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1、(10)申请公布号 CN 102910192 A(43)申请公布日 2013.02.06CN102910192A*CN102910192A*(21)申请号 201210413581.2(22)申请日 2012.10.25B61L 1/02(2006.01)H03F 3/45(2006.01)(71)申请人北京铁路信号有限公司地址 102613 北京市大兴区黄村镇狼垡四村西路2号(72)发明人魏敏 徐敏 兰丰菊 张明妨孟丽婷 赵怀东 孙志忠 郜志强于树永(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司 11227代理人王宝筠(54) 发明名称一种安全输入隔离电路及具有该电路的轨道电路接收器(57。
2、) 摘要本发明公开了一种铁路信号系统中轨道电路接收器中的安全输入隔离电路，在该安全输入隔离电路中使用两个不同结构的运算放大器同时对移频信号分别进行阻抗变换和级间隔离。采用本发明电路，可降低输入隔离电路发生CCF(Common Cause Failure，共因失效)的概率，进而提高电路设备的安全性和可靠性，满足铁道部对铁路信号设备故障安全性要求；另外针对不同监测特征可配置相应功能结构的运算放大器，通过使用两种功能类型的不同结构运算放大器，可以利用两种运算放大器的优势互补，扩大了安全输入电路监测范围。本发明还公开了一种具有该安全输入隔离电路的轨道电路接收器。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说。
3、明书5页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页1/1页21.一种安全输入隔离电路，其特征在于，包括：两个不同结构的第一运算放大器和第二运算放大器；其中，所述第一运算放大器和第二运算放大器通过各自的输入端并联。2.根据权利要求1所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器采用两种功能类型运算放大器。3.根据权利要求1或2所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器，具体包括：由通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温飘型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器和。
4、高压大功率型运算放大器中的任意两种功能类型的放大器并联构成。4.根据权利要求1所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器采用具有相同功能类型的不同型号的运算放大器。5.根据权利要求1或4所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器和第二运算放大器，具体包括：由通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温飘型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器或高压大功率型运算放大器中的同类运算放大器中的不同型号的运算放大器任意两种并联构成。6.根据权利要求4所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器型号是LM148通用型运算放大器；所述第二运算放大器型。
5、号是OP400低温飘移型运算放大器。7.根据权利要求5所述的安全输入隔离电路，其特征在于，所述第一运算放大器型号是CA3130的高阻型运算放大器；所述第二运算放大器型号是CA3140的高阻型运算放大器。8.一种轨道电路接收器，其特征在于，包括：接收区段钢轨上的移频信号的双机并联电路；与所述双机并联电路链接，并接收所述双机并联电路传输的移频信号进行阻抗变换和级间隔离的安全输入隔离电路；与所述安全输入隔离电路链接，并接收安全输入电路输出的信号进行A/D转换的A/D转换电路；与所述A/D转换电路链接，并接收A/D转换电路的信号进行载频、低频及幅度三个特征进行解调判断和比较的双中央处理器CPU电路；其。
6、中，所述安全输入电路为权利要求1-7中所述的任意一种安全输入电路。权 利 要 求 书CN 102910192 A1/5页3一种安全输入隔离电路及具有该电路的轨道电路接收器技术领域0001 本发明涉及铁路安全防护领域,更具体的说是涉及一种安全输入隔离电路及具有该电路的轨道电路接收器。背景技术0002 近年来，由于铁路信号系统设计上的缺陷导致的铁路交通事故时有发生，轻者造成交通瘫痪，重者人员伤亡，给国家和人民造成极大的精神损失和财产损失，同时也对我国铁路建设产生了不良影响。因此铁路信号系统的安全性和可靠性成为社会关注的焦点，在铁路信号系统任一细节电路的设计中也是重要的考量。0003 在铁路轨道信号。
7、系统中，轨道电路接收器通过接收解调其设定区段钢轨上的移频信号，来指挥列车运行。当该区段有车时，接收到的移频信号能量较弱，轨道电路接收器无法解调，此时，控制轨道继电器落下，表示该区段有车占用或者钢轨电气断裂，当该区段无车时，接收到的移频信号能量较强，轨道电路接收器进行解调，控制轨道继电器吸起，表示该区段无车占用或者钢轨电气性完整。0004 输入隔离电路就是上述轨道电路接收器的重要组成部分，在轨道电路接收器电路中起到阻抗变换和级间隔离的作用，负载能力强。0005 输入隔离电路在轨道电路接收器电路结构中的位置参考附图1。附图1中轨道电路接收器采用成对双机并联冗余方式，区段钢轨上的移频信号通过附图1中。
8、轨道电路接收器的双机并联部分101后进入输入隔离电路102；输入隔离电路由两个运算放大器及外围电路组成，其中运算放大器起到射极跟随器的作用，将高阻抗的输入信号转换为低阻抗输出，输入信号与输出信号相位相同，电压放大系数略低于1；输入电路输出的模拟信号经过A/D转换电路103通过模数转换器转换成数字信号，进入双CPU(Central Processing Unit，中央处理器)104；双CPU(Central Processing Unit，中央处理器)对接收信号的载频、低频及幅度三个特征进行解调判断，;双CPU(Central Processing Unit，中央处理器)再把处理的结果通过串行通。
9、信相互进行比较，如果判决结果一致，送出执行条件，如果双CPU(Central Processing Unit，中央处理器)的结果不一致，则报警。0006 在现有技术中轨道电路接收器的输入隔离电路的由两个相同结构的运算放大器组成，因此为CCF(Common Cause Failure，共因失效)埋下了隐患，可能会导致整个电路系统失效。0007 所述CCF(Common Cause Failure，共因失效)即在一个系统中由于某种共同原因而引起两个单元的同时失效。0008 在轨道电路接收器的输入隔离电路所述CCF(Common Cause Failure，共因失效)包括电压、电流、信号频率、温度等。
10、原因。例如当输入信号频率超出输入隔离电路中所用运算放大器的频率响应范围，现有技术中的输入隔离电路采用了两个相同结构运算放大器，由于存在CCF(Common Cause Failure，共因失效)，所以输入隔离电路的两个运算放大器均不能做出正确的输出，结果可能会导致运算放大器放大倍数上升使得输入信号电压升高，说 明 书CN 102910192 A2/5页4进而A/D转换电路后的信号电压升高，使得双CPU(Central Processing Unit，中央处理器)输出错误的判决结果导致轨道继电器吸起，将危及行车安全。0009 所以现有技术中输入隔离电路采用两个相同结构的运算放大器是不安全的，该电。
11、路可能会会导致整个铁路信号系统不可靠，存在安全隐患。发明内容0010 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种安全输入隔离电路及具有该电路的轨道电路接收器，以解决现有技术中安全输入隔离电路采用两个相同型号的运算放大器潜在的安全问题。0011 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：0012 一种安全输入隔离电路，包括：两个不同结构的第一运算放大器和第二运算放大器。0013 其中，所述第一运算放大器和第二运算放大器通过各自的输入端并联。0014 优选的，所述第一运算放大器和第二运算放大器采用两种功能类型运算放大器。0015 优选的，所述采用两种功能类型运算放大器的第一运算放大器和第二运算放大器，具体包。
12、括：0016 由通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温飘型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器和高压大功率型运算放大器中的任意两种功能类型的放大器并联构成。0017 优选的，所述第一运算放大器和第二运算放大器采用具有相同功能类型的不同型号的运算放大器。0018 优选的，所述采用具有相同功能类型的不同型号的第一运算放大器和第二运算放大器，具体包括：0019 由通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温飘型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器或高压大功率型运算放大器中的同类运算放大器中的不同型号的运算放大器任意两种并联构成。0020 优选的，所述采用两种功能类型运算放大器的。
13、第一运算放大器和第二运算放大器，具体包括：0021 所述第一运算放大器型号是LM148通用型运算放大器；0022 所述第二运算放大器型号是OP400低温飘移型运算放大器。0023 优选的，所述采用具有相同功能类型的不同型号的第一运算放大器和第二运算放大器，具体包括：0024 所述第一运算放大器型号是CA3130的高阻型运算放大器；0025 所述第二运算放大器型号是CA3140的高阻型运算放大器。另外本发明还公开了一种轨道电路接收器，包括：0026 接收区段钢轨上的移频信号的双机并联电路；0027 与所述双机并联电路链接，并接收所述双机并联电路传输的移频信号进行阻抗变换和级间隔离的安全输入隔离电。
14、路，0028 与所述安全输入隔离电路链接，并接收安全输入电路输出的信号进行A/D转换的说 明 书CN 102910192 A3/5页5A/D转换电路；0029 与所述A/D转换电路链接，并接收A/D转换电路的信号进行载频、低频及幅度三个特征进行解调判断和比较的双中央处理器CPU(Central Processing Unit，中央处理器)电路；0030 其中，所述安全输入隔离电路为本发明所述任意一种安全输入隔离电路。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的安全输入隔离电路中使用两片不同结构的运算放大集成电路，降低了现有技术中输入隔离电路因采用两个相同结构的运算放大器发生CCF(Comm。
15、on Cause Failure，共因失效)的概率，提高了电路设备的安全性和可靠性，满足铁道部对铁路信号设备故障安全性要求，另外利用两种不同结构的运算放大器的优势互补，扩大了安全输入电路监测范围。附图说明0031 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。0032 图1现有技术中轨道电路接收器电路示意图；0033 图2本发明所述安全输入隔离电路示意图；0034 图3实施例二所述安全输入。
16、隔离电路示意图；0035 图4实施例三所述安全输入隔离电路示意图；0036 图5本发明所述轨道电路接收器电路示意图。具体实施方式0037 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。0038 实施例一0039 本实施例一公开了一种安全输入隔离电路，参考附图2，该安全输入隔离电路包括：两个不同结构的第一运算放大器201和第二运算放大器202；0040 其中，所述第一运算放大器201和。
17、第二运算放大器202通过各自的输入端并联。0041 在本实施例中，所述两个运算放大器可选择一种功能类型但不同型号的运算放大器或两种功能类型运算放大器的任意组合。运算放大器根据功能类型可分为通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温飘型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器、高压大功率型运算放大器。运算放大器的选择是按照特定用户要求和特定电子系统的需要而定。0042 本实施例一的安全输入隔离电路中使用两片不同结构的运算放大集成电路，降低了现有技术中输入隔离电路因采用两个相同结构的运算放大器发生CCF(Common Cause Failure，共因失效)的概率，提高了电路设备的安全性和可靠。
18、性，满足铁道部对铁路信号说 明 书CN 102910192 A4/5页6设备故障安全性要求，另外利用两种不同结构的运算放大器的优势互补，扩大了安全输入电路监测范围。0043 实施例二0044 本实施例二是针对实施例一所述第一运算放大器和第二运算放大器采用两种功能类型运算放大器的情况进行详细说明。0045 参考附图3，该安全输入隔离电路具体包括，附图2中示出的第一运算放大器201是通用型运算放大器LM148，附图2中示出的第二运算放大器202是低温飘型运算放大器OP400。0046 其中，运算放大器LM148运算放大器OP400通过各自的输入端并联在一起，运算放大器LM148的输入端通过其引脚3。
19、、5、10、12分别与输入信号1、2、3、4链接；运算放大器OP400的输入端通过其引脚3、5、10、12分别与输入信号1、2、3、4链接。0047 在本实施例二中，采用两种功能类型的不同结构运算放大器，降低了现有技术中安全输入隔离电路采用两个相同结构的运算放大器发生CCF(Common Cause Failure，共因失效)的概率，提高了电路设备的安全性和可靠性。0048 另外，由于所用运算放大器功能不同，具有不同的特点，如通用型运算放大器价格低廉、产品量大面广；高阻型运算放大器差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小；低温飘型运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化；高速型运算放大器具。
20、有高的转换速率和宽的频率响应；低功耗型运算放大器采用低电源电压供电，功率消耗低，高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。所以针对不同监测特征可配置相应功能结构的运算放大器，通过使用两种功能类型的不同结构运算放大器，可以利用两种运算放大器的优势互补，扩大了安全输入电路监测范围。0049 实施例三0050 本实施例三是针对实施例一所述第一运算放大器和第二运算放大器采用相同功能类型运算放大器的情况进行详细说明。0051 参考附图4，具体包括，附图2中示出的第一运算放大器201是高阻型运算放大器CA3130，附图2中示出的第二运算放大器202是高阻型运算放大器CA3140。
21、。0052 其中运算放大器CA3130与运算放大器CA3140通过各自的输入端并联在一起，运算放大器CA3130的输入端通过其引脚3、5、10、12分别与输入信号1、2、3、4链接；运算放大器CA3140的输入端通过其引脚3、5、10、12分别与输入信号1、2、3、4链接。0053 在本实施例三中，采用同类运算放大器中的不同型号的运算放大器，对电压、电流、信号频率、温度等因素的响应不同，例如对于信号频率为10-40Hz情况，第一运算放大器接收的频率范围是30Hz10Hz，而第二运算放大器接收的频率范围是50Hz25Hz，降低了现有技术中采用两个相同结构的运算放大器因为频率响应单一而发生CCF(。
22、Common Cause Failure，共因失效)的概率，显然同时使用两种不同结构的运算放大器要比使用同一种结构的运算放大器具有更宽的响应范围，提高了电路设备的安全性和可靠性。0054 综上所述：与现有技术相比，本发明的安全输入隔离电路中使用两片不同结构的运算放大集成电路，降低了现有技术中输入隔离电路因采用两个相同结构的运算放大器发生CCF(Common Cause Failure，共因失效)的概率，提高了电路设备的安全性和可靠性，满足铁道部对铁路信号设备故障安全性要求，另外利用两种不同结构的运算放大器的优势互说 明 书CN 102910192 A5/5页7补，扩大了安全输入电路监测范围。0。
23、055 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。0056 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。说 明 书CN 102910192 A1/5页8图1说 明 书 附 图CN 102910192 A2/5页9图2说 明 书 附 图CN 102910192 A3/5页10图3说 明 书 附 图CN 102910192 A10。