淺談一種新型的25Hz相敏軌道電路微電子接收器

王堅強 馮勇崗 鄧溪

摘 要 隨著電子技術的發(fā)展，相敏軌道電路接收信號處理裝置已逐步實現(xiàn)電子化，以電子接收器代替以前的機械式二元二位繼電器，徹底解決了原繼電器接點卡阻、抗電氣化干擾能力不強、返還系數(shù)低等問題。目前廣泛使用的微電子接收器都是使用單片機來處理信息，對輸入信號采用升壓方式進行采樣處理，雖提高了信號強度，但是不利于防止輸入高壓損壞接收器;且每個接收器僅采用單一信號處理通道進行信號分析處理，并由其輸出信號驅動軌道繼電器動作，接收器的安全性、可靠性和抗干擾能力有待提高;另外，現(xiàn)有接收器故障后相關電氣參數(shù)不能實時監(jiān)測;前述不足以影響到軌道電路的整體可靠性和可用性。因此，本文提出了一種基于DSP的新型微電子接收器，以提高微電子接收器的可用性、可靠性及安全性。

關鍵詞 電子技術;25Hz軌道電路;接收器

1系統(tǒng)原理

1.1 接收器冗余結構

圖1 新型微電子接收器（0.5+0.5方案）的冗余結構圖

接收器的冗余結構圖，每臺接收器同時進行兩個軌道區(qū)段（區(qū)段A和區(qū)段B）的軌道電路信號和局部電源信號的處理，相鄰兩個軌道區(qū)段可共用兩臺接收器，這兩臺接收器中的任一正常工作，均可正常處理這兩個軌道區(qū)段信號，并驅動這兩個軌道區(qū)段的后級軌道繼電器動作。如圖1所示，相對于目前的接收器冗余方案，新型微電子接收器的冗余方案可使每個軌道區(qū)段節(jié)省一個接收器，從而降低建設成本。在接收器冗余結構圖中，當接收器1和接收器2中的某一個發(fā)生故障時，若另一個接收器能夠正常工作即可確保軌道區(qū)段信號的正常處理;同時可以通過接收器的自檢功能發(fā)出報警，提醒維護人員及時更換故障接收器，從而提高軌道電路的整體可用性。

1.2 接收器二取二原理

接收器系統(tǒng)內部采用獨立的雙套硬件和雙套軟件，實現(xiàn)一路信號，兩路處理，最終通過安全與門判決，輸出判決結果。當無論是接收器哪一套硬件或軟件出現(xiàn)問題，兩路處理結果不一致時，系統(tǒng)輸出判決都是導向安全的結果。且僅當兩路信號處理的結果完全一致時，安全與門輸出相同結果。

2系統(tǒng)構成

如圖2所示，新型接收器核心處理部分采用雙DSP芯片構成二取二安全結構。主從DSP同時處理軌道電路信號和局部電源信號，分別輸出判決信號;將主從DSP的判決結果進行與運算，如果主從DSP的判決信號不一致，接收器輸出信號將保持軌道繼電器處在落下狀態(tài);只有當主從DSP的判決信號一致且滿足軌道區(qū)段空閑條件時，接收器才會輸出驅動軌道繼電器吸起的信號，顯示軌道區(qū)段處于空閑狀態(tài);主從DSP任一故障，接收器均不能輸出驅動軌道繼電器吸起的信號，從而提高接收器安全性。

新型接收器電路模塊包括：局部輸入隔離電路、軌道輸入防雷電路、輸入信號采集電路、數(shù)據(jù)處理電路（DSP芯片）、安全與門電路、輸出控制電路、電源電路、通信電路和顯示與告警電路。

輸入隔離：采用電流互感器將軌道信號和局部信號與后級信號處理模塊進行電磁隔離，隔離變壓器采用降壓方式，當輸入的信號出現(xiàn)大的沖擊或干擾時，通過變壓器進行衰減，加載在后級信號處理電路上的信號將被衰減，對后級信號處理電路起到防護作用。

軌道輸入防雷電路：采取大功率雙向瞬態(tài)防雷管，實現(xiàn)對輸入雷電和浪涌的防護。

輸入采集電路：將輸入交流信號的負半周信號抬高到零電平以上，滿足后級單電源工作運放的輸入要求，單電源工作可減小器件功耗。

數(shù)據(jù)處理電路：把輸入的25Hz軌道和局部模擬信號通過芯片自帶的A/D模數(shù)轉換器轉換為數(shù)字信號，對轉換后的數(shù)字信號進行分析處理，測出軌道輸入的25Hz信號幅值及軌道信號與局部信號的相位差，在主處理器采集從處理器的輸出信號和后級輸出控制電路的輸出信號并經(jīng)其判斷接收器正常后，再由主處理器控制顯示告警電路，并由主處理器將相關數(shù)據(jù)通過接收器的通訊電路送監(jiān)測分機。

安全與門電路：比較主從DSP輸出信號，經(jīng)安全與門判決二者一致方能向后級輸出控制電路送出有效信號。

輸出控制電路：采用開關電源方式輸出驅動軌道繼電器的直流電壓信號。

通信電路：采用總線方式，向集中監(jiān)測分機傳送25Hz相敏軌道電路接收器采集到的軌道交流電壓值、相位角和接收器的工作狀態(tài)等信息。

顯示與告警電路：顯示接收器自身工作狀態(tài)及接收器所處理軌道區(qū)段的占用與空閑狀態(tài)，顯示接收器DC24V工作電源及局部電源的正?；蚬收蠣顟B(tài)。

3結束語

新型接收器將實現(xiàn)接收器工作狀態(tài)和軌道電路電氣參數(shù)的實時在線監(jiān)測，提高運營維護效率，降低維護人員勞動強度，同時，根據(jù)新型25Hz相敏軌道電路接收器的功能和特點，可減少現(xiàn)有接收器和軌道架的數(shù)量，大量地減少室內配線，初步分析可節(jié)約建設成本約20%。

參考文獻

[1] 中國鐵路總公司.普速鐵路信號維護規(guī)則[M].北京：中國鐵道出版社，2015：177.

[2] 安海君.25Hz相敏軌道電路[M].4版.北京：中國鐵道出版社， 2018：56.

[3] 鐵道部人才服務中心.信號工[M].北京：中國鐵道出版社，2009：109.