铁路信号锁相环路取样自诊控制系统.pdf

本发明是基于铁路信号锁相环路取样自诊控制系统的研究。本发明在现有铁路信号控制器的基础上，加装铁路障碍物检测发射器等装置，通过独特的逻辑电路设计，在不影响铁路原本信号控制原理的基础上，针对铁路出现异常障碍物的情况，强行修改铁路信号灯的状态，保证在铁路出现障碍物和异常情况时信号灯的显示状态为红色。本发明自身具有存储系统对障碍物和异常情况的基本信息能实时储存，并同时可以将出现障碍物和异常情况的信息发送到铁路控制调度室和设定范围内正在运行的列车，提醒做好应对障碍物的准备工作。本发明创新了在铁路出现障碍物和异常情况时信号系统自动纠错处理的方式，提高了列车运行的安全性。本发明可以对障碍物异常情况信息进行自动采集、实时辨别，系统简单、可靠、实用性强。

权利要求书一种基于铁路信号锁相环路取样自诊控制系统的研究。
根据权利要求1所述，一种基于铁路信号锁相环路取样自诊控制系统，它的主要特征是当列车信号灯前方有障碍信号灯为绿灯状态时自动纠正信号灯到红灯状态，并同时给铁路信号控制调度系统反馈对应信号，故障排除后信号灯自动回复到铁路信号控制调度系统的正常控制状态，该控制系统在现有铁路信号控制系统外进行强行纠正控制，该系统自身具有黑匣子功能，能自动记录、存储视频、语音等信息。
根据权利要求2所述，铁路信号灯前方设置障碍物检测传感器(红外检测传感器、超声波检测传感器、微波检测传感器、雷达检测传感器、视频检测传感器等)，检测到的信号经分析处理传输到铁路障碍物检测器的输入端。
根据权利要求3所述，铁路障碍物检测器将输入的检测信号计算分析，得出有无障碍物的信息，经I/O输出形成TT2控制信号输入到控制信号灯的复合门电路以强行修改信号灯的工作状态。
根据权利要求3所述，铁路障碍物检测器在发出控制信号灯信息的同时以无线传输的方式将障碍物参数信息发送到铁路信号控制调度室和列车上安装的信号接收器，列车调度人员和列车驾驶人员接收相关信息后可以按照紧急避险预案进行操作。
根据权利要求3所述，铁路信号锁相环路取样自诊控制系统只控制红绿灯两种状态，对别的灯色不做控制。
根据权利要求2所述，铁路信号锁相环路取样自诊控制系统除可检测列车异常停车、缓行状态外还可以检测铁路路基、铁轨变形等别的 可能引起列车事故的其他情况。
根据权利要求5所述，铁路信号锁相环路取样自诊控制系统的特征在于铁路障碍物和铁路路基、铁轨变形等异常情况信号发射系统采用了锁相环路控制调制系统，提高了发射频率的可靠性。

说明书铁路信号锁相环路取样自诊控制系统
技术研究
本研究属于铁路信号锁相环路取样自诊控制系统研究。特征在于控制结构简单，信号灯状态强制转换，与铁路自身信号灯控制系统同时工作，不会影响铁路自身信号灯控制系统的正常工作，系统自身具有数据存储功能。
背景技术
目前，铁路列车追尾、相撞等事故频发，据事后技术组调查发现，多数事故都归因于铁路信号控制系统出现异常。铁路信号本身的控制系统只是按照网内环线上车辆的运行情况设置各信号等的状态引导列车运行、等待、停止，对于特殊原因出现“障碍物”系统不会自动识别、控制，只能由工作人员根据实际情况判断，稍有迟疑就会酿成事故。本研究是针对铁路沿线出现“障碍物”的情况为规避事故的发生而发明的一种“铁路信号锁相环路取样自诊控制系统”。它能由铁路信号灯前方设置障碍物检测传感系统检测铁路上是否有障碍物，如果出现障碍物通过该系统发出控制信息强行改变信号灯的状态，在没有障碍物时该系统不会影响铁路本身控制系统的正常工作。
发明内容
本发明主要是对铁路上有障碍物的情况(包含列车停止、缓行等状态)，由障碍物检测传感系统检测铁路上是否存在障碍物，如果在设置的安全区域以内出现障碍物，检测系统会检测到障碍物，将检测信息发送到铁路障碍物检测器，该仪器发出控制信息到信号灯，修改信号灯的状态为红色，并同时向铁路信号控制调度室及设置区域内运行的列车操纵人员发送报警信号，该信号包含障碍物具体位置、基本尺寸、状态等相关信息。该发明为并行于铁路自身控制系统以外的一中自动控制系统，它的加装不会影响铁路自身控制系统的正常工作，它只控制信号灯的红色和绿色状态，对别的灯色信号(黄灯、蓝灯、白灯、红白灯、红蓝灯)不做控制。铁路信号锁相环路取样自诊控制系统具有视频、音频等数据存储功能，能够实时记录自身的工作状态，特别是对铁路上障碍物的相关信息会保留存储。
本发明特点
1、对障碍物基本信息的分析、存储、传输，对事故的预防和事后取证提供可靠信息；
2、铁路上有障碍物时，系统会自动强制修改信号灯的状态到红色，能有效避免发生列车追尾、相撞等事故；
3、该系统在修改信号灯状态的同时会以无线传输的方式将障碍物基本信息向铁路信号控制调度室及设置区域内运行的列车操纵人员发送报警信号；
4、该系统简单、可靠、实用性强。
附图说明
图1是铁路信号锁相环路取样自诊控制系统工作原理图
图2是铁路障碍物检测系统原理图
图3是障碍物检测分析流程图
图4是铁路信号锁相环路取样自诊控制系统工作流程图
图5是障碍物信息发送、接收示意图
图6是铁路信号控制系统信号状态取样示意图
具体实施方式
“铁路信号锁相环路取样自诊控制系统”是基于对铁路上障碍物的检测、分析，通过铁路障碍物检测器发出信息，强制修改信号灯状态到红色状态，使在设定区域运行的列车提前控制列车，避免追尾，列车相撞等事故的发生。具体实施内容是：
1、在信号灯前方的设定区域设置多个障碍物检测传感器。
2、障碍物检测传感器检测到的信息经I/O转换输入视频处理器，该处理器经图形算法运算(图3、图4)，计算出障碍物的基本尺寸及所处状态(停止、缓行等)，
3、障碍物相关尺寸计算结果输入到铁路障碍物检测器，为下一步修改信号灯的状态提供直接依据(图2)，同时以无线传输方式将信息发生至铁路信号控制调度室及设置区域内运行的列车操纵人员(图5)，并将该信息在内部的储存器中存储。
4、从铁路信号控制器提取控制信号状态样本(图6)输入异或门的B端，经铁路障碍物检测器输出的控制信号输入异或门的A端，经异或门逻辑计算得到控制信号由L端输出(图1).
5、加装铁路信号锁相环路取样自诊控制系统后，信号灯的工作状态原理如下：
注：
①信号灯前方有障碍时，铁路障碍物检测器输出控制信号为高电位(1)，无障碍物时输出控制信号为低电位(0)；
②列车有通过此信号灯的计划时铁路信号控制器输出控制信号为高点位(1)，无列车通过信号灯计划时输出控制信号为(0)。
(1)当信号灯前方无障碍、无列车通过信号灯计划时，则A＝0 B＝0，经异或门处理输出信号L＝0，J1和J2都不工作，J1‑1闭合、J1‑2断开，J2‑1闭合、J2‑2断开，信号灯显示状态为红灯；
(2)当信号灯前方无障碍、有列车通过信号灯计划时，则A＝0 B＝1，经异或门处理输出信号L＝1，J1工作、J2不工作，J1‑1断开、J1‑2闭合，J2‑1闭合、J2‑2断开，信号灯显示状态为绿灯；
(3)当信号灯前方有障碍、无列车通过信号灯计划时，则A＝1 B＝0，经异或门处理输出信号L＝1，J1和J2都工作，J1‑1断开、J1‑2闭合，J2‑1断开、J2‑2闭合，信号灯显示状态为红灯；
(4)当信号灯前方有障碍、有列车通过信号灯计划时，则A＝1 B＝1，经异或门处理输出信号L＝0，J1不工作、J2工作，J1‑1闭合、J1‑2断开，J2‑1断开、J2‑2闭合，信号灯显示状态为红灯；
铁路信号锁相环路取样自诊控制系统与信号灯相位(颜色)对比表：