编号B61L5/00GK2474431SQ0123893
公开日2002年1月30日 申请日期2001年4月19日 优先权日2001年4月19日
发明者王辉, 陈瑾 申请人:王辉