1.本实用新型涉及铁路脱轨器定位技术。


背景技术：

2.铁路是我国重要的交通设施，也是我国主要的运输方式，对于增强经济交流，促进我国经济发展有着不可忽视的影响力；铁路信号设备是铁路运输系统中的重要组成部分，对于提升铁路运输的安全性、稳定性有着积极的影响力；铁路信号设备数量、种类众多，需要铁路技术人员定期的对信号设备进行维护，确保信号设备能够一直保持正常运行；安全是铁路的永恒主题，在确保运输生产的长治久安，既需要现代化安全的风险管理，也需要现代化设备进行监测和预警，做到风险提前知，消除安全隐患；而脱轨器就是一种轨道上的保护装置，用于保护轨道上的人员或者重要的机车车辆，一旦有机车或车辆进入轨道即行脱轨以保证被保护对象的安全；货列在到达场里进行列检时列车两端就需安置脱轨器，若机车滑动，脱轨器会将机车强制脱离轨道，以保护人的生命，另外一些重要机车车辆两端也设置脱轨器，以保护这些重要机车车辆的安全；现有的铁路脱轨器需要和指示牌配合，对于指示牌是车辆检测维修人员工作立在轨道上，无任何反馈信息的指示装置，当脱轨器倾倒或者被恶意移动都无从知晓，夜间车辆进站也不易察觉，造成危险系数增大，铁路工人施工和作业带来安全隐患；现有铁路脱轨器无论在移动或者被安装时，只能通过安装人员告知，其他人员无法获取现场情况，因此存在安全性风险、管理缺少监督性、不具备防盗、追踪功能的问题；现有的脱轨器属于结构件，通过添加电子检测件解决上述问题；而电子检测件有多样的，可以通过一些传感器或者状态机检测进行脱轨器安全维护，报警方式可以是现场声音提示、状态指示的手段；传感器或者状态机检测存在误检和认为刻意制造假象的问题，一般类传感器制造假象成本较低，可能引发管理不变和安全隐患，本地报警具有一定的警示作用，但是对于管理会带来不便，协调调度也很难及时送达。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决现有铁路脱轨器不具定位功能的问题，提出了一种铁路移动脱轨器定位装置。
4.本实用新型所述的一种铁路移动脱轨器定位装置包括外壳、电源电路、控制电路、定位电路和网络传输电路；
5.所述电源电路、控制电路、定位电路和网络传输电路均设置在外壳内，外壳用于将其本身固定在指示牌上；电源电路用于为控制电路以及定位电路供电；同时电源电路的电量信号输出端与控制电路的电量信号输入端相连，控制电路的电量控制信号输出端与电源电路的电量控制信号输入端相连；
6.所述定位电路用于实时定位其本身的位置，并生成位置信号；定位电路的位置信号输出端与控制电路的位置信号输入端相连；控制电路的定位控制信号输出端与定位电路的定位控制信号输入端相连；
7.所述控制电路的通讯信号输出端与网络传输电路的通讯信号输入端相连,网络传输电路的指令信号输出端与控制电路的令信号输入端相连；
8.所述网络传输电路以无线信号的形式将通讯信号发送至上位机。
9.本实用新型的有益效果是：该定位装置集高精度定位、网络、数据库、管控中心于一体的综合性装置，能够对铁路站场轨道运行防护和远程监控，发生异常，远程实时报警，保护铁路作业安全；该定位装置是一套为铁路安全防护设备和检修作业人员服务的智能化监控和管理装置，服务于铁路安全。
附图说明
10.图1为具体实施方式一所述的一种铁路移动脱轨器定位装置的总体结构示意图；
11.图2为具体实施方式一所述的一种铁路移动脱轨器定位装置的原理框图；
12.图3为具体实施方式二中控制电路的电路图；
13.图4为具体实施方式三中定位电路的电路图；
14.图5为具体实施方式五中充电电路的电路图；
15.图6为具体实施方式六中电量计的电路图；
16.图7为具体实施方式七中电压稳压器的电路图；
17.图8为具体实施方式八中线性稳压器的电路图；
18.图9为具体实施方式九中网络传输电路的电路图。
具体实施方式
19.具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种铁路移动脱轨器定位装置包括外壳1、电源电路2、控制电路3、定位电路4和网络传输电路5；
20.所述电源电路2、控制电路3、定位电路4和网络传输电路5均设置在外壳1内，外壳1用于将其本身固定在指示牌上；电源电路2用于为控制电路3以及定位电路4供电；同时电源电路2的电量信号输出端与控制电路3的电量信号输入端相连，控制电路3的电量控制信号输出端与电源电路2的电量控制信号输入端相连；电源电路2用于计量充电的电量，将充电的电量以电量信号的形式发送至控制电路3，控制电路3根据电量信号生成电量控制信号，实现对电源电路2充电功能的控制；
21.所述定位电路4用于实时定位其本身的位置，并生成位置信号；定位电路4的位置信号输出端与控制电路3的位置信号输入端相连；控制电路3的定位控制信号输出端与定位电路4的定位控制信号输入端相连；
22.所述控制电路3的通讯信号输出端与网络传输电路5的通讯信号输入端相连,网络传输电路5的指令信号输出端与控制电路3的令信号输入端相连；
23.所述网络传输电路5以无线信号的形式将通讯信号发送至上位机6。
24.在本实施方式中，该定位装置针对铁路工人日常的辛苦工作，精心设计了自动开关机和即放即充电的功能；脱轨器定位功能：正常工作按照一定频率上报设备定位数据；脱轨器状态检测：定时上报设备状态信息；具有厘米级定位能力：通过双端口通讯，配合定位模块，完成rtk厘米级定位；稳定的自身维护功能：网络异常断开，自动连接，无需任何操作；使用简单，设备放到脱轨器铁板自动开机工作；超长待机，空闲进入低功耗模式，减轻频繁
充电困扰；无线充电功能，即放即充电，去掉对插头的厌倦；具有防盗功能，定时开机，解决随手忘记而不可寻的问题；工作状态指示和异常现场提醒功能。
25.在本实施方式中，系统运行维护共有6个状态，分别为初始化状态、检测态、连接态、运行态、关机态、睡眠态。
26.1)初始态主要完成设备硬件初始化和硬件正常检测一些列工作；
27.2)检测态贯穿设备正常工作全程，是核心状态，检测各类触发信号，像基本功能类、状态切换类、异常类等，保护状态切换过程，维护设备正常运行等工作；
28.3)连接态完成对外通信的通道建立过程工作；
29.4)运行态就是设备正常工作的状态，完成设备主体功能的工作；
30.5)关机态是设备工作完成，结束任务，做回收性工作；
31.6)睡眠态是一段时间发现不需要工作，进入低功耗，节省硬件和电量的工作。
32.在本实施方式中，处理机制完善；具有双端口工作机制、命令使用机制和功能模块分类管控；双端口工作机制：网络双端口分主端口和辅助端口，主端口负责模块控制和功能数据上报，辅助端口负责rtk数据接入和处理。主端口优先权，主端口连接完成设备即可运行，辅助端口可以连接也可以不连接，连接上设备进入正确的工作状态，如果定位模块正常工作，则可以完成厘米级定位和上报。辅助端口若没有链接上，会定时尝试连接，直到连接完成或或者设备关机。主端口如果中断，从端口也会一起断开。双端口都会定时维护查询端口运行状态，也会接收异常发生触发功能，保证双端口主次分明，稳定合理运行。命令使用机制：设备完成一套合理高效的命令使用机制，具有通用性，主要优点是层次分明，节省内存，运行高效，可配置性高等优点。通过动态链表缓冲区对接底层，保证底层按时间顺序有序处理通讯流程，上层可以无需关心底层处理，有需要命令随时处理。具有同步和异步命令模式，应对复杂的控制逻辑，具有大量数据检测开辟绿色通道，急剧较小缓存空间，又节省时间。功能模块分类管控：设备中各个通讯模块都是低耦合，都有自己的状态机，在运行功能同时查询健康情况，如有异常进入相应的维护状态，如果不可恢复，则异常指示灯常亮，报硬件故障。对于系统联动部分都会在检测态统一调度，去掉底层负责关联性，为维护设备和日后扩展提供有效保证。
33.具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述控制电路3包括控制芯片u1、电阻r1至电阻r12、电容c1至电容c12和四孔连接器p1；
34.所述控制芯片u1的型号为：stm32l151c8txa；
35.控制芯片u1的1号引脚同时与24号引脚、48号引脚以及3.3v_mcu电源的供电端相连；
36.控制芯片u1的7号引脚同时与四孔连接器p1的4号引脚以及电容c12的一端相连，电容c12的另一端接地；
37.控制芯片u1的8号引脚与电容c1的一端相连，并接地；
38.控制芯片u1的9号引脚与电容c1的另一端以及电阻r3的一端相连，电阻r3的另一端同时与控制芯片u1的36号引脚以及3.3v_mcu电源的供电端相连；
39.控制芯片u1的12号引脚为指令信号输入端；
40.控制芯片u1的13号引脚为通讯信号输出端；
41.控制芯片u1的14号引脚与电阻r8的一端相连，电阻r8的另一端与电阻r12的一端相连，电阻r12的另一端接地；
42.控制芯片u1的15号引脚与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与电阻r9的一端相连，电阻r9的另一端接地；
43.控制芯片u1的16号引脚与电阻r6的一端相连，电阻r6的另一端与电阻r10的一端相连，电阻r10的另一端接地；
44.控制芯片u1的17号引脚与电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端与电阻r11的一端相连，电阻r11的另一端接地；
45.控制芯片u1的23号引脚同时与控制芯片u1的35号引脚以及控制芯片u1的47号引脚相连，并接地；
46.控制芯片u1的30号引脚为定位控制信号输出端；
47.控制芯片u1的31号引脚为位置信号输入端；
48.控制芯片u1的34号引脚与四孔连接器p1的2号引脚相连；
49.控制芯片u1的37号引脚与四孔连接器p1的3号引脚相连；
50.控制芯片u1的42号引脚与电阻r1的一端相连；
51.控制芯片u1的43号引脚与电阻r2的一端相连，电阻r2的另一端同时与电阻r1 的另一端、电容c2的一端、电容c3的一端、电容c4的一端、电容c5的一端、电容c6的一端、电容c7的一端、电容c8的一端、电容c9的一端、电容c10的一端、电容 c11的一端以及3.3v_mcu电源的供电端相连；电容c2的另一端同时与电容c3的另一端、电容c4的另一端、电容c5的另一端、电容c6的另一端、电容c7的另一端、电容 c8的另一端、电容c9的另一端、电容c10的另一端以及电容c11的另一端相连，并接地；
52.控制芯片u1的44号引脚与电阻r4的一端相连，电阻r4的另一端接地；
53.所述3.3v_mcu电源的供电端为电源电路2的一路电源输出端。
54.具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述定位电路4包括卫星定位芯片u6、电阻r25至电阻r27、电容c23至电容c29、天线e2和电感l1；
55.所述卫星定位芯片u6的型号为：zed
‑
f9t；
56.卫星定位芯片u6的1号引脚和卫星定位芯片u6的3号引脚同时接地；
57.卫星定位芯片u6的2号引脚同时与天线e2的信号端以及电感l1的一端相连，电感l1的另一端同时与电容c23的一端以及电阻r27的一端相连，电容c23的另一端接地；
58.卫星定位芯片u6的4号引脚为位置信号的探测端；
59.卫星定位芯片u6的7号引脚同时与电阻r27的另一端以及电源vcc的供电端相连；
60.卫星定位芯片u6的12号引脚和卫星定位芯片u6的14号引脚同时接地；
61.卫星定位芯片u6的20号引脚为开关端；
62.卫星定位芯片u6的31号引脚和卫星定位芯片u6的32号引脚同时接地；
63.卫星定位芯片u6的33号引脚同时与卫星定位芯片u6的34号引脚、卫星定位芯片 u6的36号引脚、电容c24的一端、电容c25的一端、电容c26的一端、电容c27的一端、电容c28的一端、电容c29的一端以及3.3v_gnss的电源供电端相连；电容c24 的另一端同时与电容c25的另一端、电容c26的另一端、电容c27的另一端、电容c28 的另一端以及电容c29的另一
端相连，并接地；
64.卫星定位芯片u6的37号引脚和卫星定位芯片u6的41号引脚同时接地；
65.卫星定位芯片u6的42号引脚与电阻r26的一端相连，电阻r26的另一端作为位置信号输出端，与芯片u1的31号引脚相连；
66.卫星定位芯片u6的43号引脚与电阻r25的一端相连，电阻r25的另一端作为控制信号输入端，与芯片u1的30号引脚相连；
67.卫星定位芯片u6的49号引脚为复位端；
68.所述3.3v_gnss的电源供电端为电源电路2的另一路电源输出端。
69.具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述电源电路2包括锂离子电池2
‑
1、充电电路2
‑
2、电量计2
‑
3、电压稳压器2
‑
4和线性稳压器2
‑
5；
70.所述充电电路2
‑
2通过电量计2
‑
3为锂离子电池2
‑
1充电，其中电量计2
‑
3用于计量充电电路2
‑
2为锂离子电池2
‑
1充电的电量；
71.所述锂离子电池2
‑
1输出的电流分别经电压稳压器2
‑
4稳压后为控制电路3供电，以及经过线性稳压器2
‑
5稳压后为定位电路4供电；
72.所述电量计2
‑
3的电量信号输出端与控制电路3的电量信号输入端相连，控制电路3 的电量控制信号输出端与电量计2
‑
3的电量控制信号输入端相连。
73.具体实施方式五：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式四所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述充电电路2
‑
2包括充电芯片u3、电阻r15和电阻r16；
74.所述充电芯片u3的型号为：ltc4057
‑
4.2；
75.充电芯片u3的1号引脚与电阻r16的一端相连，电阻r16的另一端为控制充电芯片u3的开关端；
76.充电芯片u3的2号引脚接地；
77.充电芯片u3的3号引脚作为该充电电路2
‑
2的电流输出端，用于与电量计2
‑
3的电流输入端相连；
78.充电芯片u3的4号引脚作为该充电电路2
‑
2的电流输入端；
79.充电芯片u3的5号引脚与电阻r15的一端相连，电阻r15的另一端接地。
80.具体实施方式六：结合图6说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式五所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述电量计2
‑
3包括计量芯片u5、电阻r17和电容c17；
81.所述计量芯片u5的型号为：ltc2941；
82.计量芯片u5的1号引脚与电阻r17的一端相连，并且两者的公共端作为该电量计 2
‑
3的电流输入端与充电芯片u3的3号引脚相连；
83.计量芯片u5的2号引脚接地；
84.计量芯片u5的3号引脚作为该电量计2
‑
3的电量信号输出端，与控制芯片u1的42 号引脚相连；
85.计量芯片u5的6号引脚作为该电量计2
‑
3的电量控制信号输入端，与控制芯片u1 的43号引脚相连；
86.计量芯片u5的8号引脚同时与电阻r17的另一端、电容c17的一端以及锂离子电池2
‑
1的正极相连，锂离子电池2
‑
1的负极接地，电容c17的另一端接地。
87.具体实施方式七：结合图7说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述电压稳压器2
‑
4包括电压稳压芯片u2、电容c13和电容c14；
88.所述电压稳压芯片u2的型号为：tps70930dbv；
89.电压稳压芯片u2的1号引脚同时与电压稳压芯片u2的3号引脚、电容c13的一端以及锂离子电池2
‑
1的正极相连；电容c13的另一端接地；
90.电压稳压芯片u2的2号引脚接地；
91.电压稳压芯片u2的5号引脚与电容c14的一端相连，并且两者相连的公共端为 3.3v_mcu电源的供电端；电容c14的另一端接地。
92.具体实施方式八：结合图8说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述线性稳压器2
‑
5包括线性稳压芯片u4、电容c16、电容c18和电阻r18；
93.所述线性稳压芯片u4的型号为：tlv75733pdbvr；
94.线性稳压芯片u4的1号引脚同时与电容c18的一端以及锂离子电池2
‑
1的正极相连，电容c18的另一端接地；
95.线性稳压芯片u4的2号引脚接地；
96.线性稳压芯片u4的3号引脚为使能端，并与电阻r18的一端相连，电阻r18的另一端接地；
97.线性稳压芯片u4的5号引脚与电容c16的一端相连，并且两者相连的公共端为 3.3v_gnss电源的供电端，电容c16的另一端接地。
98.具体实施方式九：结合图9说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式六所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述网络传输电路5包括传输芯片u7、天线e1、电容c15、电容c19至电容c22、电容c30至电容c34、电阻 r13、电阻r14、电阻r19至电阻r24、电阻r28至电阻r30、usim、二极管d1和mos 管q1；
99.所述传输芯片u7的型号为：air724ug；
100.传输芯片u7的1号引脚与电容c15的一端相连，电容c15的另一端接地；
101.传输芯片u7的2号引脚接地；
102.传输芯片u7的9号引脚与电阻r30的一端相连，电阻r30的另一端同时与电容c20 的一端以及usim的3号引脚相连；电容c20的另一端接地；
103.传输芯片u7的10号引脚与电阻r28的一端相连，电阻r28的另一端同时与电容c22 的一端以及usim的6号引脚相连；电容c22的另一端接地；
104.传输芯片u7的11号引脚与电阻r29的一端相连，电阻r29的另一端同时与电容c21 的一端以及usim的2号引脚相连；电容c21的另一端接地；
105.传输芯片u7的12号引脚同时与电容c19的一端以及usim的1号引脚相连，电容 c19的另一端接地；
106.usim用于安装sim卡；
107.传输芯片u7的13号引脚接地；
108.传输芯片u7的17号引脚接地；
109.传输芯片u7的20号引脚接地；
110.传输芯片u7的23号引脚接地；
111.传输芯片u7的35号引脚同时与电阻r24的一端以及二极管d1的阳极相连；电阻 r24的另一端与传输芯片u7的65号引脚相连；二极管d1的阴极为指令信号输出端，并与控制芯片u1的12号引脚相连；
112.传输芯片u7的36号引脚同时与电阻r22的一端以及mos管q1的源极相连；电阻 r22的另一端同时与传输芯片u7的65号引脚以及电阻r21的一端相连；电阻r21的另一端与mos管q1的栅极相连，mos管q1的栅极的漏极与电阻r23的一端相连，并且两者作为通讯信号输入端，与控制芯片u1的13号引脚相连；
113.传输芯片u7的44号引脚接地；
114.传输芯片u7的45号引脚接地；
115.传输芯片u7的46号引脚同时与电阻r20的一端以及电阻r14的一端相连；电阻r20 的另一端接地；电阻r14的另一端同时与电阻r19的一端以及天线e1的信号端相连，并接地；电阻r19的另一端接地；
116.传输芯片u7的59号引脚同时与电容c30的一端、电容c31的一端、电容c32的一端、电容c33的一端以及电容c34的一端相连；电容c30的另一端同时与电容c31的另一端、电容c32的另一端、电容c33的另一端以及电容c34的另一端相连，并接地；
117.传输芯片u7的61号引脚接地；
118.传输芯片u7的62号引脚接地；
119.传输芯片u7的67号引脚同时与传输芯片u7的68号引脚以及电阻r13的一端相连，电阻r13的另一端接地。
120.具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式六、七、八或九所述的一种铁路移动脱轨器定位装置进一步限定，在本实施方式中，所述外壳1包括底座1
‑
1、连接座1
‑
2 和天线罩1
‑
3；
121.所述底座1
‑
1为空心的长方体结构，连接座1
‑
2固定在底座1
‑
1的顶端，天线罩1
‑
3 固定在连接座1
‑
2上；
122.所述电源电路2、控制电路3、定位电路4和网络传输电路5均设置在底座1
‑
1内；所述天线e2设置在天线罩1
‑
3内；
123.在底座1
‑
1的侧壁上设有多个磁铁8以及sim卡凹槽7；
124.多个磁铁8用于将底座1
‑
1以吸附的方式固定在指示牌上；sim卡凹槽7用于安装 sim卡。
125.在本实施方式中，外壳1为无缝隙机身，所有对外都采用无线或非接触时传输；小巧轻便，多个磁铁8以吸附的方式固定在指示牌上，固定、拆卸均方便。
126.在本实施方式中，脱轨器定位装置还包括扬声器，所述扬声器用于在设备位置错误、异常或电量低时发出警报音，具有警示作用，并在外壳1的一个侧面上开有扬声器通声孔，扬声器通声孔为多个，多个扬声器通声孔以双环的形式排列。