CN104022835A - 加入邻线干扰的轨道电路仿真系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种加入邻线干扰后的轨道电路的仿真系统，由数据库模块、受干扰的FSK信号生成模块和FSK信号接收测试模块构成。数据库模块提供轨道电路载频、低频信息和邻线干扰信息；受干扰的FSK信号生成模块生成受干扰的轨道电路信息；FSK信号接收测试模块对接收到的轨道电路信息按照相关协议进行解码，解出载频信息和低频信息等轨道电路信息；两者组成一个信号产生与测试反馈的闭环系统，检查系统产生的FSK信号是否能被车载设备正确处理。本发明使生成的轨道电路信息更加接近现场真实情况，可处理多种不同邻线干扰，且编程易于实现；系统的接口简单，可以方便地将新发现的邻线干扰信息加入到数据库中。
Description
技术领域
本发明属于一种加入邻线干扰后的轨道电路的仿真系统。
背景技术
在轨道电路的实际运用中，由于轨道电路的邻线干扰而引发的问题时有发生。由于邻线干扰情况比较复杂，危害比较严重，对邻线干扰的研究对解决机车信号的安全性和可靠性有着重要意义。
随着列车速度的提高，机车信号由辅助行车变为主体信号，即作为行车凭证，要求具有很高的可靠性。ATP(列车自动防护系统)根据机车信号、线路数据等进行速度监控，因此要求车载设备能够正确处理受到邻线干扰的轨道电路信息，防止出现信号升级显示造成危害行车安全的故障。
因此，在现场测试或实验室测试中，不仅要关注列控系统基本功能的测试，还要关注列控系统抗干扰能力等安全功能的测试。
在列控系统互联互通测试平台中，轨道电路发送模块只发送正常的轨道电路信息，其中载频、低频信息依据轨道电路编码规范中的相关数值。
由于现场运营时钢轨上传递的是将载频、低频信息调制过的FSK信号，因此轨道电路发送模块将载频、低频信息输入到轨道电路发码器以产生FSK信号，再经过功率放大后由钢轨传递给车载设备的轨道电路接收模块。
如果考虑在现有测试平台轨道电路发送模块中加入邻线干扰，有两种实现方法：
(1)在轨道电路发码器输入端加入干扰，需要根据受邻线干扰的轨道电路信息，反向推算输入给发码器的受干扰载频和低频信息，但是目前没有可依据的计算公式；
(2)在轨道电路发码器的输出端加入干扰。由于发码器是硬件结构，要在其输出端直接注入干扰，实现起来比较困难。
综合以上方面分析，可以看出在现有测试平台轨道电路发送模块中实现邻线干扰仿真比较困难。
发明内容
本发明的目的是解决测试平台中不易模拟轨道电路邻线干扰的情况，采用通用的方法产生受干扰的FSK信号，为测试平台提供更加贴近现场真实环境的轨道电路信息，测试车载设备在接收到此种类型的轨道电路信息后的处理能力，即车载设备故障导向安全的功能。
本发明的实现方案是：
本发明由三大部分构成：数据库模块、受干扰的FSK信号生成模块和FSK信号接收测试模块。其中，数据库模块的功能是提供系统所需的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰信息。受干扰的FSK信号生成模块生成受干扰的轨道电路信息，FSK信号接收测试模块对接收到的轨道电路信息按照相关协议进行解码，解出载频信息和低频信息等轨道电路信息。两者组成一个信号产生与测试反馈的闭环系统，检查系统产生的FSK信号是否能被车载设备正确处理。
本发明的效果：
(1)在实验室测试平台中引入邻线干扰，使生成的轨道电路信息更加接近现场真实情况，提高测试说服力；
(2)用可编程信号发生器模拟生成受邻线干扰的FSK信号，方便地生成各种受干扰FSK信号，能够在正常轨道电路信息中加入不同的邻线干扰；可处理多种不同邻线干扰，且编程易于实现；
(3)整个系统包括FSK信号的生成和测试，形成一个闭环结构，提高了分析和解决问题的效率；
(4)系统采用结构化处理思想，接口简单；整个系统通过模块化设计，提供了一组数据接口，可以方便地将新发现的邻线干扰信息加入到数据库中。附图说明
图1是加入邻线干扰的轨道电路仿真系统结构示意图。
具体实施方式
该系统对应的结构如图1所示。
本发明由三大部分构成：数据库模块、受干扰的FSK信号生成模块和FSK信号接收测试模块。其中，
1、数据库模块的功能是提供系统所需的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰信息。
1.1所述的轨道电路载频、低频信息提供轨道电路载频和低频信息。
1.2所述的邻线干扰信息提供已知的邻线干扰信息，并能够通过增加新发现的邻线干扰频率信息来完善邻线干扰信息类型。
2、受干扰的FSK信号生成模块的功能是读取数据库中的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰频率；将读取到的载频、低频信息根据相关协议转换成FSK信号；将读取到的邻线干扰频率转换成干扰信号；将FSK信号和干扰信号按照概率模型进行随机叠加。
2.1所述的邻线干扰注入控制模块的功能是根据邻线干扰注入选择选项的选择结果，读取数据库模块中的相应轨道电路载频、低频信息以及邻线干扰频率信息，给相关模块提供输入信息。
2.2所述的FSK信号生成模块的功能是根据轨道电路相关协议，将读取到的轨道电路载频、低频信息转换成FSK信号。
2.3所述的邻线干扰生成模块的功能是将读取到的邻线干扰频率信息转换成干扰信号。
2.4所述的信号叠加模块的功能是将FSK信号生成模块生成的FSK信号和邻线干扰生成模块生成的干扰信号按照概率模型进行随机叠加，模拟现场运营时受邻线干扰的轨道电路信息。
2.5所述的可编程信号发生模块的功能是将信号叠加模块生成的叠加信号通过AFG3000可编程信号发生器进行编程，调制信息的幅度、频率等信息，生成轨道电路模拟信息。可以通过对AFG3000可编程信号发生器进行编程控制，生成任意形状的FSK信号。
生成的轨道电路模拟信息可通过钢轨传递给车载轨道电路接收模块。
3、轨道电路信息测试模块的功能是测试车载设备是否能对受干扰的FSK信号生成模块生成的轨道电路模拟信息进行正确接收和处理，它由轨道电路接收模块、485转232串口转换模块和轨道电路信息测试模块组成，
3.1所述的轨道电路接收模块的功能是接收钢轨上传输的FSK形式的轨道电路信息。
3.2所述的485转232串口转换模块的功能是将RS-485串口信号转化为RS-232串口信号。
由于车载设备轨道电路接收模块的输出信息接口为RS-485串口，轨道电路信息测试模块所使用的计算机输入信息接口为RS-232串口，所以需要通过485转232串口转换模块将RS-485串口信号转化为RS-232串口信号，实现两者之间的串口互连。
3.3所述的轨道电路信息测试模块的主要功能就是根据相关通信协议，将轨道电路接收模块的输出信息进行解码，分析解码后的载频和低频信息，判断车载设备是否能正确接收和处理受邻线干扰的轨道电路信息。
本发明的基本原理为，从FSK信号直接入手，而不是先从测试平台轨道电路发码盒的输入来考虑。这样就不用考虑受到干扰的FSK信号的反演问题，直接在FSK信号上添加干扰源，模拟现场实际的轨道电路信息。
由于轨道电路发码盒的输入输出均是定做的，无法实现实时修改输出信息，因此不可能在输出端叠加干扰源来模拟受到邻线干扰的轨道电路信息。考虑到AFG3000可编程信号发生器能产生任意波形的信号，所以采用其代替原来的轨道电路发码盒，产生FSK信号，并根据邻线干扰的特征频率，将邻线干扰叠加到FSK信号上，模拟现场真实输出的轨道电路信息。
通过485转232串口转换模块将轨道电路信息接收模块的422串口输出信息传递到计算机串口，由FSK信号接收测试模块解码，测试车载设备是否能正确接收和处理受到邻线干扰的轨道电路信息。
Claims (5)
1.加入邻线干扰的轨道电路仿真系统，其特征在于由三大部分构成：数据库模块、受干扰的FSK信号生成模块和FSK信号接收测试模块；其中，数据库模块提供系统所需的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰信息；受干扰的FSK信号生成模块生成受干扰的轨道电路信息；FSK信号接收测试模块对接收到的轨道电路信息按照相关协议进行解码，解出载频信息和低频信息等轨道电路信息；两者组成一个信号产生与测试反馈的闭环系统，检查系统产生的FSK信号是否能被车载设备正确处理。
2.根据权利要求1所述的轨道电路仿真系统，其特征在于：所述的数据库模块的功能是提供系统所需的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰信息；
(1)所述的轨道电路载频、低频信息提供轨道电路载频和低频信息，
(2)所述的邻线干扰信息提供已知的邻线干扰信息，并能够通过增加新发现的邻线干扰频率信息来完善邻线干扰信息类型。
3.根据权利要求1所述的轨道电路仿真系统，其特征在于：受干扰的FSK信号生成模块的功能是读取数据库中的轨道电路载频、低频信息和邻线干扰频率；将读取到的载频、低频信息根据相关协议转换成FSK信号；将读取到的邻线干扰频率转换成干扰信号；将FSK信号和干扰信号按照概率模型进行随机叠加；
(1)所述的邻线干扰注入控制模块的功能是根据邻线干扰注入选择选项的选择结果，读取数据库模块中的相应轨道电路载频、低频信息以及邻线干扰频率信息，给相关模块提供输入信息；
(2)所述的FSK信号生成模块的功能是根据轨道电路相关协议，将读取到的轨道电路载频、低频信息转换成FSK信号；
(3)所述的邻线干扰生成模块的功能是将读取到的邻线干扰频率信息转换成干扰信号；
(4)所述的信号叠加模块的功能是将FSK信号生成模块生成的FSK信号和邻线干扰生成模块生成的干扰信号按照概率模型进行随机叠加，模拟现场运营时受邻线干扰的轨道电路信息；
(5)所述的可编程信号发生模块的功能是将信号叠加模块生成的叠加信号通过AFG3000可编程信号发生器进行编程，调制信息的幅度、频率等信息，生成轨道电路模拟信息。可以通过对AFG3000可编程信号发生器进行编程控制生成任意形状的FSK信号；
生成的轨道电路模拟信息可通过钢轨传递给车载轨道电路接收模块。
4.根据权利要求1所述的轨道电路仿真系统，其特征在于：轨道电路信息测试模块由轨道电路接收模块、485转232串口转换模块和轨道电路信息测试模块组成。
5.根据权利要求1或4所述的轨道电路仿真系统，其特征在于：轨道电路信息测试模块测试车载设备是否能对受干扰的FSK信号生成模块生成的轨道电路模拟信息进行正确接收和处理；
(1)所述的轨道电路接收模块的功能是接收钢轨上传输的FSK形式的轨道电路信息。
(2)所述的485转232串口转换模块的功能是将RS-485串口信号转化为RS-232串口信号；
(3)所述的轨道电路信息测试模块的主要功能就是根据相关通信协议，将轨道电路接收模块的输出信息进行解码，分析解码后的载频和低频信息，判断车载设备是否能正确接收和处理受邻线干扰的轨道电路信息。
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