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工作原理

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一、工作原理
1,系统组成STY-2型数字化通用式机车信号,兼容了多种机车信号的功能(包括极频,移频4信息,交流计数机车信号),新增加了接收移频18信息自动闭塞信息的功能.可以适用于各种不同制式的交路.与机车监控装置实现了有机的结合.当其故障时,不影响监控装置正常工作.STY-2型数字化通用式机车信号主机通过机车感应器将接收到的地面信号经隔离,上下限幅送入AD转换器(TLC32044),将模拟信息量转换为数字信号以一定的采样率读取AD信息数据,对这些数据进行运算处理,进行制式判别.按不同的地面制式信号的特征分别采用时域和频域的处理方法,能够达到准确,快速译码的目的.STY-2型数字化通用式机车信号采用先进的DSP芯片作为主CPU,其
特点是:总线结构为哈佛型,内含16×16比特乘法器和乘积比例移位器,运算速度快、数据处理能力强.AT90S8515为执行CPU,主要控制输出点灯.它与主CPU通信,并将主CPU译码后的点灯信号进行处理,输出到点灯电路.数据处理过程是将模拟信息经AD转换为数字信号,然后由数字信号处理器通过软件对数字信号进行FFT,FIR,IIR运算并处理,摒弃了模拟运算之器件参数漂移的影响.使系统性能稳定,易修改.保证机车信号主机能有效地接收目前国内使用的各种制式的地面信号信息.STY-2型数字化通用式机车信号硬件设计采用4层印刷电路板及贴片技术,预留有充足的硬件资源,便于日后功能扩充.软件设计采用模块化,对各种地面制式信息实行并行检测,缩短了上灯时间,同时具有较完备的自检测软件程序,对CPU,SRAM,EPROM的输出电路进行实时自检测.
电源部分采用美国生产的Vicor高频开关稳压电源模块,摒除了机车电磁干扰,瞬间电压冲击.输出基本无纹波的直流电压,供系统使用.保证了整机工作电源稳定,可靠.输出(执行)部分采用变压器耦合点灯方
2 式.其构成包括光电隔离器,N沟道增强型场效应管等、这是一种故障安全的点灯电路,经译码处理输出相位差为180o的双路脉冲信号,通过变压器耦合进行动态点灯,若外部灯机构或点灯电路出现故障时,不会出现错误点灯现象.
2,信号处理,译码过程DSP(主CPU)从AD定时得到数字信号,在每个采样点对数字信号进行一遍流水线式的处理.信号处理的全过程由一系列数字滤波器完成.
(1)移频信号处理
分四个部分:50Hz奇次谐波陷波;带通滤波;解调;低频译码.
①50Hz奇次谐波陷波是采用FIR形式的数字滤波器.信号经过陷波器后,50Hz(×1,×3,×不同频率的奇次谐波干扰信号被滤除,在50 Hz(×1,×3,×点恰好处于滤波器零点、在这些频率点处信号衰减至零.
②带通滤波器有5个,其中心频率为五个带通滤波器是独立的.
③解调过程是以带通滤波器的输出信号经过处理得到调制低频时域信号,对每个带通滤波器输出信号滤出其包络信号,经过幅度检查后对上边频和下边频的包络信号进行相位检查,在幅度与相位关系正常的情况下,处理得到对称的调制低频信号.
(2)极频信号处理(简述,因有些数字处理算法同上)
①50Hz奇次谐波陷波.
②300Hz带通滤波.
③译码.
(3)交流计数信号处理(简述)
①50Hz带通滤波.
②解调.
③低频译码.STY2原理框图
3,采用热冗余技术,提高系统的可靠性为提高机车信号的可靠性,使其向为一体化方向发展,采用双套热冗余技术.并具有闭环检测功能.整机分两块主板,每块板均是双套CPU.
上电复位复位AD DSP Clock时钟选择执行CPU上电复位输出输入隔离驱动自检点灯接收线圈控制通信AD DSPClockinput
4 4个中央处理器以2乘2取2原则译码、控制点灯电路.
二、设备使用条件和主要技术指标(一)、技术条件
1,STY-2机车信号设计制造符合通用式机车信号设备技术条件(TBT和铁道机车动车电子装置(TBT
2,STY-2机车信号可以给自动停车装置和列车监控装置提供信息, 所提供的信息量由发送信息的自闭制式来决定.
3,当自动停车装置或列车监控装置发生故障时,不应影响机车信号正常使用.
4,STY-2机车信号采用双套冗余技术,满足提速要求.
5,STY-2机车信号符合铁路信号故障-安全设计原则.
(二)、主要技术参数
1,STY-2机车信号工作电源:直流110V;电压变化范围:DC77V~
2,吊装感应器高度:机车感应器的最低部分距钢轨轨面180±5mm, 感应器中心距钢轨轨面中心为0±10mm.
3,接收不同地面制式信息与机车信号灯机构显示对应关系如下:
(1)移频18信息低频信号显示白B绿L绿黄LU黄USD输出黄U2双黄UU红黄HU(2)移频4信息信号显示绿灯(L) 黄灯(U) 双黄灯(UU) 红黄灯(HU)低频调制信号频率(3)极频4信息脉冲时间间隔(ms脉冲信号极性正正负负(4)50Hz交流计数4信息(A码)
第一发码持续时间
第一停码持续时间
第二发码持续时间
第二停码持续时间
第三发码持续时间
第三停码持续时间
0.32
注:A码发码周期=1.6秒(5)50Hz交流计数4信息(B码)
0.30
注:B码发码周期=1.92秒(6)UM-2001信息代码9065A LC 9055A 12080A 7050A6545A 10075A 45A 45A 00S输入信息低频Hz信号显示黄2UU 白BHU 红黄红H 输出SD输出
4,接收灵敏度(1)电化区段移频4,18信息移频(Hz钢轨最小短路电流mA电化区段机车信号灵敏度(钢轨短路电流值)mA 113±11 90±9 69±7 50±5(2)非电化区段移频4,18信息钢轨最小短路电流mA非电化区段机车信号灵敏度(钢轨短路电流值)mA 40±4 32±4 26±3 22±3(3)非电化区段50Hz交流计数灵敏度(钢轨短路电流):0.75±0.15A.
(4)极频区段灵敏度:0.6A以下可靠不上灯,0.9A以上可靠上灯.
(5)UM-2001制式钢轨最小短路电流mA机车信号灵敏度(钢轨短路电流值)mA 250±20 250±20 250±20 250±20
5,机车信号应变时间(1)运行在4,18信息移频自动闭塞区段时,其应变时间不大于3
±1S;从有信息到无信息的应变时间为:4~6S.
(2)运行在极频自动闭塞区段时,转换时间不大于4S.
(3)运行在交流计数区段时,应变时间不大于7S.
(4)制式之间信息转换时间不大于7S.
(5)双机切换转换时间不大于1S.
6,地面信号与干扰信号之比不小于2:1.
7,灯机构采用八显示、灯位顺序从上至下依次为:L,LU,U,U2, HU,UU,H,B.灯机构的结构和安装尺寸符合TBT2117-90技术条件.
三、适用范围
1,输入电压:DC77~137.5V;
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2,周围空气温度-25~55℃;
3,周围空气相对湿度不大于90%(温度25℃时);
4,大气压力74.8~106kpa(相当于海拔高度2500m以下);
5,振动频率为1~50Hz,振动加速度幅值不大于10ms2;
6,冲击加速度峰值不大于30ms2,脉冲持续时间为11ms;
7,本机使用期限为5~6年,超期故障不可维修.
四、接口条件及连接方式STY-2机车信号主机系统联系图
五、测试步骤及测试点(一)、电源部分
1,机车上110V直流电源引入本机CA-1,CA-2端.C47两端电压110V.
2,DC110V经Vicor(V9)稳压输出DC48V±5.C49两端电压48V±
5. 3,DC48V经稳压输入5V±5.R49两端电压5V
4,DC5V经5D580(U11)稳压输出±5V±5.C54两端电压5V±5;
DC110V电源STY-2机车信号主机八显示灯机构监控装置机车感应器机车信号接线盒
8 C57两端电压-5V±5.为AD(TLC32044)提供电源.
5,DC48V经R16,Z3降压输出12V±1V,为光电耦合器提供电源.
(二)、主板部分
1,晶振及分频器测试,本机选用MHz卧式晶振(U7),clock1 (40MHz)(U1的12脚),幅值5V.主本身有一级分频的15脚),幅值5V.分频器7474(U8)实现两级分频,即将频率由clock2的20MHz分频到clock4的5MHz(U8的9脚),幅值5V;clock3为10MHz(U8的5脚和11脚),幅值5V.
2,上电复位过程测试(用示波器观察)执行CPU(AT90S8515)的9脚,上电瞬间有0~5V的跳变,AD(TLC32044)的2脚有复位过程,5V为工作状态、0V为复位状态.
3,C1两端电压3.1V±0.5V
4,TLC32044(U6)的4脚有4KHz脉冲(三)、执行电路测试
1,推挽激励电路测量Vms管(QIRF840-D 端波形,幅值160~200V,频率20KHz.5V 工作复位0V
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2,点灯电压测量,电解电容(C 两端电压44~48V,实际在面板上对应测试孔中测出.
六、常见故障现象及分析现象原因处理方法Vicor损坏更换SF48S5-10W损坏更换110V输入正
常、无48V输出电压5D580损坏更换SF48S5-10W损坏更换48V正常输出、无5V输出5D580损坏更换
1,开机无电5V正常输出、无±5V输出5D5损坏更换光电隔离器及执行电路有短路克服
2,某一路灭灯执行电路中FR107二极管断路更换
3,极性不符接收变压器出线颠倒对调
②,T1的1,2端或3,5端对调
4,IRF840-D端波形幅值高,并伴有啸叫执行电路中FR107漏电,点灯磁罐绝缘不好更换
5,电源正常、某一路灭灯通路中有按触不良或断路现象,尤见母板与主板插件处按触不良克服接触不良处或人为连线使之畅通
6,点灯电压低执行电路中电解电容漏电附表机车信号接线盒八显示灯机构信号主机机车电源感应器电源-1电源-2监控-9监控-10110-I端端位II端端位I端II端TAX2

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