一种无绝缘轨道电路 【技术领域】
本发明涉及轨道交通自动化领域， 特别涉及一种无绝缘轨道电路背景技术 目前， 无绝缘轨道电路多采用电气隔离式轨道电路， 这种轨道电路可以减少因相 邻轨道电路传输隔离而必须切轨的必要， 同时使机车牵引电流回流更加通畅。 但是， 传统的 电气隔离式无绝缘轨道电路调谐区内存在一定长度的分路 “死区” ， 若列车完全落在 “死区” 内时， 轨道电路将不能对机车的占用做出检查 ； 若相邻两个调谐单元 “零阻抗” 功能同时丧 失后， 信号越过相邻区段传递到下一个区段， 使下一个同频的轨道电路无条件吸起， 导致该 同频区段钢轨断轨或列车占用不能做到检查， 以上问题均对行车造成危害。
请参阅图 1， 为现有调谐区的原理框图， 电气绝缘节长 29 米， 在电气绝缘节的两端 各设一个调谐单元 ( 下述简称 BA)， 对于较低频率轨道电路 (1700、 2000Hz) 端， 设置第一电 感 L1、 第一电容 C1 两元件的 F1 型调谐单元 ； 对于较高频率轨道电路 (2300、 2600Hz) 端， 设
置第二电感 L2、 第二第电容 C2、 第三电容 C3 三元件的 F2 型调谐单元。f1 端 BA 的 L1C1 对 f2 端的频率， 以及 f2 端 BA 的 L2C2 对 f1 端的频率均为串联谐振， 呈现较低阻抗 ( 约数十毫 欧姆 )， 称 “零阻抗” ， 相当于短路， 用于阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段， 。f1 端或 f2 端的 BA 对本区段的频率呈现电容性， 并与调谐区的钢轨、 空心线圈 SVA 的综合电感构成 并联谐振， 呈现较高阻抗， 称 “极阻抗” ( 约 2 欧 )， 相当于开路。用于减少了对本区段信号 的衰耗。
还请参阅图 2， 为现有的轨道电路的原理框图， 如图 2 所示， F1 区段传输 F1 频率的 信号， F2 区段传输 F2 频率的信号， B 区段为 A 区段和 C 区段的调谐区， 调谐区内有 F1 和 F2 两种频率的信号。在调谐区中， 元件 2 为空心线圈， 用于平衡机车牵引电流在两条钢轨上的 传输， 防止机车牵引电流在两条钢轨上形成较大压差 ； 元件 3 为 F1 区段调谐单元， 对 F2 频 率呈现 “短路” 特性， 防止 F2 频率信号向 F1 区段传输， 同时对 F1 频率呈现容性， 与钢轨、 元 件 2( 空心线圈 ) 和元件 1 构成的感性并联谐振， 形成较高的阻抗 ； 元件 1 为 F2 区段调谐单 元， 对 F1 频率 1 呈现 “短路” 特性， 防止 F1 频率的信号向 B 区段传输， 同时对 F2 频率呈现容 性， 与钢轨、 元件 2、 和元件 3 构成的感性并联谐振， 形成较高的阻抗 ； 元件 C 为补偿电容， 用 于消除钢轨中的感性成分， 使传输可以达到最高的效率。防雷电缆模拟网络用于补偿电缆 到统一长度， 匹配单元用于匹配电缆和钢轨的阻抗， 发送器发送和该区段相应的移频信号， 衰耗冗余控制器把接收到本区段频率的信号调整到相应幅度， 接收器接收分析该区段的信 号。
在对现有技术的研究和实践过程中， 本发明的发明人发现， 现有的实现方式中， 目 前多数用于调谐区的空心线圈和两元件调谐单元存在较大直流阻抗， 并联谐振 Q 值很难提 高， 特别是在高速铁路普遍使用整体道床下， 随着钢轨的直流阻抗的增加， 调谐区阻抗相对 减少， 对轨道电路传输长度造成很大的影响， 且由于相邻轨道电路之间没有关联， 很多故障 只能靠维护人员判断处理， 给维护人员造成很大困难， 从而增加了维护成本。发明内容 本发明实施例提供一种无绝缘轨道电路， 通过对现有无绝缘轨道电路中调谐单 元、 电容和接收器的改进， 以提高轨道电路的传输长度， 降低维护成本。
为解决上述技术问题， 本发明是实施例提供一种无绝缘轨道电路， 包括主轨道电 路和小轨道电路， 所述主轨道电路包括 ： 第一发送器、 第一接收器、 第一电容补偿器、 第二电 容补偿器第一调谐区， 所述小轨道电路包括 ： 第二发送器、 第一接收器和第二调谐区， 所述 第一调谐区和第二调谐区均包括 ： 第一调谐单元、 第二调谐单元和空心线圈， 其中， 所述第 一电容补偿器、 第一调谐单元、 空心线圈、 第二调谐单元和第二电容补偿器依次并联连接到 所述主轨道电路上 ； 所述第二调谐区中的第一接收器与第一调谐单元连接， 所述第二发送 器与第二调谐单元连接 ； 所述第一调谐区中的第一发送器与第一调谐单元连接 ； 相邻轨道 电路通过电气绝缘节实现不同频率信号的隔离 ；
所述第一调谐单元和第二调谐单元， 均用于短路相邻区段的信号在本区段的传 输， 并对本区段的信号呈现容性， 以及与调谐区的回路形成并联谐振 ；
所述第一电容补偿器和第二电容补偿器， 均用于对本区段的信号进行电容补偿， 并对相邻区段的信号进行短路。
优选的， 所述第一接收器还与相邻区段的接收器连接， 用于接收所述相邻区段的 接收器发送的信号， 并根据接收到的信号的变化来判断传输通道是否出现故障。
优选的， 所述第一调谐单元包括 ： 第一电容、 第二电容和第一电感， 其中， 第一电容 与第一电感串联， 再与第二电容并联 ；
所述第二调谐单元包括 ： 第三电容、 第四电容和第二电感， 其中， 第三电容与第二 电感串联， 再与第四电容并联。
优选的， 所述第一电容补偿器包括 ： 第五电容、 第六电容和第三电感， 其中， 第五电 容与第三电感串联， 再与第六电容并联 ；
所述第二电容补偿器包括 ： 第七电容、 第八电容和第四电感， 其中， 第七电容与第 四电感串联， 再与第八电容并联，
优选的， 所述小轨道电路还包括 ： 第一衰耗冗余控制器、 第一防雷电缆模拟网络、 第二衰耗冗余控制器和第二防雷电缆模拟网络、 第一匹配单元和 / 或第二匹配单元， 其中， 所述第一衰耗冗余控制器、 第一防雷电缆模拟网络和第一匹配单元依次连接， 所述第一衰 耗冗余控制器还与所述第一接收器连接， 所述第一匹配单元还与第一调谐单元连接 ； 第二 防雷电缆模拟网络分别与第二匹配单元和第二发送器连接， 且所述第二匹配单元还与第二 调谐单元连接 ；
所述主轨道电路还包括 ： 第三防雷电缆模拟网络和第三匹配单元， 其中， 第三匹配 单元分别与第一调谐区中的第一调谐单元和第三防雷电缆模拟网络连接 ； 所述第三防雷电 缆模拟网络与第一发送器连接。
优选的， 所述第一接收器， 用于通过所述第一衰耗冗余控制器接收本区段和调谐 区轨道电路的传输过来两种频率的信号， 并通过接收到的调谐区轨道电路的信号的变化来 判断所述小轨道的空闲或占用、 所述第一和第二调谐单元的是否发生故障， 或调谐区钢轨 是否断轨 ； 通过接收到的本区段轨道电路的信号的变化来判断所述主轨道的空闲或占用
( 包括断轨 )。
优选的， 所述第一接收器还用于接收列车运行区段的轨道电路状态， 通过列车运 行后方区段的轨道电路状态、 调谐区的信号和本区段信号的相互变化关系及时间顺序， 消 除调谐区的分路死区。
优选的， 所述第一接收器， 还用于通过显示器显示故障原因及位置。
由上述公开的内容可知， 本发明提出了一种新的无绝缘轨道电路， 解决了无绝缘 轨道电路安全性及适应性问题， 通过将现有无绝缘轨道电路中二元调谐单元改为三元调谐 单元， 以及将现有的与二元件和三元件组成的调谐单元相邻的电容的分别修改为电容补偿 器， 来提高无缘轨道电路的传输长度， 消除相邻区段信号在本区段传输， 降低工程成本， 提 高了系统的安全。
进一步， 本发明的第一接收器可以接收两种不同频率的信号， 以及还可以接收相 邻区段的接收器发送的信号， 从而可以判断调谐区中的调谐单元是否故障、 调谐区是否断 轨、 传输通道是否故障， 以及调谐单元故障后信号的越区传输问题等， 本发明还能消除调谐 区分路死区， 并进行显示， 从而提高了轨道电路传输长度， 降低了维护成本。 附图说明
图 1 为现有调谐区的原理框图 ； 图 2 为现有的轨道电路的原理框图 ； 图 3 为本发明提供的一种无绝缘轨道电路的结构示意图 ； 图 4 为本发明提供的另一种无绝缘轨道电路的结构示意图 ； 图 5 为本发明提供的一种无绝缘轨道电路的原理框图 ； 图 6 为本发明中提供的调谐单元或电容补偿器的原理框图。具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案， 下面结合附图和实施 方式对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参阅图 3， 为本发明提供的一种无绝缘轨道电路的原理框图， 所述无绝缘轨道电 路包括 ： 主轨道电路和小轨道电路， 所述主轨道电路包括 ： 第一发送器 313、 第一电容补偿 器 324、 第二电容补偿器 325、 第一接收器 312 和第一调谐区， 所述第一调谐区包括 ： 第一调 谐单元 331、 第二调谐单元 333 和空心线圈 332， 第一调谐单元 331、 第二调谐单元 333 和空 心线圈 332 分别并联链接到所述轨道电路上， 所述第一发送器 313 与第一协调区中的第一 协调单元 331 连接。 所述小轨道电路包括 ： 第二发送器 311、 第一接收器 312 和第二调谐区， 所述第二调谐区包括 ： 第一调谐单元 321、 第二调谐单元 322 和空心线圈 323， 其中， 所述第 一电容补偿器 324、 第一调谐单元 321、 空心线圈 323、 第二调谐单元 322 和第二电容补偿器 325 分别并联链接到所述轨道电路上 ； 所述第一接收器 312 与第二协调区 314 中的第一调 谐单元 321 连接， 所述第二发送器 311 与第二协调区 314 中的第二调谐单元 322 连接 ； 相邻 轨道电路通过电气绝缘节实现不同频率信号的隔离 ； 其中，
所述第一调谐单元 321 和第二调谐单元 322， 均用于短路相邻区段的信号在本区 段的传输， 并对本区段的信号呈现容性， 以及与调谐区的回路形成并联谐振 ； 所述第一电容补偿器 324 和第二电容补偿器 325， 均用于对本区段的信号进行电容补偿， 并对相邻区段的 信号进行短路。
在该实施例中， 所述主轨道电路中还可以包括多个补偿电容， 分别位于第一电容 补偿器和第二电容补偿器之间， 所述第一电容补偿器、 多个补偿电容及第二电容补偿器分 别链接到主轨道线路上。
需要说明的是， 在主轨道电路的一端为小轨道电路， 另一端为调谐区 ( 上述第一 调谐区 )， 该第一调谐区同样包括第一调谐单元、 空心线圈、 第二调谐单元， 只不过其参数与 第二调谐区的对应部分的参数不同， 该第一调谐区可与另外一个区段形成小轨道电路一部 分。
优选的， 所述第一接收器还与相邻区段的接收器连接， 用于接收所述相邻区段的 接收器发送的信号， 并根据接收到的信号的变化来判断传输通道是否出现故障。
优选的， 所述第一发送器、 第二发送器和第一接收器可以位于室内， 所述第一调谐 单元、 第二调谐单元、 空心线圈、 第一电容补偿器和第二电容补偿器可以位于室外， 但并不 限于此。
优选的， 所述第一调谐单元包括 ： 第一电容、 第二电容和第一电感， 其中， 第一电容 与第一电感串联， 再与第二电容并联 ； 所述第二调谐单元包括 ： 第三电容、 第四电容和第二电感， 其中， 第三电容与第二 电感串联， 再与第四电容并联。
优选的， 所述第一电容补偿器包括 ： 第五电容、 第六电容和第三电感， 其中， 第五电 容与第三电感串联， 再与第六电容并联 ；
所述第二电容补偿器包括 ： 第七电容、 第八电容和第四电感， 其中， 第七电容与第 四电感串联， 再与第八电容并联，
优选的， 在图 3 的实施例的基础上， 所述小轨道电路还可以包括 ： 第一衰耗冗余控 制器 313、 第一防雷电缆模拟网络 314 和第二防雷电缆模拟网络 315、 第一匹配单元 326 和 第二匹配单元 327， 其中， 所述第一衰耗冗余控制器 313、 第一防雷电缆模拟网络 314 和第一 匹配单元 326 依次连接， 所述第一衰耗冗余控制器 313 还与所述第一接收器 312 连接， 所述 第一匹配单元 326 还与第一调谐单元 321 连接 ； 第二防雷电缆模拟网络 315 分别与第二匹 配单元 327 和第二发送器 311 连接， 且所述第二匹配单元 327 还与第二调谐单元 322 连接。
所述主轨道电路还可以包括 ： 第三匹配单元 334 和第三防雷电缆模拟网络 335， 其 中， 第三匹配单元 334 分别和第一调谐区中的第一调谐单元 331 和第三防雷电缆模拟网络 335 连接， 第三防雷电缆模拟网络 335 与第一发送器 313 连接。
其中， 在该实施例中， 如果将小轨道电路划分为室内和室外部分， 则， 所述第一衰 耗冗余控制器 313、 第一防雷电缆模拟网络 314 和第二防雷电缆模拟网络 315 位于室内， 所 述第一匹配单元 326 和第二匹配单元 327 位于室外， 当然， 第二发送器 311 和第一接收器 322 也位于室内， 但并不限于此。
同理， 如果将主轨道电路划分为室内和室外部分， 则主轨道电路中的第一发送器 313 和第三防雷电缆模拟网络 335， 位于室内， 第三匹配单元 334 位于室外。其具体的结构 示意图详见图 4， 为本发明提供的另一种无绝缘轨道电路的结构示意图。
需要说明的是， 本发明实施例中， 所述主轨道电路的调谐区和小轨道电路中的调
谐区， 虽然均包括 ： 第一调谐单元、 空心线圈、 第二调谐单元 ； 但是各个部件的参数和长度 不同 ； 同理， 第一防雷电缆模拟网络、 第二防雷电缆模拟网络和第三防雷电缆模拟网络 ； 以 及第一匹配单元、 第二匹配单元、 第三匹配单元等， 都是同一种防雷电缆模拟网络， 只不过 网络的参数和长度不同， 其匹配单元的同能也是， 本实施例中只是为了区分， 而将其分成第 一， 第二和第三的。
优选的， 所述第一接收器， 用于通过所述第一衰耗冗余控制器接收本区段和调谐 区轨道电路的传输过来两种频率的信号， 并通过接收到的调谐区轨道电路的信号的变化来 判断所述小轨道的空闲或占用、 所述第一和第二调谐单元的是否发生故障， 或调谐区钢轨 是否断轨 ； 通过接收到的本区段轨道电路的信号的变化来判断所述主轨道的空闲或占用 ( 包括断轨 )。
优选的， 所述第一接收器还用于接收列车运行区段的轨道电路状态， 通过列车运 行后方区段的轨道电路状态、 调谐区的信号和本区段信号的相互变化关系及时间顺序， 消 除调谐区的分路死区。
本发明提出了一种新的无绝缘轨道电路， 解决了无绝缘轨道电路安全性及适应性 问题， 通过将现有无绝缘轨道电路中二元件调谐单元改为三元件调谐单元， 提高些电气绝 缘节阻抗， 减少了电气绝缘节对信号的衰耗， 可以提高传输长度和轨面电压， 对分路不良有 利。以及在每个区段增加了两个电容补偿器， 加强了对邻区段信号的防护， 避免了信号越 区传输， 提高了系统的安全性， 并提高了无缘轨道电路的传输长度， 降低工程实施和维护成 本。 进一步， 本发明中的接收器之间可以相互通信和比较， 可以辅助判断哪个通道有 故障， 便于维护。 即本发明中的接收器可以接收两种不同频率的信号， 以及还可以接收相邻 区段的接收器发送的信号， 从而可以判断调谐区中的调谐单元是否故障、 调谐区是否断轨、 传输通道是否故障， 以及调谐单元故障后信号的越区传输问题等， 本发明还能消除调谐区 分路死区， 避免信号越区传输， 并进行显示， 并提高了轨道电路传输长度， 降低了工程实施 和维护成本。
进一步， 接收器对调谐区有无机车占用， 不仅仅依靠相邻段信号幅度判断， 还加入 了时间顺序的关联， 消除了机车在调谐区内可能检测不到的难题。
为了本领域技术人员的理解， 下面以具体的实施例来说明。
还请参阅图 5， 为本发明提供的一种无绝缘轨道电路的应用示意图， 在该实施例 中， 轨道电路以 A 区段、 B 区段和 C 区段为例， 其中， B 区段为 A 区段和 C 区段的调谐区， 调谐 区内有 F1 和 F2 两种频率的信号， A 区段和 B 区段之间的主轨道电路为 F1 区段， B 区段和 C 区段之间的主轨道电路为 F2 区段， 其中， F1 区段传输 F1 频率的信号， F2 区段传输 F2 频率 的信号。在该实施例中， F1 发送器到 F1 接收器之间为一个主轨道电路区段， F1 接收器和 F2 发送器之间为两个主轨道电路区段之间的调谐区。
其中， 图 5 中为对图 1 的元件 3 进行了改进， 即将二元件的调谐单元改为三元件的 调谐单元， 用于提高电气绝缘节的阻抗， 延长传输距离 ； 此外， 还将图 1 中的 F1 区段的 C1 和 CN 改为了电容补偿器， 该电容补偿器除了对 F1 传输进行补偿外， 还能进一步短路 F2 频率信 号， 阻止 F2 频率信号 F1 区段的传输， 同理， 对图 1 中的 F2 区段的 C1 和 CN 也改为了电容补 偿器， 除了对 F2 传输进行补偿外， 还能进一步短路 F1 频率信号， 阻止 F1 频率信号 F2 区段
的传输。 除传输外， 对衰耗冗余控制器和接收器也进行修改， 首先衰耗冗余控制器对从钢 轨上收到 F1 和 F2 两种信号进行调整， 然后送到 F1 接收器。
如图所示， 该无绝缘轨道电路包括 ： 主轨道电路和小轨道电路， 为了便于描述， 本 实施例中， 所述主轨道电路和小轨道电路中包括的匹配单元、 防雷电缆模拟网络、 衰耗冗余 控制器等都用同一个名称标识， 只不过对应的参数不同。 所述主轨道电路的一端依次包括 ： F1 发送器、 防雷电缆模拟网络、 匹配电缆、 第一调谐区， 第一电容补偿器， 另一端依次包括第 二电容补偿器、 匹配单元、 电缆模拟网络、 衰耗冗余控制器和 F1 接收器， 所述小轨道电路的 一端依次包括 ： F2 发送器、 防雷电缆模拟网络、 匹配单元和第二调谐区， 另一端依次包括 ： 匹配单元、 防雷电缆模拟网络、 衰耗冗余控制器、 F1 接收器。其中， 所述第一和第二调谐区 均包括 ： 第一调谐单元、 第二调谐单元和空心线圈， 只不过其对应的参数不同。
在该图中， 元件 2 为空心线圈， 用于平衡机车牵引电流在两条钢轨上的传输， 防止 机车牵引电流在两条钢轨上形成较大压差 ；
元件 3 为 F1 区段调谐单元 ( 即第一调谐单元 )， 即在该 F1 区段调谐单元中， 电感 L1 与电容 C1 对邻段频率是串联谐振， 用于短路相邻区段信号在本区段的传输 ； 对本区段 频率呈现容性和弱感性， 再并联电容后， 该 F1 区段调谐单元整体对本段频率呈现容性。其 整体呈现的容值和与调谐区钢轨、 SVA 的综合电感构成并联谐振， 呈现较高阻抗， 称 “极阻 抗” ( 约 2 欧 )， 相当于开路。以此减少了对本区段信号的衰耗。
元件 1 为 F2 区段调谐单元 ( 即第二调谐单元 )， 对 F1 频率 1 呈现 “短路” 特性， 防 止 F1 频率的信号向 B 区段传输， 同时对 F2 频率呈现容性， 与钢轨、 元件 2、 和元件 3 构成的 感性并联谐振， 形成较高的阻抗 ；
CF1 为主轨道电路上 F1 区段的电容补偿器 ( 即第一电容补偿器 )， 整体呈现的容 值和本区段其他的电容器相同， 可以认为其就是一个电容， 同时短路相邻段信号， 阻止相邻 段信号在本段的传输 ；
CF2 为主轨道电路上 F2 区段的电容补偿器 ( 即第二电容补偿器 )， 整体呈现的容 值和本区段其他的电容器相同， 可以认为其就是一个电容， 同时短路相邻段信号， 阻止相邻 段的信号在本区段的传输。
元件 C2 至 CN-1 为主轨道电路上的补偿电容， 用于消除钢轨中的感性成分， 使传输 可以达到最高的效率。
在该实施例中的防雷电缆模拟网络 ( 即所有的防雷电缆模拟网络 )， 用于补偿 电缆到统一长度， 其模拟网络的长度可以相同， 也可以不同， 本实施例不做限制 ； 匹配单元 ( 即所有的匹配单元 )， 用于匹配电缆和钢轨的阻抗， 其所有匹配单元的参数可以相同， 也 可以不同， 发送器 ( 即所有的发送器， 包括 F1 发送器和 F2 发送器 )， 用于发送和该区段响应 的移频信号， 衰耗冗余控制器 ( 即所有的衰耗冗余控制器 )， 用于接收到两种频率信号调整 到相应幅度， 接收器 ( 即所有的接收器， 包括 F1 接收器和 F2 接收器 )， 用于接收本区段和相 邻区段的信号， 还用于接收相邻区段的发送器发送的信号。
也就是说， 在该优化的无绝缘轨道电路中， 在小轨道电路中， 调谐区的接收端设置 接收器， 用于接收 F1 区段的信号， 发送端设置发送器， 用于接收 F2 区段的信号。该接收器 用于接收调谐区另外一端相邻区段发送器发送的信号 ( 俗称 “小轨道” 信号 )， 当钢轨断轨
时， 调谐区的传输通道被切断， 接收端的接收器将收不到 “小轨道” 信号， 从而可以检查出调 谐区钢轨断轨 ； 由于接收端的调谐单元对相邻区段信号起到 “短路” 作用， 接收器相当于从 “短路线” 上取邻段信号， 即 “小轨道” 信号， 若接收端调谐单元断线 “开路” ， “小轨道” 信号 便可增加数倍 (5 ～ 7 倍 ) ； 而邻段发送端的调谐单元与调谐区构成并联谐振， 若发送端调 谐单元断开， 发送端电压降低到正常的 50％以下， 这种变化将体现在调谐区另一端邻段的 接收器上， 即 “小轨道” 信号降低到正常信号的 50％以下 ； 通过接收端通过检查 “小轨道” 信 号的变化， 便可检查出调谐单元是否故障。
优选的， 在该实施例中， 接收器还可以同时接收两个频率的信号， 即接收本区段的 信号和相邻区段的信号。如图 5 所示， 当列车通过时， 车轮轮对先分路 F2 区段的信号， 然后 分路 F1 区段和 F2 区段的调谐区， 即 “小轨道信号” ， 然后在分路 F1 区段信号。由于 “小轨 道信号” 是在 “零阻抗” 上取得的信号， 零阻抗远小于车轮在钢轨上形成的阻抗， 车轮越过 F2 发送器后， F2 接收器接到本段 F2 信号和 F2 接收器接到本段 F2 信号 (“小轨道信号” ) 将迅速增大到接近正常幅度， F2 区段恢复空闲状态， 而只有车轮接近 F1 区段的调谐单元 (B 区段的元件 3 时 (2 ～ 3 米 )， F1 接收器接收到的 F1 区段的信号才降到轨道继电器落下幅 度。因此， 在现有的调谐区内， 若不考虑 “小轨道信号” 信号， 在调谐区长度为 29 米的情况 下， 调谐区中间将有 23 米分路 “死区” ， 若考虑 “小轨道信号” 信号， 则有 5 米的分路 “死区” ， 因此， 无论是否考虑 “小轨道信号” ， 都会为运输带来安全隐患。 基于此， 本发明实施例中， 为了解决安全隐患， 其优化的方案是在 “小轨道信号” 从 分路到恢复正常时， 若本接收器接收的本区段信号没有达到分路状态前， “小轨道信号” 保 持分路状态， 从而可以消除 5 米的分路 “死区” 。
优选的， 本实施例中， 接收器前后区段相互关联， 即图中 F1 接收器与 F2 接收器连 接， 即 F1 接收器接收 F2 接收器发送的信号， 根据该信号的变化来判断一个区段发送通道和 接收通道是否发生故障。
也就是说， 若与一个发送端的发送器相邻的两个接收端的两个接收器均收不到该 发送器发送的信号， 则故障应该出现在发送通道上 ； 若仅一个接收器可以接收到信号， 则就 可以判断接收不到信号的一侧的钢轨可能是断轨 ； 若一个接收器对本区段的信号和调谐区 的信号均接收不到， 则可以判断接收侧的传输通道发生了故障。此外， 在判断故障后， 该接 收器可以通过显示器显示出简单的指示， 比如故障的原因及其位置， 以便于辅助现场维护 人员对故障进行判断、 修复等， 从而提高了维护效率， 节约了维护成本。
优选的， 本实施例中， F1 和 F2 调谐单元 ( 即第一调谐单元和第二调谐单元 ) 均 有三个元件组成， 即电感 L1 和电容而既有的 ZPW-2000A 轨道电路中， 频率低端 (1700Hz 或 2000Hz) 的调谐单元由两元件组成， 频率高端 (2300Hz 或 2600Hz) 的调谐单元由三元件组 成。由于电感和电容在制造的过程中， 均存在直流阻抗， 在现有的调谐单元有两元件组成， 直流阻抗相当于电感和电容两个元件直流阻抗相加， 整个两元件调谐单元直流阻抗较高， 导致由调谐单元、 钢轨、 空心线圈组成调谐区的并联谐振 Q 值不高， 电气绝缘节的节阻抗不 高， 对信号的损耗大， 不利于信号传输。而本发明中， 把两元件的调谐单元的结构改造为三 元件调谐单元的结构后， 整个调谐单元的直流阻抗相当于串联谐振的直流阻抗并联电容的 直流阻抗， 整个调谐单元的直流阻抗减少， 由调谐单元、 钢轨、 空心线圈组成调谐区的并联 谐振 Q 值增加， 电气绝缘节的节阻抗升高， 利于信号传输， 从而可以延长轨道电路距离， 节
省工程成本。
优选的， 所述电容补偿器 ( 包括第一电容补偿器和第二电容补偿器 )， 设置在接近 调谐区两边的第一个电容的位置， 即图 5 的 CF1 和 CF2 处， 该电容补偿器对本段信号具有电 容补偿作用， 对本段频率呈现的容值， 以及和本段其他电容的容值相同， 同时对相邻区段信 号短路， 即用于对相邻区段信号进行第二次短路， 以防护相邻区段信号在本区段的长距离 传输， 具有防护 BA 断线时信号越区传输的问题， 同时防止对机车信号的影响， 电容补偿器 其原理与本区段的改造的调谐单元的原理相同， 仅参数存在差异， 具体详见图 5 所示。
该实施例的具体实现过程为 ：
1、 发送端的 F2 发送器根据设定载频和低频频率 ( 可通过通信或继电编码 )， 发送 相应的 FSK 信号 ( 发送具有自检功能， 当发出的信号故障或自身电路故障时， 会自动切断信 号输出 )。
2、 所述 FSK 信号通过发送端的电缆模拟网络和实际电缆送到室外， 为保证方向切 换时， 电缆的长度一样， 每个区段电缆模拟网络和实际电缆之和相等 ( 目前为 10 公里长， 但 并不限于此 )
3、 发送端的匹配单元在接收到所述 FSK 信号后， 匹配电缆阻抗和钢轨阻抗的关 系， 使传输达到最优 ( 目前的电缆侧和钢轨侧变压器的变比为 9 ∶ 1， 但并不限于此 ) 4、 调谐区在接收到 FSK 信号后， 根据自身的高阻抗 (2 欧姆左右 )， 保证 FSK 信号衰 减不会太大， 使大部分 FSK 信号能量作用在本区段， 同时本区段调谐区中的调谐单元 ( 比如 图中元件 1) 对邻段信号频率起短路作用，
5、 同样在钢轨受端， 调谐区对自身信号而言为高阻抗 (2 欧姆左右 )， 保证调谐区 对信号衰减不会太大， 使大部分信号能量作用在本区段， 同时本区段调谐单元 ( 比如元件 3) 对邻段信号频率起短路作用，
6、 接收端的匹配单元匹配电缆阻抗和钢轨阻抗的关系， 使传输达到最优 ( 目前的 电缆侧和钢轨侧变压器的变比为 9 ∶ 1， 但并不限于此 )
接收端的匹配单元发送出的信号通过接收端的电缆模拟网络和实际电缆送到衰 耗冗余控制器， 其中， 为保证方向切换时， 电缆的长度一样， 每个区段电缆模拟网络和实际 电缆之和相等 ( 目前为 10 公里长 )
接收端的衰耗冗余控制器把各种长度下接收端的信号调整到同一标准， 方便接收 器工作。 ( 目前， 在各种条件下， 在轨道电路没有故障且机车没有占用时， 衰耗冗余控制器输 出的本区段信号在 240mV 以上， 当信号降低到 170mV 以下时， 认为本区段有车占用 ； 在轨道 电路没有故障且机车没有占用时， 邻区段信号应在 100mV 以上， 当信号降低到 63mV 以下时， 认为调谐区有车占用或邻段发送端的 BA 断线， 若大于 300mV 以上， 认为本段接收端的 BA 断 线)
接收端的 F1 接收器按照设定的频率 ( 可通过通信或继电编码 ) 分别对本区段或 邻区段信号进行解调， 若信号正常 ( 本区段信号在 240mV 以上， 邻区段信号应在 100mV ～ 300mV 之间 )， 则励磁轨道继电器吸起或通过通信给上位设备 ( 列控系统 ) 传送轨道电路空 闲信息。
同时， 在该实施例中， 由于一台发送的信息由两套接收器接收， 可以通过两套接收 器接收到信息的比较， 判断哪个通道出现故障。如若两套接收器均收不到中间发送器的信
息， 故障应出在发送通道上， 若仅有一套接收器可以接到信号， 则另一套接收器侧传输通道 出故障的可能性最大。
还请参阅图 6， 为本发明中提供的调谐单元或电容补偿器的原理框图。 在该实施例 中， 调谐单元和电容补偿器包括的元器件相同， 即两个电容， 一个电感， 只不过， 其电感和电 容的参数不同， 其实现原理也相同或类似。
如图所示， 电感 L1 与电容 C1 对相邻区段的频率是串联谐振， 用于短路相邻区段在 本区段的传输 ； 对本区段的频率呈现容性或弱感性， 之后， 再并联电容 C2 后， 该由三元件组 成的调谐单元整体对本区段的频率呈现容性。
如图 6 所示组成， 用作电容补偿器时， 整体呈现的容值和本区段其他的电容器相 同， 可以认为其就是一个电容， 同时短路相邻区段信号， 阻止相邻区段信号在本区段的传 输。
如图 6 所示的组成， 用作调谐单元时， 整体呈现的容值和与调谐区钢轨、 SVA 的综 合电感构成并联谐振， 呈现较高阻抗， 称 “极阻抗” ( 约 2 欧 )， 相当于开路， 用于减少了对本 区段信号的衰耗。
本发明提出了一种新的无绝缘轨道电路， 解决了无绝缘轨道电路安全性及适应 性问题， 通过将现有无绝缘轨道电路中二元调谐单元改为三元调谐单元， 以及将现有的与 二元件和三元件组成的调谐单元相邻的电容的分别修改为电容补偿器， 防护信号的越区传 输， 并提高无缘轨道电路的传输长度， 降低工程实施和维护成本。 进一步， 本发明的接收器可以接收两种不同频率的信号， 以及还可以接收相邻区 段的接收器发送的信号， 从而可以判断调谐区中的调谐单元是否故障、 调谐区是否断轨、 传 输通道是否故障， 以及调谐单元故障后信号的越区传输问题等， 本发明还能消除调谐区分 路死区， 并进行显示， 从而提高了轨道电路传输长度和安全， 降低了工程实施和维护成本。
需要说明的是， 在本文中， 诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实 体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存 在任何这种实际的关系或者顺序。而且， 术语 “包括” 、 “包含” 或者其任何其他变体意在涵 盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些要 素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设备 所固有的要素。在没有更多限制的情况下， 由语句 “包括一个 ......” 限定的要素， 并不排 除在包括所述要素的过程、 方法、 物品或者设备中还存在另外的相同要素。
通过以上的实施方式的描述， 本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助 软件加必需的通用硬件平台的方式来实现， 当然也可以通过硬件， 但很多情况下前者是更 佳的实施方式。基于这样的理解， 本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的 部分可以以软件产品的形式体现出来， 该计算机软件产品可以存储在存储介质中， 如 ROM/ RAM、 磁碟、 光盘等， 包括若干指令用以使得一台计算机设备 ( 可以是个人计算机， 服务器， 或者网络设备等 ) 执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。