一种用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置的制作方法

1.本实用新型涉及轨道交通信号技术范畴，尤其涉及一种用于超高频无源应答器上，通过消除覆盖积雪，避免超高频车地通信信号受干扰的除雪抗干扰装置。


背景技术：

2.应答器是一种铁路信号系统的重要设备，当其在铁路上铺设时，通常装于轨道道床中心轴线上，并沿铁路线路呈间隔布置。当列车通过时，应答器可接受列车车载查询天线发出的电磁波信号，并将自身存储的反馈信息通过车查询天线发送回列车载查询器。实现为列车控制系统提供列车绝对定位信息，确保列车运行位置确认校准。
3.目前，国内应答器有两种制式：欧式应答器系统(简称欧标)和美式信标系统(简称美标)。欧标射频信号工作频率27.095mhz，发射功率20w；可穿过金属外的大多数材料，读写距离适中。美标射频信号工作频率为904～928mhz，属超高频信号；发射功率0.5～1.6w，读写距离较近；美标的穿透能力有限，无法穿透许多材料如冰、雪、水等，在应答器被冰、雪、水覆盖后将导致应答器通信信号衰减，造成通信失效。此外，目前的应答器根据供电方式，可分有源与无源两类。cbtc系统(基于通信的列车自动控制系统)中所使用的均为无源应答器，借助无源应答器完成定位。
4.目前，例如在杭州地铁1、2号，大连地铁1、2号线等线路均采用车载查询器与查询天线、地面应答器组成的美标查询-应答器系统，车载查询器型号ai1422，无源应答器采用transcore公司at5112型，工作频率：910.00～921.50mhz。为降低建设成本，当前大量地铁高架站及城际线路采用露天设计，该露天设计的方案当用于南方地区、春秋两季或夏季，一般只受雨水影响，由此一般出现不会影响超高频无源应答器通信的情况，或影响大多不明显；而该种采用露天设计的方案，当在冬季雪量较多的北方地区时，超高频无源应答器则会出现由于冰、雪的影响，造成通信受阻问题尤为突出，导致严重制约了列车定位精度，进而限制列车运行速度影响运营效率。
5.相比采用相同工作机制及设备的非露天地铁线路查询-应答器系统，则不存在上述受干扰情况，基于此给露天安装的无源应答器配置除雪装置，消除积雪覆盖对无源应答器的干扰是可行的，但施行时应遵循：
6.首先，优选方案是沿袭无源应答器的原工作模式，对任何系统单元作改进，这是普遍遵守的设计原则。故配置除雪装置的无源应答器首选自主执行除雪动作，轨旁系统取电是下策；应答器与车载查询器除信标读取之外无附加的通信，即除雪装置无控制通信，不会影响地铁的电磁环境，也不增加布线成本。
7.其次，地铁运营的列车密度大，露天道床线路环境恶劣，受车辆及工务人员破坏因素隐患，应答器部署间距大，人员巡线维护成本高。因此除雪装置需结构简单，性能稳定可靠，宜采用免维护设计。
8.最后，无源应答器除雪装置外壳的材料选择，既要透波(对超高频射频信号衰减小)，又要具一定的弧度便于积雪和雨水的重力滑落。
9.地铁无源应答器防护抗干扰方面较有代表性的知识产权成果综述如下：
10.·
实用新型专利“一种有砟道床应答器的防击打装置”(cn215204905u)，提出在应答器顶部设置v形防护壳，保护应答器免受列车底部冰块脱落造成的冲击打击，同时防护壳倾斜面便于排掉冰雪，壳体受力冲击可以在防护组件四个弹簧作用下得到缓解。避免了出险冰雪损坏应答器的可能，使应答器本体能够稳定使用。
11.·
发明专利“面向地铁超高频无源应答器的自获能除雪装置和方法”(cn201810565474.9)，提出一种能够自获能应答器除雪装置和方法，实现自适应振动除雪,兼顾了除雪和超高频通信要求。
12.上述有益探索，是应答器防护抗干扰方面研究成果的综述；专利1方案中提及采用v形倾斜防护壳覆盖应答器，免受车辆底部积冰冲击损坏。未考虑防护壳材料透波性、防护壳通槽堵塞积雪对应答器通信传输的影响，以及因冰雪粘着性在防护壳斜面滑落的有效性。专利2方案中振动环境能收集效率堪忧，仍需定期人工巡检，无法做到免维护。同时除雪装置电控元件及机械结构复杂，现场装置易受环境和人员破坏而失能，加工投入成本高，推广面受限。因此，有必要在现有成果的基础上，作进一步的创新设计。


技术实现要素：

13.鉴于上述不足，本实用新型提供了一种面向地铁超高频无源应答器，可防止冰、雪由于覆盖应答器，影响通讯，且可实现低成本维护，结构简单、性能稳定可靠的除雪抗干扰装置。
14.为了实现以上目的，本实用新型采用了一种用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置包括除雪外壳、自获能模块以及应答器支架模块，所述的自获能模块包括扇叶、与扇叶适配且联动设置的减速器，所述的应答器支架模块包括应答器设置区，通过所述的应答器设置区，构成外界应答器分布于外界轨道道床的中心轴线上，除雪外壳套设于所述的自获能模块外侧，应答器设置区分布于除雪外壳内，除雪外壳与自获能模块的减速器呈滚动式连接，所述的除雪外壳通过外界气流催动扇叶转动，形成带动减速器转动，并构成与减速器滚动连接的除雪外壳于应答器设置区外部的获能转动。
15.本实用新型有益效果在于：通过将除雪抗干扰装置的组成部分涉及除雪外壳、自获能模块以及应答器支架模块，并将自获能模块涉及可迎受列车车底转向架与道床所在空间形成风场的扇叶、以及可带动除雪外壳进行获能转动的减速器，同时在除雪抗干扰装置中还设置了用于与列车车底查询天线间进行通信的超高频无源应答器进行安装的应答器设置区，且该除雪外壳其通过扇叶转动的进行获能转动时，是绕应答器设置区外部进行转动，即除雪外壳在转动可使超高频无源应答器设置位置的积雪进行滑落，确保安装道床中心轴线上除雪抗干扰装置中的超高频无源应答器与列车车底查询天线间通信不会出现受干扰的情况，且本实用新型涉及的除雪抗干扰装置其为自获能除雪装置，其动能取自列车通过所产生风场，其无需从轨旁系统取电，亦不必由外部电池供电，由此使得该除雪抗干扰装置，在道床中心轴线上设置后未增地铁供电线路的复杂度，该整套装置加工、安装简单，在设置后可长期放置自行工作，由于其驱动能取自列车经过时，列车车底转向架与道床所在空间产生风能，并未涉及轨旁系统取电，或由外部电池供电的情况，也未涉及在地铁供电线路进行铺设线路的情况，使得该设置后的超高频无源应答器的除雪装置基于可大大降低
人员巡线维护的情况，即现有的除雪装置由于涉及线路、轨旁系统、电路供电等情况的检查，因此基本为定期周检或月检，而本实用新型不涉及除雪装置由于线路、轨旁系统、电路供电等情况的检查，即仅需进行除雪装置进行一定周期的老化保养等基本维护即可，进而大大降低了人员对于该涉及超高频无源应答器的除雪装置进行巡线维护的频率以及维护成本，且本实用新型涉及的除雪抗干扰装置其内的应答器与车载查询器除信标读取之外无附加的通信，即不影响地铁的电磁环境，可为地铁户外线路超高频无源应答器部署及维护提供极大便利。
16.本实用新型进一步设置为，除雪外壳与减速器呈啮合式连接。
17.通过上述设置，确保了布置于道床中心轴线的除雪抗干扰装置，当减速器在扇叶受列车车底转向架与道床所在空间形成风场的作用而转动时，可实现通过减速器可进行可靠的带动除雪外壳进行转动，即实现将除雪外壳上的积雪滑落，避免超高频无源应答器与列车车底查询天线间通信出现受干扰的情况。
18.本实用新型进一步设置为，除雪外壳为中空滚筒式结构，该中空滚筒式结构的除雪外壳其滚筒内圈的两侧端部上分别形成齿圈，减速器为与所述的齿圈呈适配式设置的齿轮减速器，所述的应答器支架模块还包括托板，该托板限位于中空滚筒式结构的除雪外壳内，所述的应答器设置区设于托板上。
19.通过上述将除雪外壳设定为中空滚筒式结构，并通过在应答器支架模块内涉及托板，同时将用于超高频无源应答器安装的应答器设置区设置到于托板，使得安装在除雪抗干扰装置中的超高频无源应答器可在除雪外壳的内部的位置进行可靠设置，且不会由于除雪外壳的结构设置不合理，出现干涉超高频无源应答器设置，或无法进行可靠转动出现无法达到避免超高频无源应答器与列车车底查询天线间通信出现受干扰的情况，而通过除雪外壳的滚筒内圈的两侧端部上分别形成齿圈，并将减速器设定为与齿圈呈适配的齿轮减速器，由此使得了除雪外壳与齿轮减速器可进行可靠同步转到，由此确保了本实用新型其设计的可靠以及合理性。
20.本实用新型进一步设置为，应答器支架模块还包括支撑座以及连接于支撑座上且镂空设置的壁板，扇叶与齿轮减速器分布于该壁板其镂空区域的两侧端，托板限位于所述的壁板上。
21.通过上述采用镂空处理的壁板，主要由于本实用新型涉及的除雪抗干扰装置使用时，是布置道床中心轴线上，且实际部署中约每200米布置一台，当列车经过除雪抗干扰装置上方，列车会带来与列车同方向气流，并在列车车底转向架与道床所在空间形成风场，风场内气流方向与列车通向；扇叶布置于迎风面，扇叶后方镂空可使通过扇叶的气流快速溢出，从而避免因扇叶后方壁板阻挡导致扇叶后气压增大，抵消通过扇叶迎风面气流压强，且通过该镂空处理的壁板，既为自身减重也为安装在其上的扇叶形成气流贯通导向，促进扇叶迎风受力避免扰流干扰；此外，通过上述，即应答器支架模块的组成拆解成由壁板、托板以及支撑座三部分组成，可使滚筒状的除雪外壳可采用以整体形态嵌套到除雪抗干扰装置中，即不需拆解滚筒，避免在滚筒上留闭合缝隙，降低加工匹配度要求，便于生产实施，而壁板做镂空还能便于通过扇叶的气流逸散，不在扇叶后形成淤积，抵消扇叶迎风面气流压强，阻碍获能，而托板的位置设计，可实现在行星轮与滚筒状的除雪外壳接触的镂空，兼顾为滚筒提供支撑和保障滚筒动作，同时也简化了结构的复杂度。
22.本实用新型进一步设置为，自获能模块还包括支撑轴、轴套，所述的齿轮减速器穿置于支撑轴，并限位，所述的扇叶通过轴套套设支撑轴的一侧端部上，所述的扇叶、轴套、支撑轴以及齿轮减速器于除雪抗干扰装置上同步转动；齿轮减速器为星齿轮组减速器，该星齿轮组减速器包括行星架、套设于支撑轴上的太阳轮、限位于行星架上且与太阳轮啮合连接的若干行星轮，所述的星齿轮组减速器与除雪外壳之间，通过若干行星轮与齿圈啮合连接，构成星齿轮组减速器与除雪外壳的滚动式连接。
23.通过上述设置，确保了列车在经过除雪抗干扰装置的上方时，除雪抗干扰装置上的扇叶受列车车底与道床间风场变化的转动，扇叶转动的同时，可同步的通过轴套带动连接在支撑轴上的太阳轮转动，太阳轮转动则可带动与太阳轮啮合设置的行星轮进行同步转动，同时通过除雪外壳上齿圈与行星轮的配合作用，实现了除雪外壳在行星轮的位置可进行减速转动，即实现除雪抗干扰装置的除雪外壳在轨道道床上进行自获能的缓速转动，并由于除雪外壳在设置时，其整体遮挡超高频无源应答器，由此实现了当除雪外壳顶部有积雪情况出现时，可通过除雪外壳的转动作用，实现将积雪滑落，进而完成对于超高频无源应答器与列车车底查询天线间通信干扰消除。此外，本实用新型将齿轮减速器设定为星齿轮组减速器，主要是为避免列车车底与道床间风场出现风压不足的情况，而通过行星齿轮减速，可使除雪外壳可进行可靠的缓速转动，同时星齿轮组减速器内部齿轮减速比可根据列车带动风场强度进行设置。
24.本实用新型进一步设置为，除雪外壳为透波结构；透波结构的除雪外壳，优选的是将除雪外壳的材质选用透波结构，而通过透波材质制成的除雪外壳其优选的是采用聚四氟乙烯透波材质，通过该种聚四氟乙烯透波材质的除雪外壳，可保障当在除雪抗干扰装置中所安装的超高频无源应答器，不会出现除雪外壳覆盖产生的通讯干扰。
附图说明
25.图1是本实用新型除雪抗干扰装置的立体示意图；
26.图2是本实用新型除雪抗干扰装置拆除除雪外壳后的立体示意图；
27.图3是本实用新型应答器支架模块与超高频无源应答器的配合示意图；
28.图4是本实用新型自获能模块的立体示意图；
29.图5是图4的局部放大示意图；
30.图6是本实用新型自获能模块拆除一个扇叶后与除雪外壳的配合示意图。
具体实施方式
31.如图1-6所示，本实用新型具体实施例是一种用于超高频无源应答器a的除雪抗干扰装置包括除雪外壳1、自获能模块以及应答器支架模块，自获能模块包括扇叶3、与扇叶3适配且联动设置的减速器4，应答器支架模块包括应答器设置区，通过应答器设置区，构成外界应答器分布于外界轨道道床的中心轴线上，除雪外壳1套设于自获能模块外侧，应答器设置区分布于除雪外壳1内，除雪外壳1与自获能模块的减速器4呈滚动式连接，除雪外壳1通过外界气流催动扇叶3转动，形成带动减速器4转动，并构成与减速器4滚动连接的除雪外壳1于应答器设置区外部的获能转动。
32.上述通过将除雪抗干扰装置的组成部分涉及除雪外壳1、自获能模块以及应答器
支架模块，并将自获能模块涉及可迎列车车底转向架与道床所在空间形成风场的扇叶3、以及可带动除雪外壳1进行获能转动的减速器4，同时在除雪抗干扰装置中还设置了用于与列车车底查询天线间进行通信的超高频无源应答器a进行安装的应答器设置区，且该除雪外壳1其通过扇叶3转动的进行获能转动时，是绕应答器设置区外部进行转动，即除雪外壳1在转动可使超高频无源应答器a设置位置的积雪进行滑落，确保安装道床中心轴线上除雪抗干扰装置中的超高频无源应答器a与列车车底查询天线间通信不会出现受干扰的情况，且本实用新型涉及的除雪抗干扰装置其为自获能除雪装置，其动能取自列车通过所产生风场，其无需从轨旁系统取电，亦不必由外部电池供电，由此使得该除雪抗干扰装置，在道床中心轴线上设置后未增地铁供电线路的复杂度，该整套装置加工、安装简单，在设置后可长期放置自行工作，由于其驱动能取自列车经过时，列车车底转向架与道床所在空间产生风能，并未涉及轨旁系统取电，或由外部电池供电的情况，也未涉及在地铁供电线路进行铺设线路的情况，使得该设置后的超高频无源应答器a的除雪装置基于可大大降低人员巡线维护的情况，即现有的除雪装置由于涉及线路、轨旁系统、电路供电等情况的检查，因此基本为定期周检或月检，而本实用新型不涉及除雪装置由于线路、轨旁系统、电路供电等情况的检查，即仅需进行除雪装置进行一定周期的老化保养等基本维护即可，进而大大降低了人员对于该涉及超高频无源应答器a的除雪装置进行巡线维护的频率以及维护成本，且本实用新型涉及的除雪抗干扰装置其内的应答器与车载查询器除信标读取之外无附加的通信，即不影响地铁的电磁环境，可为地铁户外线路超高频无源应答器a部署及维护提供极大便利。
33.如图1-3、6所示，上述的除雪外壳1与减速器4呈啮合式连接；除雪外壳1为中空滚筒式结构，该中空滚筒式结构的除雪外壳1其滚筒内圈的两侧端部上分别形成齿圈11，减速器4为与齿圈11呈适配式设置的齿轮减速器，应答器支架模块还包括托板5，该托板5限位于中空滚筒式结构的除雪外壳1内，应答器设置区设于托板5上。
34.如图1-3所示，上述的应答器支架模块还包括支撑座8以及连接于支撑座8上且镂空设置的壁板2，扇叶3与齿轮减速器分布于该壁板2其镂空区域的两侧端，托板5限位于壁板2上。
35.如图1-2、4-6所示，上述的自获能模块还包括支撑轴6、轴套7，齿轮减速器穿置于支撑轴6，并限位，扇叶3通过轴套7套设支撑轴6的一侧端部上，扇叶3、轴套7、支撑轴6以及齿轮减速器于除雪抗干扰装置上同步转动；齿轮减速器为星齿轮组减速器，该星齿轮组减速器包括行星架41、套设于支撑轴6上的太阳轮42、限位于行星架41上且与太阳轮42啮合连接的若干行星轮43，星齿轮组减速器与除雪外壳1之间，通过若干行星轮43与齿圈11啮合连接，构成星齿轮组减速器与除雪外壳1的滚动式连接。
36.如图1、6所示，上述的除雪外壳1为透波结构；透波结构的除雪外壳1，优选的是将除雪外壳1的材质选用透波结构，而通过透波材质制成的除雪外壳1其优选的是采用聚四氟乙烯透波材质，通过该种聚四氟乙烯透波材质的除雪外壳1，可保障当在除雪抗干扰装置中所安装的超高频无源应答器a，不会出现除雪外壳覆盖产生的通讯干扰。

技术特征：
1.一种用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：该除雪抗干扰装置包括除雪外壳、自获能模块以及应答器支架模块，所述的自获能模块包括扇叶、与扇叶适配且联动设置的减速器，所述的应答器支架模块包括应答器设置区，通过所述的应答器设置区，构成外界应答器分布于外界轨道道床的中心轴线上，除雪外壳套设于所述的自获能模块外侧，应答器设置区分布于除雪外壳内，除雪外壳与自获能模块的减速器呈滚动式连接，所述的除雪外壳通过外界气流催动扇叶转动，形成带动减速器转动，并构成与减速器滚动连接的除雪外壳于应答器设置区外部的获能转动。2.根据权利要求1所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的除雪外壳与减速器呈啮合式连接。3.根据权利要求2所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的除雪外壳为中空滚筒式结构，该中空滚筒式结构的除雪外壳其滚筒内圈的两侧端部上分别形成齿圈，减速器为与所述的齿圈呈适配式设置的齿轮减速器，所述的应答器支架模块还包括托板，该托板限位于中空滚筒式结构的除雪外壳内，所述的应答器设置区设于托板上。4.根据权利要求3所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的应答器支架模块还包括支撑座以及连接于支撑座上且镂空设置的壁板，扇叶与齿轮减速器分布于该壁板其镂空区域的两侧端，托板限位于所述的壁板上。5.根据权利要求3或4所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的自获能模块还包括支撑轴、轴套，所述的齿轮减速器穿置于支撑轴，并限位，所述的扇叶通过轴套套设支撑轴的一侧端部上，所述的扇叶、轴套、支撑轴以及齿轮减速器于除雪抗干扰装置上同步转动。6.根据权利要求5所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的齿轮减速器为星齿轮组减速器，该星齿轮组减速器包括行星架、套设于支撑轴上的太阳轮、限位于行星架上且与太阳轮啮合连接的若干行星轮，所述的星齿轮组减速器与除雪外壳之间，通过若干行星轮与齿圈啮合连接，构成星齿轮组减速器与除雪外壳的滚动式连接。7.根据权利要求1、2、3、4或6所述的用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置，其特征在于：所述的除雪外壳为透波结构。

技术总结
本实用新型采用了一种用于超高频无源应答器的除雪抗干扰装置包括除雪外壳、自获能模块以及应答器支架模块，自获能模块包括扇叶、减速器，应答器支架模块包括应答器设置区，通过应答器设置区，构成外界应答器分布于外界轨道道床的中心轴线上，除雪外壳套设于自获能模块外侧，应答器设置区分布于除雪外壳内，除雪外壳与自获能模块的减速器呈滚动式连接，除雪外壳通过外界气流催动扇叶转动，形成带动减速器转动，构成与减速器滚动连接的除雪外壳于应答器设置区外部的获能转动，实现降低对于超高频无源应答器巡线维护频率以及维护成本，且除雪抗干扰装置其内的应答器不影响地铁的电磁环境，为地铁户外线路超高频无源应答器部署及维护提供极大便利。维护提供极大便利。维护提供极大便利。


技术研发人员：刘颖 朱天豪 吴琼 朱大海 崔耕
受保护的技术使用者：浙江华睿交通安全技术有限责任公司
技术研发日：2022.12.31
技术公布日：2023/5/5