CN101537848A - 用于铁路系统的安全阈值检测设备 - Google Patents
用于铁路系统的安全阈值检测设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101537848A CN101537848A CN200910126818A CN200910126818A CN101537848A CN 101537848 A CN101537848 A CN 101537848A CN 200910126818 A CN200910126818 A CN 200910126818A CN 200910126818 A CN200910126818 A CN 200910126818A CN 101537848 A CN101537848 A CN 101537848A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- circuit
- passage
- status information
- digital
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 claims description 20
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 17
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 12
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 9
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 9
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
- G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及用于铁路系统的安全阈值检测设备，具体公开了一种用于对来自模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的设备包括：判定组件(28；228)和至少两个获取相异通道(3，5，203，303，305)，获取通道串联地包括安全调整电路(10，12，210)，电子模拟数字转换电路(14，18)和用于对模拟数字转换电路的数字输出信号和参考信号进行比较的单元(22，24，222)。该设备包括用于对来自转换电路的数字输出信号进行相互比较的故障检测电路(26，226)，并且提供一致性结果。判定组件(88)的输出是故障检测电路(26，226)提供的一致性结果和与各个获取通道(3，4)相关联的比较单元(22，24)的比较结果的函数。
Description
技术领域
本发明涉及尤其旨在用于铁路类型应用的、用于对来自模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的设备和方法。
背景技术
这种设备借助安全计算机用于获取关于例如照明或转轨位置的轨道电路的状态的可靠性信息，安全计算机然后执行与该信息的状态改变相关的处理，并且然后向信令装置发送命令。
已知一种命令或信令变量状态被称为“限制状态”，当该状态被检测并且当它不正确时，该状态导致严重危险的事故。
已知一种命令或信令变量状态被称为“许可状态”，当该状态被检测并且当它不正确时，该状态不会导致安全性损失。
术语“安全检测”定义了设备或方法的设计，该设计确保不可能对代表限制状态的信号检测出许可状态。相反，在这种设计中，允许对代表许可状态的信号检测出许可或限制状态。
常规地，安全检测电路包括以二极管或晶体管的形式实现的安全阈值电路，并且安全阈值电路以安全的方式利用出现在这些组件内的半导体结的阻抗的非线性变化。
特别是，由于线性区域中不明确的切换界限，这种检测电路的设计和安全性验证极其复杂和昂贵。
发明内容
此处的技术问题是以不太复杂的安全阈值电路取代半导体结型的常规的安全阈值电路，以便根据安全性设计进行开发和验证。
为此，本发明涉及一种尤其旨在用于铁路类型应用中的、用于对来自模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的设备，
所述设备包括：
判定组件，其能够在输出和至少两个获取相异通道处确定来自该设备的安全检测的状态信息，每个获取通道串联地包括：
用于将模拟信号调整为经安全调整的连续模拟信号的电路；
能够提供通道状态信息的不安全通道阈值电路，其包括在预定温度范围内温度稳定并且被用作电压参考的电压源；
其特征在于，
每个通道的阈值电路包括：
电子模拟数字转换电路，其能够接收经安全调整的连续模拟信号、转换器的输入信号，并且以预定采样频率传递对转换器的输入信号进行采样的数字输出信号，
用于将数字输出信号和数字参考信号进行比较的单元，其能够提供作为比较结果的通道输出状态信息；
其中，该设备包括：
用于检测该设备上的故障的电路，该电路能够对作为输入提供的并且由模拟数字转换电路分别输出的数字输出信号进行相互比较，并且能够提供作为输出的一致性结果，所述一致性结果是数字输出信号的相互比较的函数；
并且其中，判定组件的输出是由故障检测单元提供的一致性结果和来自与各自的获取通道相关联的比较单元的比较结果的函数。
根据具体实施例，安全阈值检测设备可以包括下列特征中的一个或多个：
适合于以大于与输入信号状态改变相对应的瞬时持续时间的倒数的两倍的足够速率对每个模拟数字转换电路的输入信号进行采样；
故障检测电路仅包括一个比较器，其能够一个样本一个样本地对从每个模拟数字转换电路发出的数字输出信号进行相互比较，并且能够在两个样本之间的差在预定的宽度间隔内时声明相互一致性；
故障检测电路包括至少两个矢量比较器，其能够基于一组样本对从每个模拟数字转换电路发出的数字输出信号进行相互比较，并且能够在两组样本之间的距离小于预定值时声明两个数字信号之间的相互一致性；
调整电压源的温度稳定性，使得每个模拟数字转换电路的温度灵敏性至少小于安全温度补偿的半导体结电路的检测阈值的温度灵敏性，温度灵敏性定义为在相同预定温度范围内观测到的、分别对于模拟数字转换电路的电压或参考电压和对于结电路的阈值电压的变化；
模拟数字转换器来自不同的工艺处理；
获取通道的每个比较单元包括用于接收数字参考信号的输入和用于调整数字参考信号的值的装置；
通道的调整电路包括电流隔离变压器；
通道的调整电路包括连接到变压器的次级侧的电流整流器电路；
通道的调整电路包括光耦合器；
该设备仅包括两个获取通道，并且当相互一致性结果为否时，故障检测电路能够向判定组件传递限制状态下的输出信号，并且能够另外地传输关于设备故障的诊断信号；
该设备包括至少三个通道，并且当大部分数字输出信号实质相同并且通道状态相同时，判定组件能够传递最相同的通道的状态信息作为设备的安全输出状态；
故障检测电路能够在存在至少两个截然不同的数字输出信号时传输关于检测设备的故障的诊断信号；
故障检测电路能够在两个数字输出信号实质相同并且与剩余的第三个截然不同时传输标识故障的获取通道的信号，被标识为故障的获取通道是所述第三通道；和
每个获取通道包括开关电路，该开关电路具有能够接收经调整的连续信号的至少一个第一类型的输入，能够接收测试信号的第二类型的第二输入，以及连接到该通道的相关模拟数字转换电路的输出，该输出能够传递形成在第一和第二类型的输入处接收的信号的时分复用的输出信号。
本发明还涉及一种尤其旨在用于铁路类型应用中的、用于对来自安全模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的方法；
该方法包括以下步骤：
在至少两个获取相异通道上，对来自相同的模拟输入信号的经调整和隔离的安全模拟输入信号进行采样，以便形成数字输出信号，
通过比较确定数字输出信号的相互一致性，并且提供一致性结果，
对于每个数字输出信号，进行与预定的相关阈值的比较，并且检测通道输出状态，以及
根据一致性结果和相异通道的输出状态的信息的函数确定安全检测输出状态信息。
根据具体实施例，该安全阈值检测方法包括下面特征中的一个或多个：
它包括通过利用在每个通道的输入处注入的校准测试信号执行通道操作状态测试的步骤。
附图说明
阅读下面仅借助实例给出的描述和参考附图，将更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的安全阈值检测设备的第一实施例的示意图；
图2是根据本发明的安全阈值检测设备的第二实施例的示意图；
图3是用于在至少两个模拟信号输入上提供安全阈值检测的、图1所述的第一实施例的改进；以及
图4是示出了根据本发明由图3中所述的检测设备实现的安全阈值检测方法的步骤的流程图。
具体实施方式
图1的安全阈值检测设备1由两个获取相异通道3和5形成，每个获取通道能够从由端7和9形成的双差分输入接收相同的模拟信号，在该情况下为开关型模拟信号。
每个获取通道3和5串联地包括具有电流隔离的调整电路10和12，分别与温度稳定的电压源16和20相关联的模拟数字转换电路14和18以及比较单元22和24。
安全阈值检测设备1还包括故障检测电路26、能够确定由该设备输出的安全状态信息的判定组件28、和采样时钟30。
具有电流隔离的调整电路10和12还分别设有连接到输入端7和9的输入端32、34和36、38，以便接收模拟输入信号。
电流隔离调整电路10和12还分别设有输出端40、42和44、46，输出端40、42和44、46能够传递从在输入32、34和36、38处提供的开关型模拟信号获得的开关型的经安全调整的连续模拟信号。
经安全调整的信号意味着不可能通过调整将实际的限制状态转变为许可状态，相反则是不太重要的。
在该情况下，假设模拟输入信号是DC型。电流隔离调整电路包括LC型振荡器和变压器，该LC型振荡器(例如具有电感器L和电容器C的Colpitts型电路)能够提供与输入电压成比例的电压和相对高频率(50到100kHz)的信号，变压器的初级电路至少是振荡器的电感器的一部分。因此，变压器的输入端可与连接到变压器次级电路的电路隔离。在变压器的次级，连接两个全波整流器，以便能够为相异性提供正电压和负电压。
该电路的与安全性相关的设计(被称为故障-安全)确保整流后的电压不能以不适时的方式增加。
作为一种变型，当输入信号以交流电压的形式出现时，电流隔离调整电路10和12包括变流器。与变压器的初级串联的电阻器确定电路的消耗。次级载有一个整流器，整流器后接两个串联的不同工艺的电阻器，其公共点连接到变流器上零伏特的点。从而该电流隔离电路能够为相异性提供正电压和负电压。
作为一种变型，每个电流隔离电路包括一个光耦合器。
电子模拟数字转换电路14和18是商业上大规模生产的例如被称为ADC的VLSI型电子集成电路，其来自使用不同制造方法的两个不同的制造商，所述方法也称为工艺处理。
电子模拟数字转换电路14和18分别与温度稳定的电压源16和20相关联。
电子模拟数字转换电路14和18分别通过它们的输入端48、50和52、54连接到电流隔离调整电路10和12的输出端40、42和44、46。
电子模拟数字转换电路14和18分别包括连接到温度稳定的电压源16和20的参考电压输入端56和58。它们另外分别包括连接到采样时钟30的、用于控制采样时间的输入端60和62，并且分别包括输出端64和66，该输出端64和66能够以具有与在被采样的48、50和52、54处提供的差分输入模拟信号相对应的二进制值的矢量的形式传递数字采样输出信号。
每个模拟数字转换电路14和16的采样频率被选择为足以以同步或准同步方式给输出端64和66提供输入信号的至少两个样本值，在由与分别提供给端48、50和52、54的输入信号的状态改变相对应的瞬时所定义的时间间隔中取得所述样本值，从而遵守常规的“Shannon”条件，“Shannon”条件要求采样频率等于代表将被采样的信号的频谱的带宽的两倍，以便能够被如实地再现。
在该情况下，相同的时钟30连接到两个模拟数字转换电路14和18，从而确保使两个电子模拟数字转换电路的采样操作同步。
作为一种变型，在若干同步或准同步时钟之间驱动模拟数字转换电路14和18。
电压源16、20是在模拟电子中被公知为“电压调节器”类型的低电流温度调节的电子电压源，并且每个电压源16、20表现出温度稳定的输出电压特性。
比较单元22和24分别包括连接到模拟数字转换电路14、18相应的输出端64、66的输入端68、69，以及旨在接收参考信号的输入端70和71以便执行来自模拟数字转换电路的数字输出信号和参考信号之间的比较。
比较单元22和24还分别包括旨在传递比较结果的输出端72和74，每个比较结果是由获取通道3、5输出的状态信息项。
比较单元22、24的参考信号是可由图1未示出的调整装置调整的固定值信号。
比较单元22、24例如是CMOS工艺的数字电子电路，通常被称为数字比较器。在该情况下，由于每端以并行输入的形式接收位矢量的事实，输入端68、69、70和71是多输入端，而其它端是用于提供一个比较结果位的单端。
作为一种变型，参考信号是由若干二进制矢量形成以便对样本矢量的时间序列执行功能类型的比较的更复杂的信号。在该情况下，比较单元22、24是距离计算单元并且是在并行处理情况下由一组数字矢量比较器、或在串行处理情况下由单个数字矢量比较器形成的更复杂的CMOS工艺的数字电子电路。
该设备的故障检测电路26包括连接到模拟数字转换电路14、18的相应端64和66的两个输入端76和78。
故障检测电路26还包括两个输出端80和82。
第一端80能够传输用于设备1的故障诊断信号，能够在一个或两个获取通道上产生的故障。
端82能够根据相互比较、以及根据对来自模拟数字转换电路14、18的数字输出信号的远程计算而提供一致性结果。
此处，当两个数字输出信号的相互距离小于预定值时，这两个数字输出信号彼此一致。
此处，两个信号之间的距离等于在相同的采样时间分别取得的、在与模拟数字转换电路14、18相关联的输入76、78处提供的、仅两个样本之间的差。
以数字减法器后接具有两个矢量输入和一位CMOS工艺输出的数字比较器的形式实现故障检测电路26。
作为一种变型，所述距离是由分别与输入76和78相关联的同级的两个时间序列样本的每个样本的差形成的功能距离。在该情况下，故障检测电路26由在并行处理情况下一组数字矢量比较器或在串行处理情况下单个数字矢量比较器形成的更复杂的CMOS工艺的数字电子电路的形式实现，并且是计算单元和距离计算单元。
作为一种变型，当对两个信号运算的相关函数的结果大于预定阈值时，这两个数字输出信号彼此一致。在该情况下，以电子相关器后接电子比较器的形式实现故障检测电路。
能够确定由安全阈值检测设备输出的安全状态信息的判定组件28包括三个输入84、86和88。输入84和86连接到数字比较电路22和24的相应的输出72和74上，而输入88连接到故障检测电路26的输出82上。
判定组件28包括输出90，由设备1输出的安全状态信息被传递到输出90，该安全状态信息是88处由故障检测电路26提供的一致性结果和在端84和86处提供的来自比较单元22和24的比较结果或通道状态信息的函数。
为了确保设备的安全设计，判定组件28能够在一致性结果为否时，即，在缺乏一致性时或在来自比较单元22、24的比较结果不同时，迫使输出状态为限制状态。
以一组分立的硬布线逻辑电路、或FPGA或编程微处理器的形式实现判定组件28。
作为一种变型，以同一个编程的微处理器的形式实现判定组件28和故障检测电路26。
在操作时，将开关模拟输入信号提供给差分输入端7和9。将相同的模拟输入信号提供给分别与获取通道3和5相关联的电流隔离调整电路10和12的输入32、34和36、38。
电流隔离调整电路10和12将输入信号调整为经安全调整的模拟信号。
以时钟30提供的时钟频率相对于温度稳定的电压参考16和20对这样输入的模拟数字转换电路14和18的信号采样，以便将采样的数字输出信号传递到输出64和66。
故障检测电路26对提供给输入76和78的数字输出信号进行相互比较，并且以上面已经描述的二进制信号的形式呈现一致性结果。
一致性结果以更清楚且更精确的方式指出在每个通道上执行阈值比较之前，至少一个获取通道3、5是否例如由于两个通道之一内故障的模拟数字转换电路而故障的确定结果。
如果存在这种故障，不论由比较单元22和24提供的比较信息项如何，即使它们相同，判定组件28在90处传递限制状态信息，以便确保铁路系统的安全性。
因此，以使用商业上可广泛获得的电子模拟数字转换器的不同设计的阈值电路、以及既不非常复杂也在开发和安全性验证方面不昂贵的相关联的数字处理单元，实现开发昂贵的常规设计的安全阈值电路的安全性功能。
注意，根据比较单元的比较结果执行的一致性测试仅与具有已公知的多数表决的相异策略相对应。由于比较单元是不安全的阈值检测器，这种测试将需要大量的相异通道，以便实施状态安全的检测。
相反，由于分析模拟数字转换电路的输出信号的整个信息内容和其相异性的事实，根据本发明在通道比较单元之前执行的相互一致性测试是安全的。
另外，由于可以提供通常称为电压调节器的非常精确的温度稳定的电压源，这种设备具有对温度操作阈值改进控制的优点。电压调节器型的温度稳定的电压源确保每个模拟数字转换电路14和18的温度灵敏性至少小于安全设计的常规温度补偿的半导体结电路的检测阈值的温度灵敏性。温度灵敏性定义为在相同预定温度范围内观测到的、分别用于模拟数字转换电路的电压或参考电压以及用于结电路的阈值电压的变化。
设备1还能够通过在切换瞬间具有足够数目的样本而实现对与状态改变瞬时相对应的线性操作区域中的切换界限的控制的改进。因此对执行诸如热噪声滤波、失真校正和离散干扰抑制之类的适当的信号处理做出规定。因此可以减小检测设备的触发阈值的滞后幅度。
有利地，检测设备1用于确定至少一个通道是否故障。
图2表示具有三个获取相异通道的安全阈值检测设备200的第二个实施例。
由描述与图1相同的两个获取通道3和5，以及同样连接到输入端7和9并且旨在接收开关型模拟输入信号的另外的获取通道203形成并行配置的该组三个获取通道。
类似于两个获取通道3和5，另外的获取通道203以与图1中所述相同的方式包括串联安装的电流隔离调整电路210、与具有输出端230的电压源216相关联的模拟数字转换电路214、和具有连接到输出端230的输入232的比较单元222。
设备201还包括具有三个输入和两个输出的故障检测电路226、以及具有四个输入和一个输出的判定组件228，该判定组件228能够确定由设备输出的安全状态信息。
故障检测电路226的三个输入端238、240和242连接到模拟数字电路14、18、214的相应的输出端64、66、230。
故障检测电路226还包括旨在传递指示设备201故障的诊断信号的输出端244、以及旨在以一致性值的三个一组形式提供一致性结果信号的输出端242，如果需要，诊断信号带有故障获取通道的标识。
一致性值是从模拟数字转换电路14、18、214成对取得的数字输出信号的相互比较的结果。
因此，第一、第二和第三一致性值是分别来自输出端64和66、66和230、64和230的数字输出信号之间的相互比较的结果。
判定组件228包括连接到比较单元的相应输出端72、74和234的三个输入端248、250和252，以及连接到故障检测电路242的输出246的、用于提供一致性结果的输入254。
判定组件224能够将由设备201输出的安全状态信息确定为来自提供给输入端248、250和252的比较结果和传递给输入254的一致性结果的函数。
判定组件228包括旨在传递由检测设备201输出的安全状态信息的输出端260。
在操作时，每个获取通道3、5和203以与针对图1中的任意一个获取通道所述的相同方式操作。
故障检测电路226执行来自模拟数字转换单元14、18和214的端64、66和230的数字输出信号之间成对进行的三个相互比较，而不是如第一个实施例那样的仅仅一个比较，并且传递一致性值的三个一组形式的一致性信号，以类似于针对图1所述的方法计算每个一致性值。
当一致性结果指出三个数字输出信号相同时，故障检测电路226在端244上传输无故障信号，而当三个中的至少一个信号与其它两个中的至少一个实质不同时，那么故障检测电路226传输指示这些通道中的至少一个上出现故障的信号。
在三个数字输出信号中仅有两个实质相同的特定情况下，与其它两个实质不同的输出信号相对应的获取通道被识别为故障通道，并且在输出端244上传输标识故障通道的信号。
当通过故障检测电路226检测到仅有两个实质相同的数字输出信号以及相关通道的两个相同的比较结果的故障时，判定组件228在260上传输与这两个通道的相同的比较结果相同的状态信息信号。
在其它情况下，判定组件228在260上传输限制状态信息信号。
有利地，图2的配置不仅用于检测获取通道之一上的故障，而且在某些情况下用于定位故障通道。
作为一种变型，该安全阈值检测设备包括多于三个获取通道。
图3是第三个实施例，其中借助开关已增强了图1中所述的第一实施例，以便管理若干模拟输入信号的输入。
在第三个实施例中，借助获取通道303取代图1中所述的获取通道3，其中已经增加了电流隔离电路314，其连接到第二模拟信号输入307、309，并且其输出318连接到开关322的输入。
在第三个实施例中，借助获取通道305取代图1中所述的获取通道5，其中已经增加了电流隔离电路316，其连接到第二模拟信号输入307、309，并且其输出320连接到开关324的输入。
通道303的开关322包括连接到电流隔离调整电路10和314的相应输出端40、42和318的两个双输入端326、328。开关322还包括能够在开关动作过程中传递选择的信号并且连接到模拟数字转换单元14的输入的单端330。
通道305的开关324包括连接到电流隔离调整电路12和316的相应输出端44、46和320的两个双输入端332、334。
开关324还包括能够在开关动作过程中传递选择的信号并且连接到模拟数字转换单元18的输入的单端336。
开关322包括三个开关338、340和342。
开关338，340分别连接在端326和330之间以及端328和330之间，开关342连接在能够接收经校准的测试信号的输入344和输出330之间。
开关324包括三个开关346、348和350。开关346、348分别连接在端332与336以及端334与336之间，开关350连接在能够接收经校准的测试信号的输入352和输出端336之间。
在操作时，在获取通道303上，开关322在输出330上根据时分复用在分别接收于326、328并且来自于在7、9和307、309处传递的两个模拟输入信号的两个经安全调整的模拟连续信号和在端344上接收的测试信号之间切换。
并列地，在获取通道305上，开关324在输出336上根据时分复用在分别接收于332、334并且来自于分别在通道303的7、9和307、309处传递的两个相同的模拟输入信号的两个经安全调整的模拟连续信号和在端352上接收的测试信号之间切换。
分别提供给输入344和352的测试信号使得能够执行故障诊断，并且能够定位获取通道处的故障，尤其是模拟数字转换电路内的故障。
有利地，图3的实施例设有一种通用检测设备，其能够适用于多个开关型的不同模拟信号，并且与多个开关型的不同模拟信号通过接口连接。
从而能够简化设计，并且可以减少实现对开关型模拟信号的大量安全阈值检测的系统的花费。
图4示出了以图3所述类型的模拟检测设备实现的、用于来自若干模拟输入信号的状态信息的安全检测的方法400的流程图，在该情况下为开关型的模拟输入信号。
在首先初始化的步骤402，通过在图3所述的设备的输入344和352中注入测试信号，检查某些组件的操作状态。
接着，在步骤404，在获取相异通道的每一个上，每个模拟输入信号被转换为经安全调整的连续信号，并且然后通过模拟数字转换单元对其采样以形成数字输出信号。
然后，在步骤406，对于每个模拟输入信号，执行与相同的模拟输入信号相关联的数字输出信号的相互比较，以便以一致性结果的形式确定信号彼此的一致性。
接着，在步骤408，对于每个模拟输入信号和对于每个获取通道，根据与模拟输入信号相关联的通道的数字输出信号和参考信号之间的比较结果，确定与通道相关联以及与模拟输入信号相关联的比较结果。
接着，在步骤410，基于在步骤406确定的一致性结果，执行设备上的故障诊断，以便检测一个或多个获取通道上的故障，或甚至识别故障的获取通道。
同样在步骤410，对于每个模拟输入信号，还将检测到的输出状态信息项确定为在步骤406确定的一致性结果和在步骤408确定的每个通道的比较结果的函数。
根据模拟数字转换器所使用的采样和一致性检查计算循环次数的函数的预定时间段重复这些步骤。
步骤412是与用于检测分别与每个模拟输入信号相关联的安全状态信息项的处理的运行的结束相对应的步骤。
有利地，以满足与安全性相关的设计要求的易于开发和验证的相应设备实施所描述的方法。
Claims (17)
1.一种用于对来自模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的设备，该设备尤其旨在用于铁路类型应用中，
所述设备包括：
判定组件(28；228)，其能够在输出(90)和至少两个获取相异通道(3，5；203；303，305)处确定来自所述设备的安全检测的状态信息，每个获取通道(3，5，203，303，305)串联地包括：
用于将模拟信号调整为经安全调整的连续模拟信号的电路(10，12，210)；
能够提供通道状态信息的不安全通道阈值电路(14，16，22，18，20，24)，其包括在预定温度范围内温度稳定并且被用作电压参考的电压源(16，20)；
其特征在于，
每个通道(3，5，303，305)的阈值电路(14，16，22，18，20，24)包括：
电子模拟数字转换电路(14，18)，其能够接收所述经安全调整的连续模拟信号，转换器的输入信号，并且以预定采样频率传递对转换器的输入信号进行采样的数字输出信号，
用于将所述数字输出信号与数字参考信号进行比较的单元(22，24；222)，其能够提供作为比较结果的通道输出状态信息；
其中，该设备包括：
用于检测所述设备上的故障的电路(26；226)，其能够对作为输入(76，78)提供的并且分别由模拟数字转换电路(14，18)输出的数字输出信号进行相互比较，并且能够提供作为输出(80)的一致性结果，所述一致性结果是数字输出信号的相互比较的函数；
并且其中，判定组件(88)的输出(90)是由故障检测电路(26；226)提供的一致性结果和来自与各自的获取通道(3，4)相关联的比较单元(22，24)的比较结果的函数。
2.如权利要求1所述的对状态信息进行安全检测的设备，其特征在于，适合于以大于与输入信号状态改变相对应的瞬时持续时间的倒数的两倍的足够速率对每个模拟数字转换电路(14，18)的输入信号进行采样。
3.如权利要求1或权利要求2所述的对状态信息进行安全检测的设备，其特征在于，故障检测电路(26，226)仅包括一个比较器，所述比较器能够一个样本一个样本地对来自(14，18)的数字输出信号进行相互比较，并且能够在两个样本之间的差在预定的宽度间隔内时声明相互一致性。
4.如权利要求1或权利要求2所述的状态信息检测设备，其特征在于，故障检测电路(26，226)包括至少两个矢量比较器，所述矢量比较器能够基于一组样本对来自(14，18)的数字输出信号进行相互比较，并且能够在两组样本之间的距离小于预定值时声明两个数字信号之间的相互一致性。
5.如权利要求1到4中任意一项所述的状态信息检测设备，其特征在于，调整电压源(16，20)的温度稳定性，使得每个模拟数字转换电路(14，18)的温度灵敏性至少小于安全温度补偿的半导体结电路的检测阈值的温度灵敏性，温度灵敏性定义为在相同预定温度范围内观测到的、分别对于模拟数字转换电路的电压或参考电压和对于结电路的阈值电压的变化。
6.如权利要求1到5中任意一项所述的状态信息检测设备，其特征在于，所述模拟数字转换器来自不同的工艺处理。
7.如权利要求1到6中任意一项所述的状态信息检测设备，其特征在于，获取通道的每个比较单元包括用于接收数字参考信号的输入(70)和用于调整数字参考信号的值的装置。
8.如权利要求1到7中任意一项所述的状态信息检测设备，其特征在于，通道的调整电路(10，12，210)包括电流隔离变压器。
9.如权利要求8的状态信息检测设备，其特征在于，通道的调整电路(10，12，210)包括连接到所述变压器次级侧的电流整流器电路。
10.如权利要求1到7中任意一项所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，通道(3，5)的调整电路(10，12，210)包括光耦合器。
11.如权利要求1到10中任意一项所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，所述设备仅包括两个获取通道(3，5)，并且当相互一致性结果为否时，故障检测电路(26，226)能够向判定组件(28，228)传递限制状态下的输出信号，并且能够另外地传输关于设备故障的诊断信号。
12.如权利要求1到10中任意一项所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，所述设备包括至少三个通道，并且当存在大部分数字输出信号实质相同时并且当通道状态相同时，判定组件(28，228)能够传递最相同的通道的状态信息作为设备的安全输出状态。
13.如权利要求12所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，故障检测电路(26)能够在存在至少两个截然不同的数字输出信号时传输关于检测设备的故障的诊断信号。
14.如权利要求13所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，所述故障检测电路能够在两个数字输出信号实质相同并且与剩余的第三个截然不同时传输标识故障的获取通道的信号，被标识为故障的获取通道是所述第三通道。
15.如权利要求1到14中任意一项所述的对状态信息进行安全阈值检测的设备，其特征在于，每个获取通道(303，305)包括开关电路(322，324)，所述开关电路具有能够接收经调整的连续信号的第一类型的至少一个输入(338，346)、能够接收测试信号的第二类型的第二输入(344，352)、以及连接到通道(303，305)的相关模拟数字转换电路(14，18)的输出(330，336)，所述输出(330，336)能够传递形成在第一和第二类型输入处接收的信号的时分复用的输出信号。
16.一种用于对来自安全模拟信号的状态信息进行安全阈值检测的方法，该方法尤其旨在用于铁路类型应用中，
其特征在于，该方法包括以下步骤：
在至少两个获取相异通道(3，5)上，对来自相同的模拟输入信号的经调整和隔离的安全模拟输入信号进行采样(404)，以便形成数字输出信号，
通过比较确定所述数字输出信号的相互一致性(406)，并且提供一致性结果，
对于每个数字输出信号，进行与预定的相关阈值的比较(408)，并且检测通道输出状态，以及
根据所述一致性结果和相异通道的输出状态的信息的函数(410)确定安全检测输出状态信息。
17.如权利要求16的状态信息检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过利用在每个通道的输入处注入的校准测试信号执行(402)通道操作状态测试。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0851762A FR2929056B1 (fr) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Dispositif de detection a seuil securitaire d'un systeme ferroviaire |
| FR0851762 | 2008-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101537848A true CN101537848A (zh) | 2009-09-23 |
| CN101537848B CN101537848B (zh) | 2013-06-19 |
Family
ID=39798278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910126818.7A Expired - Fee Related CN101537848B (zh) | 2008-03-19 | 2009-03-18 | 用于铁路系统的安全阈值检测设备 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8316290B2 (zh) |
| EP (1) | EP2104010B1 (zh) |
| CN (1) | CN101537848B (zh) |
| AT (1) | ATE496320T1 (zh) |
| BR (1) | BRPI0900661B1 (zh) |
| DE (1) | DE602009000586D1 (zh) |
| ES (1) | ES2359669T3 (zh) |
| FR (1) | FR2929056B1 (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823460A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-28 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法 |
| CN108604084A (zh) * | 2016-02-10 | 2018-09-28 | 菲尼克斯电气公司 | 用于监控安全系统的安全链中的数据处理和传输的方法和设备 |
| CN111055892A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所 | 一种基于阈值延时处理的铁路信号采集信息容错方法 |
| CN111751609A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-09 | 合肥工大高科信息科技股份有限公司 | 一种用于50Hz轨道信号检测及状态鉴别的方法及系统 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2988064B1 (fr) * | 2012-03-15 | 2014-04-18 | Alstom Transport Sa | Systeme embarque de generation d'un signal de localisation d'un vehicule ferroviaire |
| JP2013195026A (ja) * | 2012-03-22 | 2013-09-30 | Panasonic Corp | 加熱調理器 |
| DE102013106739A1 (de) * | 2013-06-27 | 2014-12-31 | Pilz Gmbh & Co. Kg | Sicherheitsschaltvorrichtung mit fehlersicheren Eingängen |
| PL2960922T3 (pl) | 2014-06-24 | 2017-11-30 | Alstom Transport Technologies | Urządzenie i sposób określania stanu styku przekaźnika elektromechanicznego i system zawierający takie urządzenie |
| CN104515932B (zh) * | 2014-12-03 | 2017-08-25 | 许继集团有限公司 | 一种线路电流故障快速检测方法和装置 |
| GB2536452B (en) * | 2015-03-17 | 2017-08-23 | Thales Holdings Uk Plc | Methods for alerting a track operator to the likelihood of a fault in a track circuit |
| US9824512B2 (en) * | 2016-02-05 | 2017-11-21 | Ford Global Technologies, Llc | Adjusting diagnostic tests based on collected vehicle data |
| JP7014019B2 (ja) * | 2018-04-09 | 2022-02-01 | オムロン株式会社 | 異常検知装置、異常検知方法、および異常検知プログラム |
| EP3588216B1 (de) * | 2018-06-28 | 2020-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und system zum fehlersicheren bereitstellen eines analogen ausgabewertes |
| US11353517B1 (en) * | 2020-12-08 | 2022-06-07 | Infineon Technologies Ag | Implementation to detect failure or fault on an analog input path for single analog input functional safety applications |
| CN113059515B (zh) * | 2021-04-25 | 2022-12-13 | 中国人民解放军第五七一九工厂 | 航空发动机涡轮叶片叶冠弦宽的测量夹具及测量方法 |
| DE102021134163A1 (de) | 2021-12-21 | 2023-06-22 | Abberior Instruments Gmbh | Sensorschaltung für eine eine sicherheitsfunktion ausführende vorrichtung, vorrichtung und verfahren zum verarbeiten von messwerten von sensoren |
| CN115051708A (zh) * | 2022-08-16 | 2022-09-13 | 合肥智芯半导体有限公司 | 模数转换器、芯片 |
| CN115603751B (zh) * | 2022-10-13 | 2024-03-01 | 河南翔宇医疗设备股份有限公司 | 一种adc采集的控制方法、装置及介质 |
| CN115562233B (zh) * | 2022-10-18 | 2023-09-05 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | 轨道交通车载控制系统安全控制装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4005601A (en) * | 1975-08-29 | 1977-02-01 | Amac, Inc. | Apparatus for detecting rail discontinuities |
| JPS5952306A (ja) * | 1982-09-18 | 1984-03-26 | Honda Motor Co Ltd | 電子制御装置の異常判別方法 |
| US5229875A (en) * | 1989-05-30 | 1993-07-20 | Glista Andrew S | Fault-tolerant fiber optic coupler/repeater for use in high speed data transmission and the like |
| CN1075373A (zh) * | 1992-07-17 | 1993-08-18 | 成都铁路分局红外线轴温探测仪检测所 | 一种脉冲宽度信号的调制传输技术 |
| FR2704329B1 (fr) * | 1993-04-21 | 1995-07-13 | Csee Transport | Système de sécurité à microprocesseur, applicable notamment au domaine des transports ferroviaires. |
| CN1064313C (zh) * | 1996-09-05 | 2001-04-11 | 西南交通大学 | 弓网故障动态检测装置 |
| CN2292719Y (zh) * | 1996-10-15 | 1998-09-30 | 天津铁路分局天津工务段工务修配厂 | 一种双路故障显示列车接近报警器 |
| WO2003047937A1 (de) * | 2001-11-22 | 2003-06-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum steuern eines sicherheitskritischen bahnbetriebsprozesses und einrichtung zur durchführung dieses verfahrens |
| JP2003287587A (ja) * | 2002-03-27 | 2003-10-10 | Toshiba Corp | プラント保護計装装置 |
-
2008
- 2008-03-19 FR FR0851762A patent/FR2929056B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-03-05 EP EP09154411A patent/EP2104010B1/fr active Active
- 2009-03-05 AT AT09154411T patent/ATE496320T1/de not_active IP Right Cessation
- 2009-03-05 ES ES09154411T patent/ES2359669T3/es active Active
- 2009-03-05 DE DE602009000586T patent/DE602009000586D1/de active Active
- 2009-03-16 BR BRPI0900661-3A patent/BRPI0900661B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-03-18 CN CN200910126818.7A patent/CN101537848B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-03-18 US US12/381,980 patent/US8316290B2/en active Active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103823460A (zh) * | 2014-02-17 | 2014-05-28 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法 |
| CN103823460B (zh) * | 2014-02-17 | 2017-03-15 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种辅助变流器控制机箱的测试设备和测试方法 |
| CN108604084A (zh) * | 2016-02-10 | 2018-09-28 | 菲尼克斯电气公司 | 用于监控安全系统的安全链中的数据处理和传输的方法和设备 |
| CN108604084B (zh) * | 2016-02-10 | 2021-02-12 | 菲尼克斯电气公司 | 用于监控安全系统的安全链中的数据处理和传输的方法和设备 |
| CN111055892A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所 | 一种基于阈值延时处理的铁路信号采集信息容错方法 |
| CN111751609A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-09 | 合肥工大高科信息科技股份有限公司 | 一种用于50Hz轨道信号检测及状态鉴别的方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2104010B1 (fr) | 2011-01-19 |
| BRPI0900661B1 (pt) | 2019-07-02 |
| CN101537848B (zh) | 2013-06-19 |
| US8316290B2 (en) | 2012-11-20 |
| US20090241014A1 (en) | 2009-09-24 |
| FR2929056B1 (fr) | 2010-04-16 |
| ES2359669T3 (es) | 2011-05-25 |
| DE602009000586D1 (de) | 2011-03-03 |
| BRPI0900661A8 (pt) | 2017-01-10 |
| BRPI0900661A2 (pt) | 2009-11-03 |
| FR2929056A1 (fr) | 2009-09-25 |
| ATE496320T1 (de) | 2011-02-15 |
| EP2104010A1 (fr) | 2009-09-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101537848A (zh) | 用于铁路系统的安全阈值检测设备 | |
| US8374227B2 (en) | Digital signal analysis with evaluation of selected signal bits | |
| US11435383B2 (en) | Information processing apparatus, information processing method, and computer readable medium | |
| US5727018A (en) | Process for obtaining a signal indicating a synchronization error between a pseudo-random signal sequence from a transmitter and a reference pseudo-random signal sequence from a receiver | |
| US9397681B2 (en) | Analog/digital converter system and associated method for checking a multiplexer for an analog/digital converter | |
| KR102097786B1 (ko) | 다중 데이터 패킷 신호 트랜시버를 동시에 테스트하는 시스템 및 방법 | |
| CN101304265B (zh) | 数据接收器和数据恢复方法 | |
| US20100103006A1 (en) | Adc test circuit and semiconductor device | |
| US6931349B2 (en) | Jitter measuring system in high speed data output device and total jitter measuring method | |
| CN110118899B (zh) | 检测差分信号链的故障状况和信道不平衡的方法和设备 | |
| US7069488B2 (en) | Signal sampling with sampling and reference paths | |
| US10110432B2 (en) | Telecommunications system for programmable logic controller | |
| US8618808B2 (en) | Field device | |
| US8278962B2 (en) | Transfer circuit, transmitter, receiver and test apparatus | |
| CN100508626C (zh) | 具有自动视频切换的模拟或串行数字视频输入 | |
| KR100950510B1 (ko) | 반도체 테스트 시스템 | |
| US7610520B2 (en) | Digital data signal testing using arbitrary test signal | |
| CN111447019A (zh) | 一种多模块间脉冲信号融合的装置 | |
| US20040022337A1 (en) | Signal sampling with clock recovery | |
| KR20160077068A (ko) | 배터리, 배터리 제어장치 및 전류 측정값의 보안 디지털 전송을 위한 방법 | |
| KR20160134923A (ko) | 아날로그-디지털 변환 장치 및 아날로그-디지털 변환 장치의 동작 방법 | |
| CN111044085B (zh) | 安全电路和用于测试在自动化设备中的安全电路的方法 | |
| US11698405B2 (en) | Method and system for determining at least one contribution of at least one device under test of a radio frequency device chain | |
| WO2009116238A1 (ja) | 試験装置、復調装置、試験方法、復調方法および電子デバイス | |
| KR20100104019A (ko) | 인지무선시스템에서 신호검출을 위한 장치 및 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: ALSTOM TRANSP SA Effective date: 20150527 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20150527 Address after: French Levallois Perret Patentee after: ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES Address before: French Levallois Perret Patentee before: Alstom Transport S.A. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: France 93400 Darren Albert Saint Ouen Street No. 48 Patentee after: ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES Address before: French Levallois Perret Patentee before: ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130619 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |