一种机车信号译码设备及方法与流程

1.本发明属于铁路运输过程中的一种安全设备技术领域，尤其涉及一种机车信号译码设备及方法。


背景技术：

2.机车信号是很重要的安全设备，在铁路运输中是必备的设备。机车信号按是否连续分为连续式机车信号和点式机车信号。现广泛使用的是连续式的移频机车信号，移频机车信号是利用轨道电路通过钢轨向列车发送信号编码。点式的代表是早期从原苏联引入的双频点式机车信号，由于是点式控制，该制式可在无轨道电路的区段使用。双频点式机车信号是利用两个频率的组合来表达地面信号机的各种显示含义。机车经过作用点时，收到地面信号。
3.目前，在干线铁路上，机车信号都安装了移频制式。但由于移频机车信号需轨道电路支撑，对于一些偏远的非集中联锁的车站，运量少，投资有限，需继续使用双频点式机车信号。
4.双频点式机车信号原理如图1所示，双频点式机车信号是通过机车感应器和地面感应器相互感应，利用两种频率(1200hz和1700hz)和两次耦合((两次作用))来组成一次信号传递，在线路上地面感应器的安装如图2所示。在信号作用点处有两个感应器，机车经过信号作用点时，只有接收两次作用才能正确显示一种信号。作用点的第一个感应器根据地面信号谐振于1200hz或1700hz，起第一次作用。作用点的第二个感应器谐振于1200hz或1700hz，也可同时构成1200hz和1700hz的谐振，起第二次作用。信号作用点设在距进站信号机900米处，机车到达作用点时，通过两次作用，译出地面信号，向司机提示前方地面信号机(进站信号机)的显示状态，以便采取相应措施。机车信号频率及信息对应如表1所示。
[0005][0006]
但是，在双频点式制式中，译码设备采用继电逻辑，为完成译码的功能，需要10个继电器，译码器电路如图3所示，译码器电路复杂，对这些继电器的技术参数有严格的要求，
包括吸起值、落下值、接点压力、缓吸缓放时间等。为简明起见，仅以接收绿灯为例，接收绿灯时译码器的动作顺序如图4所示，可见，译码器电路之复杂，常因参数调整不当致使逻辑动作错误。
[0007]
另外，由于使用双频点式机车信号的车站减少，厂家已停产，无维修配件，译码设备的维修已无法进行，可机车信号是安全设备，必不可少。


技术实现要素：

[0008]
为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种可靠度高、易于维护、译码稳定的机车信号译码设备及方法。
[0009]
根据第一方面，本发明提供了一种机车信号译码设备，包括连接电源的第一继电器(1mj)和第二继电器(2mj)，所述第一继电器的左触点和右触点、第二继电器的左触点和右触点均分别与单片机的输入接口连接；所述单片机的输出接口与光电耦合器连接，所述光电耦合器再与信号机上的多个信号灯连接；
[0010]
所述光电耦合器为5路光电耦合器，所述输出接口的5条线路分别与5路光电耦合器连接，5路光电耦合器再与信号机上的5个信号灯连接。
[0011]
进一步地，所述左触点和右触点分别各自连接电阻后再接地。
[0012]
进一步地，所述电阻为10k电阻；所述电源为 5v电源。
[0013]
进一步地，所述信号机包括5种颜色信号灯，分别是：绿、黄、黄/黄、红/黄、白。
[0014]
进一步地，所述单片机为pic18f4520，所述单片机的输入接口为portb端口中的任意4个引脚，所述输出接口为portd端口中的任意5个引脚。
[0015]
根据第二方面，本发明还提供了一种采用上述机车信号译码设备的译码方法，在信号作用点处有两次作用，在这两次作用中，第一继电器和第二继电器的动作组合对应绿灯、黄灯、红/黄灯、黄/黄灯；
[0016]
解译步骤为：
[0017]
步骤s1：首先判断第一次作用中第一继电器和第二继电器的动作情况；第一继电器和/或第二继电器首次动作视为第一次作用；
[0018]
在第一次作用中，当第一继电器产生动作且第二继电器动作则点亮红/黄灯；
[0019]
当第一继电器动作且第二继电器未动作则延时，进入步骤s21；
[0020]
当第一继电器未动作且第二继电器动作则延时，进入步骤s22；
[0021]
当第一继电器和第二继电器均未产生动作则重新判断第一次作用中第一继电器的动作情况；
[0022]
步骤s21：判断第二次作用中第一继电器和第二继电器的动作情况；
[0023]
在第二次作用中，第二继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0024]
当第二继电器动作且第一继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0025]
当第一继电器和第二继电器均产生动作则点亮黄/黄灯；
[0026]
步骤s22：判断第二次作用中第一继电器和第二次第二继电器的动作情况；
[0027]
在第二次作用中，当第一继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0028]
第一继电器动作且第二继电器未动作则点亮黄灯；
[0029]
第一继电器和第二继电器均产生动作则点亮绿灯；
[0030]
步骤s3：相应的灯光点亮后延时显示7.5s；
[0031]
步骤s4：恢复白灯显示；
[0032]
步骤s5：返回准备下一站的接收。
[0033]
进一步地，灯光与信号作用点处的两次作用中，第一继电器和第二继电器的动作组合对应关系为：
[0034]
第一次作用中，第一继电器未动作，第二继电器动作，且第二次作用中第一继电器和第二继电器均动作则对应绿灯；
[0035]
第一次作用中，第一继电器未动作，第二继电器动作，且第二次作用中第一继电器动作和第二继电器未动作则对应黄灯；
[0036]
第一次作用中，第一继电器动作，第二继电器未动作，且第二次作用中第一继电器和第二继电器均动作则对应黄/黄灯；
[0037]
第一次作用中，第一继电器动作，第二继电器未动作，且第二次作用中第一继电器未动作和第二继电器动作则对应红/黄灯；
[0038]
任何不在上述对应关系内的其它组合均对应红/黄灯。
[0039]
工作原理：
[0040]
本发明采用单片机pic18f4520，用其rb0-rb3作为信号采集输入口，连接两个脉动继电器的左触点和右触点，来获取这两个脉动继电器的动作情况。
[0041]
译码方法是对每一次作用通过单片机的rb3、rb2引脚采集电平脉冲，经判定得知1mj是否动作(rb3为负脉冲、rb2为正脉冲，说明1mj动作)；通过单片机的rb1、rb0引脚采集电平脉冲，经判定得知2mj是否动作(rb1为负脉冲、rb0为正脉冲，说明2mj动作)。对每一作用点，根据两次作用中1mj、2mj的动作组合，单片机采用判定逻辑进行判定，最终解译出接收到的动作组合代表的地面信号。
[0042]
再通过pic18f4520的输出口rd0—rd3引脚输出到多路光耦，通过多路光耦驱动解译对应的灯光。
[0043]
相比现有技术，本发明的有益效果介绍：
[0044]
(1)采用软件译码，大大简化了译码设备的复杂度。
[0045]
(2)从而对译码设备几乎不用维修调整，减少了故障处理和维护的工作量。
[0046]
(3)减少了译码电路中的众多逻辑判断元器件，降低了故障的发生率，提高了译码设备的稳定性。
[0047]
(4)很好解决设备用修矛盾，保障铁路运输安全，为不进行大投资的直线车站提供了继续用双频点式机车信号的方法。
附图说明
[0048]
图1为双频点式机车信号设备动作原理图；
[0049]
图2为双频点式机车信号地面设备布置图；
[0050]
图3为原译码器的电路图；
[0051]
图4为接收绿灯时原译码器中的继电器动作顺序图；
[0052]
图5为实施例1中的机车信号译码设备连接示意图；
[0053]
图6为译码过程逻辑判断流程图。
具体实施方式
[0054]
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0055]
实施例1
[0056]
如图5所示，本发明提供了一种机车信号译码设备，该译码设备采用单片机分两次接收两个脉冲继电器的脉冲信号，并对接收到的信号进行译码，再将译码后的结果传给光耦合器件，通过光耦合器件控制点亮对应的机车信号机上的信号灯。
[0057]
2个连接电源的脉冲继电器包括第一继电器1mj、第二继电器2mj；
[0058]
单片机采用pic18f4520；单片机的输入接口为portb端口，输出接口为portd端口。
[0059]
译码设备包括连接 5v电源的第一继电器1mj和第二继电器2mj，第一继电器1mj的左触点和右触点、第二继电器2mj的左触点和右触点均分别与单片机的输入接口rb3-rb0连接，同时左触点和右触点还分别各自连接10k电阻后再接地。rb3连接第一继电器即1mj的左触点，rb2连接第一继电器1mj的右触点；rb1连接第二继电器即2mj的左触点，rb0连接第二继电器2mj的右触点。
[0060]
单片机的输出接口rd0-rd4与5路光耦合元器件连接，所述5路光耦合元器件分别再与信号机上的5个信号灯连接。信号机包括5种颜色信号灯，分别是：绿、黄、黄/黄、红/黄、白。rd0对应绿灯、rd1对应黄灯、rd2对应黄/黄灯、rd3对应红/黄灯、rd4对应白灯。
[0061]
2个脉动继电器，接收信号时，动作为先偏右后偏左，没有接收到信号时不动作。机车经过地面上的信号作用点，会产生两组次作用，根据这两次作用中第一继电器1mj和第二继电器2mj的组合，译出相应的信号。机车信号频率、1mj和2mj动作、输入电平、信号灯显示间的对应关系如表2所示
[0062]
表2机车信号频率、1mj和2mj动作、输入电平、信号灯显示对应表
[0063][0064]
如图6所示，具体译码过程的逻辑判断流程如下：
[0065]
信号作用点处两次作用中，第一继电器1mj和第一继电器2mj接收到的动作组合对应绿灯、黄灯、红/黄灯、黄/黄灯。
[0066]
步骤s1：首先判断第一次作用中第一继电器和第二继电器的动作情况；第一继电器和/或第二继电器首次动作视为第一次作用；
[0067]
在第一次作用中，当第一继电器产生动作且第二继电器动作则点亮红/黄灯；
[0068]
当第一继电器动作且第二继电器未动作则延时，进入步骤s21；
[0069]
当第一继电器未动作且第二继电器动作则延时，进入步骤s22；
[0070]
当第一继电器和第二继电器均未产生动作则重新判断第一次作用中第一继电器的动作情况；
[0071]
步骤s21：判断第二次作用中第一继电器和第二继电器的动作情况；
[0072]
在第二次作用中，第二继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0073]
当第二继电器动作且第一继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0074]
当第一继电器和第二继电器均产生动作则点亮黄/黄灯；
[0075]
步骤s22：判断第二次作用中第一继电器和第二次第二继电器的动作情况；
[0076]
在第二次作用中，当第一继电器未动作则点亮红/黄灯；
[0077]
第一继电器动作且第二继电器未动作则点亮黄灯；
[0078]
第一继电器和第二继电器均产生动作则点亮绿灯；
[0079]
步骤s3：相应的灯光点亮后延时显示7.5s；
[0080]
步骤s4：恢复白灯显示。
[0081]
步骤s5：返回准备下一站的接收。
[0082]
灯光与信号作用点处的两次作用中，第一继电器和第二继电器的动作组合对应关系为：
[0083]
第一次作用中，第一继电器未动作，第二继电器动作，且第二次作用中第一继电器和第二继电器均动作则对应绿灯；
[0084]
第一次作用中，第一继电器未动作，第二继电器动作，且第二次作用中第一继电器动作和第二继电器未动作则对应黄灯；
[0085]
第一次作用中，第一继电器动作，第二继电器未动作，且第二次作用中第一继电器和第二继电器均动作则对应黄/黄灯；
[0086]
第一次作用中，第一继电器动作，第二继电器未动作，且第二次作用中第一继电器未动作和第二继电器动作则对应红/黄灯；
[0087]
任何不在上述对应关系内的其它组合均对应红/黄灯。
[0088]
所以，单片机译码，通过监测rb3-rb0有无脉冲就能知道1mj、2mj的动作情况，从而得知信号灯显示。同时规定所有不在表2规定的频率组合，都点亮红/黄灯，这也是故障导向安全原则。在故障情况下，点亮限制信号，让列车降速停下来，保证行车安全。
[0089]
工作方式：
[0090]
机车行进中，经过地面信号作用点，机车上的信号接收设备与地面的信号设备相互耦合，机车上的信号接收设备接收到地面信号作用点的两次作用，同时设置在信号接收设备的两个脉动继电器产生动作，第一继电器1mj和第二继电器2mj产生移动的动作，形成脉冲信号，单片机采集到这些脉冲信号，通过程序对接收到的脉冲组合进行判断，就可得知地面的信号状态。单片机输出信号，通过光耦合，驱动点亮机车上的信号机，向司机提示前方地面信号状态。
[0091]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。