专利名称：轨道空余长度测量系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种铁路轨道空余长度测量系统及其控制方法，更具体来讲，本发明涉及一种由微机实现的空余长度测量系统及其控制方法，该系统及其控制方法实现了测长数据由电气控制向全电子控制的转变。
背景技术：
轨道空闲长度的测量一般都基于轨道电路短路输入阻抗与短路点到始端距离近似成正比的原理来实现的。
目前国内外测长器所使用的电气测量方案中，包括有阻抗、频率、相位等信号参量。1979年美国USS联合道岔信号公司完成了驼峰专用的测长器，采用了 60HZ工频作为工作频率以及阻抗-相位-长度变换方式。中国专利92108710中也提到了一种直接采用工频50HZ作为输入信号频率，采用阻抗-电压(或电流)-长度方式进行变换，并由微处理器控制的测长器。由于编组站存在诸多电气设备，这些设备的工作频率与上述系统所使用的频率接近，因而存在频率相互干扰导致测量数据偏差的问题。1986年日本国铁路技术研究所研制了用于铁路区间的空闲测长器，采用了阻抗-电压-长度变换方式，信号工作频率为1050HZ，但这种测量系统在工作过程中需要使用较大的工作电流，因而功耗较大。
发明内容
基于上述的问题，本发明致力于设计一种轨道空余长度一体化测量系统及其测量方法，其采用电子控制�？槿〈艘酝缙缏罚⒉捎糜氡嘧檎鞠殖∩璞覆畋鸹钠德剩诮谀艿膬帐碧嵛帕讼低晨垢扇拍芰�。
本发明基于“阻抗一频率一长度”的变频测长原理，包括交流电源、测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元组成，各部分之间保持电连接；其中，测长单元包括测长电极、可变电阻器、电抗器，测长电极与待测轨道、电抗器、可变电阻器电连接；频率信号发生单元，与测长单元电连接，其震荡频率随测长单元输入阻抗变化而变化；计数单元，其接收信号处理单元产生的时基脉冲信号，并根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元；信号处理单元，接收计数单元计数值，根据该计数值确定轨道空余长度；接口单元，将信号处理单元的处理结果传送到外部速度控制系统和/或其他外部设备；交流电源对测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元进行供电。进一步地,还包括电磁隔离单元,位于测长单元与频率信号发生单元之间,还包括开关单元，与区段轨道电路及信号处理单元电连接，用于根据区段轨道电路信号选通某一区段轨道进行空余长度测量。
进一步地，测长单元还包括继电器；频率信号发生单元还包括信号发生故障指示单元；频率信号发生单元还包括短封故障指示单元。本发明还公开了一种所述轨道空余长度测量系统的控制方法，包括以下步骤
测长电极接收待测轨道电信号，送入频率信号发生单元；
信号处理单元产生时基脉冲信号，送入计数单元；
计数单元根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元；
信号处理单元接收该计数信号，并根据该计数信号计算轨道空余长度，通过接口单元传送到外部设备。还包括下列步骤开关单元根据自动调零信号选通相应待测轨道，启动系统开始 测量。进一步地，频率信号发生单元工作出现故障时，通过故障指示单元进行指示；更进一步地，频率信号发生单元短封功能故障时，通过短封故障指示单元进行指示。
图I为本发明轨道空余长度测量系统组成结构图具体实施例系统由交流电源、测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元组成，各部分之间保持电连接；其中测长单元包括测长电极、、可变电阻器，所述测长电极为一种互感器，测长电极与待测轨道、可变电阻器电连接；频率信号发生单元与测长单元电连接，其震荡频率随测长单元输入阻抗变化而变化；计数单元接收信号处理单元产生的时基脉冲信号，并根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元；信号处理单元接收计数单元计数值，根据该计数值确定轨道空余长度；接口单元将信号处理单元的处理结果传送到外部速度控制系统和/或其他外部设备；交流电源对测长单元、频率信号发生单元、计数单元及信号处理单元进行供电。测长电极与待测轨道连接后，空余长度测量系统与待测轨道及以车辆最后的轮轴为等效末端短路线构成封闭式电路，当溜放车组在测长区段轨道上占用或行走时，其最后的轮轴就相当于一根移动的轨道电路末端短路线，随着轮轴离开轨道始端的距离改变，轨道电路的短路输入阻抗改变，频率信号发生单元频率将随之变化，计数单元接收信号处理单元产生的时基脉冲信号，并根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元，信号处理单元按照“脉冲个数一长度”的关系L=f (P)，换算出相应的长度值，通过接口单元将信号处理单元的处理结果传送到外部速度控制系统和/或其他外部设备。根据图一所示，交流电源、测长单元、频率信号发生单元F、计数单元C信号处理单元P、开关单元、电磁隔离单元、接口单元组成；测长单元包括测长电极、继电器、可变电阻器、电抗器，频率信号发生单元F接收测长单元电信号，其震荡频率随测长单元输入阻抗变化而变化，计数单元C接收信号处理单元P产生的时基脉冲信号，并根据频率信号发生单元F信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元P，信号处理单元P接收计数单元C计数值，根据该计数值计算轨道空余长度，交流电源对测长单元、频率信号发生单元F、计数单元C及信号处理单元P进行供电。信号处理单元P，即CPU处理板，其上叠加PC104 CPU板和显卡，构成一个整体，配合测长程序可以正常工作。信号处理单元P与计数单元C电连接，产生时基脉冲信号，送入计数单元；并接收计数单元对测长频率信号发生单元一个信号周期内所计时基脉冲信号计数值；根据该计数值计算空余长度。信号处理单元具有逻辑控制功能，可以完成
①产生IOOms实时钟信号以及采样计数要用到的4MHZ时基脉冲信号。②时间监视及声响报警。③控制采样地址。④送打印口信息码。
信号处理单元P可以外接通信口、键盘口、显示器接口、打印口等硬件。通信口可以向速度控制设备送出测长数据。计数单元C，即测长频率信号周期内时基脉冲计数板，每板最多接入18路测长频率信号。轨道长度的变化要引起测长信号频率变化，亦即周期大小变化，实际的反映就是在该周期内所计时基脉冲个数多少不同。计数单元C与信号处理单元P、测长频率信号发生单元电连接，其根据测长频率信号发生单元信号周期对信号处理单元产生的时基脉冲信号进行计数，并送入信号处理单元；
开关量输入单元I，与信号处理单元及一段或多段区段轨道电路电连接，根据区段轨道电路信号的自动调零信号选通某一区段轨道，由信号处理单元(即设备主控制器)启动系统测长工作。每个开关量输入单元I最多接入40路开关量。板子上的f 40表示现场轨道占用指示灯。对应的股道过车时，对应的指示灯会有对应的变化。轨道区段占用时，对应股道指示灯熄灭；出清后，对应股道指示灯点亮。测长频率信号发生单元F基准频率在180 190HZ范围内(5500h)，每个区段一块。信号发生单元F与测长单元电连接，其震荡频率随室外单元输入阻抗变化而变化；其还可以包括信号指示灯和短封指示灯。信号指示灯亮用于表示现场设备连接一切正常，并且测长频率信号发生单元工作正常，否则信号指示灯灭，表示存在故障。短封指示灯用于指示测长频率信号发生单元短封是否正常工作。当现场设备连接一切正常，并且测长频率信号发生单元工作正常，打开短封电源，并将短封端子插入短封接口后，短封指示灯亮；否则表示存在故障。开关电源D为UPS电源，它与信号处理单元、计数单元、测长频率信号发生单元和开关单元电连接，与室外单元电连接。在测长单元与频率信号发生单元F之间还可以安装电磁隔离单元作为防雷单元组件。本发明所述的系统还可以包括电磁隔离单元，位于测长单元与频率信号发生单元之间，防止雷电对系统的破坏。系统还可以包括开关单元，与信号处理单元及一段或多段区段轨道电路电连接，根据区段轨道电路信号的自动调零信号选通某一区段轨道，由信号处理单元启动系统测长工作。测长单元还可以包括继电器，位于待测轨道与测长探针之间，系统启动后，继电器短接，取出待测轨道电信号进行测量。
频率信号发生单元还可以包括信号发生故障指示单元，对频率信号发生单元故障进行指示。频率信号发生单元还可以包括短封故障指示单元，测试频率信号发生单元短封状态是否正常。本发明的控制方法包括如下步骤
测长电极接收待测轨道电信号，送入频率信号发生单元；信号处理单元产生时基脉冲信号，送入计数单元；计数单元根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元；信号处理单元接收该计数信号，并根据计数信号计算轨道空余长度，通过接口单元将信号处理单元的处理结果传送到外部速度控制系统和/或其他外部设备。控制方法还可以包括下列步骤开关单元根据自动调零信号选通相应待测轨道，启动系统开始测量。控制方法还可以包括下列步骤系统开始工作后，测长单元中的继电器进行短接，取出电信号通过测长单元送入频率信号发生单元。控制方法还可以包括下列步骤频率信号发生单元工作出现故障时，通过故障指示单元进行指示。控制方法还可以包括下列步骤频率信号发生单元短封功能故障时，通过短封故障指示单元进行指示。本发明是微机化全数字计测装置，主要用来测定编组场各条编组线股道占车后的空余长度。本发明无论在大、中、小驼峰，无论在电化及非电化地区，特别是含有电力牵引的编发线股道的站场都能适用。测长机柜实现了驼峰测量设备的智能化，独立全功能处理测长数据。 系统工作时，开关单元I根据自动调零信号选通相应待测轨道，启动系统开始测量。测长单元中的继电器进行短接，取出电信号，测长电极接收待测轨道电信号，送入频率信号发生单元F，当频率信号发生单元F工作出现故障时，通过故障指示单元进行指示，若频率信号发生单元F工作正常，则产生时基脉冲信号，送入计数单元C ;计数单元C根据频率信号发生单元F信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元P ;信号处理单元P接收该计数信号，并根据计数信号计算轨道空余长度。信号处理单元P可以通过接口单元外接通信口、键盘口、显示器接口、打印口等外部装置，通过通信口可以向速度控制设备送出测长数据。控制方法还可以包括下列步骤频率信号发生单元短封功能故障时，将室内设备上的短封接口连接，实现将外部设备隔离，并通过短封故障指示单元进行指示。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种轨道空余长度测量系统，其特征在于包括交流电源、测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元，各部分之间保持电连接； 其中，测长单元包括测长电极、可变电阻器、电抗器，测长电极与待测轨道、电抗器、可变电阻器电连接； 频率信号发生单元，与测长单元电连接，其震荡频率随测长单元输入阻抗变化而变化； 计数单元，其接收信号处理单元产生的时基脉冲信号，并根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元； 信号处理单元，其产生时基脉冲信号，并接收计数单元计数值，根据该计数值确定轨道空余长度； 接口单元，将信号处理单元的处理结果传送到外部设备； 交流电源对测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元进行供电。
2.根据权利要求I所述的轨道空余长度测量系统，其特征在于还包括电磁隔离单元，位于测长单元与频率信号发生单元之间。
3.根据权利要求I所述的轨道空余长度测量系统，其特征在于还包括开关单元，与区段轨道电路及信号处理单元电连接，用于根据区段轨道电路信号选通某一区段轨道进行空余长度测量。
4.根据权利要求I所述的轨道空余长度测量系统，其特征在于测长单元还包括继电器。
5.根据权利要求I所述的轨道空余长度测量系统，其特征在于频率信号发生单元还包括信号发生故障指示单元。
6.根据权利要求I所述的轨道空余长度测量系统，其特征在于频率信号发生单元还包括短封故障指示单元。
7.—种权利要求I所述轨道空余长度测量系统的控制方法，包括以下步骤 测长电极接收待测轨道电信号，送入频率信号发生单元； 信号处理单元产生时基脉冲信号，送入计数单元； 计数单元根据频率信号发生单元信号周期对该时基脉冲信号进行计数，将计数值送入信号处理单元； 信号处理单元接收该计数信号，并根据该计数信号计算轨道空余长度，通过接口单元传送到外部设备。
8.根据权利要求7所述的轨道空余长度测量系统控制方法，还包括下列步骤 开关单元根据自动调零信号选通相应待测轨道，启动系统开始测量。
9.根据权利要求7所述的轨道空余长度测量系统控制方法，还包括下列步骤频率信号发生单元工作出现故障时，通过故障指示单元进行指示。
10.根据权利要求7所述的轨道空余长度测量系统控制方法，还包括下列步骤频率信号发生单元短封功能故障时，通过短封故障指示单元进行指示。
全文摘要
本发明致力于设计一种轨道空余长度一体化测量系统及其测量方法，基于“阻抗—频率—长度”的变频测长原理，包括交流电源、测长单元、频率信号发生单元、计数单元、信号处理单元及接口单元组成，各部分之间保持电连接；其采用电子控制�？槿〈艘酝缙缏罚⒉捎糜氡嘧檎鞠殖∩璞覆畋鸹钠德剩诮谀艿耐碧岣吡讼低晨垢扇拍芰�。
文档编号G01B7/02GK102865804SQ201210360178
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者何志明 申请人:何志明
专业数控铣床产品供应商
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