CN1012491B - 平面调车调度指挥系统 - Google Patents

Abstract

一种由调车员手持机、连结员手持机、司机车载台和调度台所组成的二级平面调车调度指挥系统，该系统在调车信号上采用数字脉冲编码信号和高频载波键控调幅调频信号。由于数字脉冲编码信号一次调制的副载频和模拟信号中的音频频率相同，因而解决了现有系统中不能解决的连接员停车信号优先问题，确保了行车和人身安全。由于采用了激励级的集电极键控调幅调制而减轻机器重量和降低了电能消耗。

Description

本发明属于铁路运输调车作业的平面调车调度指挥系统。

铁路运输调车调度作业原来是用红绿旗和信号灯用人工联络指挥的。这种指挥系统的准确性和可靠性都很差，安全系数低，往往由于调车指挥失误而造成行车和人身伤亡事故。

鞍钢运输部曾研制一种无线电调车信号机，可以用无线电进行单向通话和发送调车信号，提高了调车的可靠性，但由于不能互相通话，组不成调度指挥系统。

中国铁道科学研究院于1986年研制了一种平面调车系统，发表在《铁道通信信号》杂志1986年第10期上，称为“400m平面调车指挥系统”。该系统由上海无线电二厂生产的SH403KC便携式无线电台和SC2410车载式无线电话以及2YH-1型带三种音响控制的送话器所组成。这三种音响信号分别是：

制动信号，起动信号以及呼叫线路值班室的呼叫信号。调车时用这三种信号传达调车命令。

这种调车指挥系统是利用小型调频电台作为传输信道，在其话音频段内选用不同点的频道进行编码组合，以代表所要传输的调车作业信号。系统中的发射机所发出的调车信号都是幅度恒定的连续调频波。根据调频接收机的原理和特性，接收机在同时输入两个同频的载波信号时，鉴频器只 能输出其中载波信号较强的那个信号，而另一个较弱的信号则完全被阻塞，因此无法解决在调车业务中至关重要的，确保安全行车的连结员停车信号优先问题，因为一个使用无线电调车系统的调车组是由司机、调车员、连结员三方组成的。为了有效地利用高频信道，这三方面的人只能共用一个无线信道。作业时，如果调车员正在发起动或行车信号，而连结员则由于遇到特殊情况必须发停车信号，这时司机应该服从连员的信号，而实际上司机接收机同时输入了两个高频载波频率相同，调制信号不同的调车信号，由于用的是调频接收机，鉴频器只能输出这两个信号中较强的一个，而与调制信号无关，因此无法确保连结员的停车信号优先，也就难以保证调车作业的安全。

本发明的平面调车调度指挥系统的目的就是要解决确保连结员停车信号优先问题，从而确保铁路调车作业的安全准确可靠。

本发明的另一个目的是要节省指挥系统的电源消耗，减轻发射机的重量和体积，降底操作费用。

本发明的两个目的是要使用亚次声波选呼，选呼通话时，亚次声波和话音同时传输，从而可以充分利用话音频段外的频域，或少占用信道时间，减少各种信号间的相互干扰。

按照本发明，平面调车调度指挥系统是由调车员手持机、连接员手持机、司机车载台和调度台四个部分组成，构成了调车员、连结员、司机为一个调车组和调度台的采用数字脉冲编码，以高频载波键控调幅调频方式 传输信号的两级调车调度的通信网。在调车组内，调车员可用调车员手持机向司机发出代表红、黄、绿的三色调车信号，指挥调车作业。

按照本发明，调车员可用亚次声波选呼器与调度员通话，连结员可用连结员手持机向司机发出连结员停车信号和该信号的解锁信号。

按照本发明，在调度指挥系统中采用了二种不同制式的信号，一种是数字脉冲编码信号，用三种不同形状的时序脉冲做为基带信号来代表要传输的红、黄、绿三种颜色的调车信号;另一种是模拟信号，用一连续的音频信号作为连结员要传输的停车信号。在调车员手持机中，用基带信号对高频载波键控调幅，同时还将该基带信号预先调制在一个副载频上，然后再调频，即二次调制，因而调车员手持机发出的调车信号是一种高频载波键控调幅调频波。在连结员手持机中，由发停车信号的音频信号直接调频，故连结手持机发出的停车信号是一种连续调频波。在这二种制式的信号中，数字脉冲编码信号一次调制的副载频和模拟信号中的音频频率相同，因而解决了连结员停车信号优先问题。其原理是，当调车员和连结员同时发出信号时，如果连结员的信号强于调车员的信号则接收机必然显示连结员的停车信号;如果调车员的信号强于连结员的停车信号时，有两种情形：1、调车员的键控调幅波为“1”，即是高频调频载波有输出时，接收机鉴频器输出是调车信号;当调车员的键控调幅信号为“0”时，即是高频调频载波无输出时，接收机鉴频器输出的是连结员的停车信号;由于调车员信号的 副载频和连结员的停车信号频率相同，鉴频器输出的是一个频率相同，幅度恒定的连续音频信号，该信号与代表连结员的停车信号的音频信号几乎完全相同，只是在相位上有些间断点，故通过接收机电路处理后，仍然能显示出连结员停车信号，因而确保了连结员停车信号优先。

按照本发明，键控调幅可以在倍频器、激励级或功放级调制，调制方式可以是基极调制、发射极调制、集电极调制，其中以激励级的集电极调制为好。其优点是：

（1）对原电台的高频发射部分改动最少，不影响原来的高频通道特性;

（2）用较小的小功率开关管就可达到对整个高频载波输出的键控调制;

（3）调频后的高频载波所产生的新的频率分量最少，可完全落在允许的高频通道内。

按照本发明，由于采用了高频载波键控调频调幅，根据基带信号的“1”和“0”的平均占空比为1∶1，和在基带信号为0时，激励级和功放级不工作，所以节省了电源消耗。

本发明的各种特点和目的可通过附图得到更清楚的说明。附图给出了本发明的一个例子，但本实用新型不受此限制。

图1是本发明调车员手持机框图。

图2是连结员手持机框图。

图3是司机车载台的框图。

图4是调度台框图，用虚线表示出的各框的内容都是相同的。

图5是调车员手持机编码器、检测电路、信号显示和记忆电路的原理图。

图6是司机车载台接收机解调器原理图。

下面结合附图对本发明作详细说明。

如图1所示，调车员手持机由普通的调频电台加装一块信号编码板和相应的检测电路，即由普通调频电台部分、选呼部分、基带信号合成部分、故障检测部分及信号处理和记忆部分，以及手动开关所组成。普通便携式调频电台是由话路高频放大器1，高频电路的本振和倍频器2，高频载波激励放大器3（也是载波幅度调制器），高频载波功率放大器4、高频接收电路5所组成。按照本发明的调车员手持机，除了上述调频电台之外，还包括：亚次声波振荡器6、副载波振荡器8，这两种振荡器可由晶体管，集成电路与电阻-电容所组成的RC振荡器所组成，也可以由晶体管、集成电路与机械滤波器所组成，也可以用一个主振荡器分频得到这两个振荡信号;副载波调制器7可用开关管或数字集成电路所组成;编码器9可用CMOS数字集成电路或其它数字集成电路所组成;手动开关10;检测脉冲发生器11可用晶体管数字集成电路配备适当的RC元件组成;发射信号种类记忆电路和电源电压监测电路12由数字集成电路及稳压管所组成;选呼部分由选呼时亚次声波和话音同时由信道传输的亚次声波振荡器6组成;基带信号合成部分由副载波调制器7、副载波振荡器8、编码器9组成而故障检测部分由检测脉冲 发生器11和发射信号种类记忆电路和电源监测器12组成，信号处理部分包括由低能和压降三极管组成的基带信号放大器13、电源电子转换开关14、发射功率显示器15所组成，发射功率显示器15可由发光二级管串接在末级功率放大器的电源中，也可用高频耦合的方式组成。

连结员手持机的结构如图2所示，由普通调频无线电台部分、基带信号合成部分、信号处理和记忆部分所组成，这几部分的结构和调车员手持机结构相同。

司机车载台由高频发射器16、接收器、接收信号同步解调器、调车员信号同步解码器、连结员信号处理器、音响信号发生器37、故障检测器38等部分所组成。如图3所示，车载台接收器由高频接收通道17、监频器18、话路电压放大器19、低频功率放大器20所组成;发射器的高频发射通道16用于发射信号;接收信号同步解调器用于将被调制在副载波上的基带信号恢复原态，它包括由开关三极管、二极管及阻容器件所组成的解调器输入信号的去噪电路和双向限幅器21，由晶体三极管或运算放大器与LC谐振回路或RC选频网络所组成的选频放大器22，用二极管和耦合回路所组成的相位监频器或模拟乘法器所组成的鉴相器23，用高Q值的LC谐振回路或机械滤波器组成的窄带滤波器24，载波幅度判决器25，由三极管或LC谐振回路所组成的副载波移相放大器26、基带信号整形器27;调车员信号解码器可将三种基带信号译出，去驱动显示电路，该部分电路可以由CMOS或其它类型的数字集成电路和电阻电容器件所组成，其中包括帧同步分离电路28、位 同步信号发生器29、相关积分器30，译码器寄存器31、调车员显示器32;连结员信号处理器包括连结员停车信号积分器33，幅度判决和信号记忆电路34，由大功率晶体管和指示灯或发光二极管所组成的连结员信号显示器35，由CMOS或其它类型数字电路所组成的连结员解锁信号译码器36，音响信号发生器37是一种压控振荡器，可由晶体管、CMOS集成电路或其它类型的集成电路与电阻电容所组成。

调度台可以由多个模块所组成。作为例子，图4中示出了4个模块，每个模块的内部结构都是相同的：一个高频接收通道42，一个隔离放大器43，一个控制开关44，一个亚次声波选频放大器45可由晶体管放大器或者集成电路运算放大器或者集成电路运算放大器和RC滤波网络所组成，一个选呼指示灯46，一个高频发射通道41和一个低频功率放大器47。

下面说明本调车调度指挥系统的工作原理。

在调车员用他的手持机发信号时，手动开关10启动电源转换开关14，信号种类记忆电路12，编码器9将输入的副载波音频信号在编码器内合成所需的基带信号，该基带信号分别送到副载波调制器7、基带信号放大器13。被基带信号调幅后的副载波信号送至本振电路2调频，被基带信号放大器放大的基带信号去控制激励级3的工作状态，从而在末级功放得到键控调频调幅波。

在选呼工作状态时，手动开关10启动亚次声波发生器6，话音信号和亚 次声波音频信号一起送入本振级2调频。

连结员手持机在发连结员停车信号时，手动开关10直接启动电源转换开关14，基带信号放大器13，副载波调制器7。副载波不经一次调制就直接调频，基带信号放大器也不控制激励级3的工作状态，故在末级功放得到恒幅的连续调频波。在发停车信号的解锁信号时，编码器9输出信号的调制方法与调车员手持机的调制方法相同。

司机车载台在收到信号时，鉴频器18输出的信号首先经去噪电路和限幅电路21处理后，送入选频放大器22，由选频放大器输出的信号，分成两路，一路送到鉴相器23，另一路送到窄带滤波器24，由窄带滤波器24输出的信号如能到达幅度判决电路25的门限电平，则该信号可以由移相放大器26放大处理后成为等幅同相的副载波信号送入鉴相器对输入信号解调。如果输入的信号是调车员的数字基带信号，帧同步分离电路28就有信号输出，可使解码器进入工作状态，由译码器31输出对应的调车信号，并由显示器32显示之。如果输入信号是连结员的停车信号，积分器33就会输出一直流电平，经记忆电路34即可用连结员信号显示电路35来显示此信号，同时记忆电路34的输出也封锁了调车员信号显示电路32。只有在连结员再发解锁信号后，连结员解锁信号译码器36有了输出，清除记忆电路线的记忆信号，连结员停车信号才能被解除，在这之后方可能再次显示调车员信号。

当着输入信号既有调车员数字基带信号，又有连结员停车信号时，如果在司机接收机无线输入端，连结员的高频载波信号强于调度员的，则接 收机鉴频器就输入一个单音频信号，在经解调器解调后变为一个直流电平，该信号经积分器33处理后由连接员信号显示电路35显示出该停车信号。如果调车员信号强于连结员信号，则有两种情形;（1）调车员的键控调幅波为“1”时，即有载波输出时，接收机鉴频器18输出的是调车员的副载频信号，当调车员的键控调幅调频波为“0”时，即无高频载波输出时，接收机天线输入端仅剩下连结员的载频信号，所以鉴频器输出的便是连结员停车音频信号，由于调车员信号的副载频和连结员停车信号的音频频率相同，所以鉴频器输出的便是一个幅度恒定、连续的单音频信号，该信号的特征几乎和连结停车信号的特征完全一致，故可以通过解调电路和连结员信号处理电路来显示连结员信号，所以，无论何情况，都能保证连结员停车信号优先。

图5和图6示出了本发明的实施例。

由图5所示的调车员手持机中，亚次声波振荡器由CMOS集成电路IC1和相关的电阻、电容所组成;副载波调制器7由CMOS数字集成电路IC3和手动开关所组成;副载波振荡器8由CMOS数字集成电路IC2和音叉及相关的电阻、电容所组成，特别地，可由CMOS集成电路中的单个施密特触发器IC2和音叉及相关的电阻、电容所组成，该振荡器也可以构成锁相环中高稳定性的低频压控振荡器;基带信号编码器9由5个CMOS数字集成电路IC4、IC5、IC6、IC7、IC10及相关的电阻、电容所组成;检测脉冲发生器由两个CMOS数字集 成电路IC12、IC13及相关的电阻、电容所组成;电压检测电路和发射信号种类记忆双稳态电路12由CMOS数字集成电路IC14和三级管BG8及相关的电阻、电容所组成;电子电源转换开关14是由5个三级管BG1、BG2、BG5、BG6、BG7及相关的电阻电容所组成。

图6为司机车载台的实施方案原理图。解调器输入信号的去噪电路和双向限幅器21由一个三极管BG9和两个二极管D3、D4及相关的电阻电容所组成，此去噪电路利用频谱搬移的原理，将通带内的噪声搬移到远离话音频带外的频段，可将信噪比提高3dB;LC选频放大器22由两个三级管BG10、BG11和电容C1、变压器B1的初级绕组及相关的电阻电容所组成;窄带滤波器24由音叉滤波器YL和BG12及相关电阻电容所组成，接收信号同步解调器是由音叉作为窄带滤波器提取副载波的同步解调电路;载波幅度判决器25由两个三极管BG13，BG14及相关的电阻电容所组成;副载波移相放大器26由一个三极管BG15、电容C2、变压器B2的初级绕组及相关的电阻所组成;鉴相器23由两个二极管D2、D7和两个变压器B1、B2及相关的电阻、电容所组成;基带信号整形器27由一个三极管BG16及相关的电阻、电容所组成;帧同频信号分离器28由三个三极管，及相关的电阻、电容所组成;连结员停车信号积分器由一个二极管D12，电阻R、电容C3所组成。

Claims (6)

1、一种由便携式调频无线电台、车载式无线电台、带三种音响控制的送话器、编码器、译码器、发送器、接收器所组成的平面调车调度指挥网络系统，其特征在于

(1)此网络系统由调车员手持机、连接员手持机、司机车载台和调度台所组成，

(2)采用一种数字脉冲编码、以高频载波键控调幅调频方式传输的调车信号和一种模拟信号，用一连续的音频信号作为连接员要传输的停车信号，在这两种制式的信号中，数字脉冲编码信号一次调制的副载频和模拟信号中的音频频率相同，

(3)调车员手持机由普通调频无线电台部分、选呼部分、基带信号合成部分、故障检测部分、信号处理和记忆部分及手动开关所组成，

(4)连接员手持机由普通调频无线电台部分、基带信号合成部分、信号处理和记忆部分所组成，

(5)司机车载台由高频发射器16、接收器、接收信号同步解调器、调车员信号同步解调器、连接员信号处理器、音响信号发生器37、故障检测器38所组成，

(6)调度台由高频发射通道41、高频接收通道42、隔离放大器43、控制开关44、亚次声波选频放大器45、选呼指示灯46、低功率放大器47所组成。

2、一种权利要求1所说的指挥系统，其特征在于所说的选呼部分由选呼时亚次声波和话音同时由信道传输的亚次声波振荡器6所组成，所说的基带信号合成部分由副载波调制器7、副载波振荡器8、编码器9所组成，所说的故障检测部分由检测脉冲发生器11、发射信号种类记录电路和电源电压监测电路12所组成，所说的信号处理部分由基带信号放大器13、电子电源转换开关14、发射功率显示器15所组成。

3、一种权利要求1中所说的指挥系统，其特征在于所说的司机车载台接收器由高频接收通道17、鉴频器18、话路电压放大器19、低频功率放大器20所组成，所说的接收信号同步解调器由解调器输入信号的去噪电路和双向限幅器21、选频放大器22、鉴相器23、窄带滤波器24、载波幅度判决器25、副载波移相放大器26、基带信号整形器27所组成，所说的调车员信号同步解码器由帧同步分离电路28、位同步信号发生器29、相关积分器30、译码器寄存器31、调车员信号显示器32所组成，所说的连结员信号处理器由连结员停车信号积分器33、幅度判决和信号记忆电路34、连结员信号显示器35、连结员信号译码器36所组成。

4、一种权利要求2中所说的指挥系统，其特征在于所说的副载波振荡器8由CMOS集成电路中的单个施密特触发器IC₂和音叉及相关的电阻、电容所组成。

5、一种权利要求3中所说的指挥系统，其特征在于所说的去噪电路和双向限幅器由三极管BG₉和两个二极管D₃、D₄相关的电阻、电容所组成。

6、一种权利要求1中所说的指挥系统，其特征在于所说的接收信号同步解调器是由音叉作为窄带滤波器提取副载波的同步解调电路。

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