CN104816740B - 一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道电路采集模块TCIM‑25和全电子通信模块EIOCOM2，所述的轨道电路采集模块TCIM‑25、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；在对室外轨道电路设备状态采集时，轨道电路采集模块TCIM‑25对轨道信号进行采样，计算后得到轨道信号的电压、频率和相位信息，与已知阈值比较后得到轨道占用或空闲状态的结果；然后将结果信息经过全电子通信模块EIOCOM2发送至联锁下位机IPS，同时将轨道信号的监测信息发给联锁维护台SDM。与现有技术相比，本发明具有大大提高系统可靠性和可维护性，从而实现了安全采集和监测一体化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路信号设备系统，尤其是涉及一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统。
背景技术
为实现对轨道电路状态占用或空闲的采集并获取轨道信号监测信息，需要搭建较为复杂的继电电路和监测电路来实现，这使得实际设计和施工中需要较多继电器及监测电路。这些继电器和监测电路成本较高，且会在机房占用较大空间。另外，某个继电器发生故障时，无法及时报警，不方便现场维护。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，对轨道信号采样，并计算和判断得到轨道信号占用/空闲状态，通过安全协议发给IPS，实现轨道电路的安全采集；此外，TCIM-25将报警信息和监测信息发送给SDM，实现板卡运行和轨道信号的监测。该系统利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道电路采集模块TCIM-25和全电子通信模块EIOCOM2，所述的轨道电路采集模块TCIM-25、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；
在对室外轨道电路设备状态采集时，轨道电路采集模块TCIM-25对轨道信号进行采样，计算后得到轨道信号的电压、频率和相位信息，与已知阈值比较后得到轨道占用或空闲状态的结果；然后将结果信息经过全电子通信模块EIOCOM2发送至联锁下位机IPS，同时将轨道信号的监测信息发给联锁维护台SDM。
所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和轨道电路采集模块TCIM-25均为二乘二取二系统。
所述的轨道电路采集模块TCIM-25支持8路轨道并行采集，任何一路故障不影响其他轨道工作，周期性引入标准信号对采集通道进行检测，保证每个采集通道的正确性及安全性，同时对自身模块上的安全器件进行周期性检测，保证模块正常采集。
所述的轨道电路采集模块TCIM-25包括依次连接的FPGA和CPU，所述的FPGA对轨道信号进行采样，并发给CPU，CPU中利用FFT算法对采集数据计算处理，并参考局部信号作为相位基准，得到轨道信号的电压、频率和相位。
所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余，2个FPGA对轨道信号进行采样，并分别发给2个CPU进行计算，2个CPU分别通过与设定的阈值进行比较得到轨道占用或空闲状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的轨道状态；2个互为冗余的轨道电路采集模块TCIM-25同时并行工作，任何一个故障不影响另一个模块，同时板卡支持热插拔，提高可维护性。
所述的轨道电路采集模块TCIM-25通过全电子通信模块EIOCOM2将轨道占用空闲状态和轨道信号监测信息分别发送给联锁下位机IPS和联锁维护台SDM。
所述的联锁下位机IPS根据收到的轨道占用空闲情况利用联锁逻辑进行进路办理操作。
所述的联锁维护台SDM收到监测信息后将信息保存，并同时将监测信息以图表的方式显示在SDM界面上，方便操作人员观看。
轨道电路采集模块TCIM-25周期性检测，当检测过程中发现某路采集通道存在故障时，将该路隔离，其他采集通道正常工作。若发现局部信号，或者检测信号，安全器件存在故障，将这些故障信息通过全电子通信模块EIOCOM2发给SDM，SDM将此报警信息显示给用户。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。此外，该系统也对监测模拟量采集，从而实现了安全采集和监测一体化。
2)系统能够以更低成本，更简单的施工，以及更方便的维护，来取代以往的继电电路和监测电路；TCIM-25能够完成轨道电路的采样和计算判断，然后将轨道状态发给IPS使用，另外TCIM-25通过SDM进行故障报警及监测信息保存。
附图说明
图1为本发明轨道电路采集系统结构示意图；
图2为本发明轨道电路采集模块TCIM-25内部原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，利用高性能电路板取代以往继电电路，降低施工和维护成本。该系统包括联锁下位机IPS，联锁维护台SDM，轨道电路采集模块TCIM-25，全电子通信模块EIOCOM2。在对室外轨道电路设备状态采集时，轨道电路采集模块TCIM-25利用2个FPGA对轨道信号进行采样，并分别发给2个CPU进行计算，得到轨道信号的电压、频率和相位信息，与已知阈值比较后得到轨道占用或空闲状态。然后经过全电子通信模块EIOCOM2发送至联锁下位机IPS，同时将轨道信号的监测信息发给联锁维护台SDM。该系统基于二取二架构和BIT技术，保证了安全性；利用高性能CPU和FPGA及小型继电器，取代以往继电电路方式，降低了施工难度和项目成本；而二乘二的冗余设计并支持热插拔，可以大大提高系统可靠性和可维护性。此外，该系统也对监测模拟量采集，从而实现了安全采集和监测一体化。IPS，SDM和TCIM-25为自主研发系统。
所述的轨道电路采集模块TCIM-25支持8路轨道并行采集，任何一路故障不影响其他轨道工作；轨道电路采集模块TCIM-25周期性引入标准信号对采集通道进行检测，保证每个采集通道的正确性及安全性；轨道电路采集模块TCIM-25将轨道监测信息发给SDM，省去额外监测部分；轨道电路采集模块TCIM-25对模块上的安全器件都会进行周期性检测，保证模块正常采集；轨道电路采集模块对2个CPU计算的结果进行2oo2，保证2个CPU结果一致。2个互为冗余的轨道电路采集模块TCIM-25同时并行工作，任何一个故障不影响另一个模块，同时板卡支持热插拔，提高可维护性。
所述的联锁下位机IPS，全电子通信模块EIOCOM2，轨道电路采集模块TCIM-2均为双系热备系统，其中EIOCOM2和TCIM-25支持热插拔。相对于以往继电电路，施工难度和设备占用空间都大大降低，从工程和硬件上节约了成本。
软件上IPS保持既有软件，SDM增加与全电子通信模块EIOCOM2的接口，而轨道电路采集模块TCIM-25为全新自主开发。软件功能的在空间上可分为3块：轨道电路采集模块TCIM-25中FPGA对轨道信号进行采样，并发给CPU。CPU中利用FFT算法对采集数据计算处理，并参考局部信号作为相位基准，得到轨道信号的电压、频率和相位，2个CPU分别通过与设定的阈值进行比较得到轨道占用空闲状态，然后进行2oo2比较得到最终的轨道状态。轨道电路采集模块TCIM-25通过全电子通信模块EIOCOM2将轨道占用空闲状态和轨道信号监测信息发送给IPS和SDM。IPS根据收到的轨道占用空闲情况利用联锁逻辑进行进路办理等操作。而SDM收到监测信息后将信息保存，并同时将监测信息以图表的方式显示在SDM界面上，方便操作人员观看。轨道电路采集模块TCIM-25周期性检测，当检测过程中发现某路采集通道存在故障时，将该路隔离，其他采集通道正常工作。若发现局部信号，或者检测信号，安全器件存在故障，将这些故障信息通过全电子通信模块EIOCOM2发给SDM，SDM将此报警信息显示给用户。
如图2所示，25Hz AC轨道信号和局部信号经过采集电路和ADC，FPGA采样到数字量，并发给CPU进行计算，CPU根据计算得到的数值判断轨道占用/空闲状态，并通过FSFB2协议发给IPS，另外TCIM-25通过SNMP和TFTP协议将故障报警和监测信息发给SDM，故障报警和监测信息在SDM进行显示给用户，并进行保存。
Claims (7)
1.一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道电路采集模块TCIM-25和全电子通信模块EIOCOM2，所述的轨道电路采集模块TCIM-25、全电子通信模块EIOCOM2、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM2与联锁维护台SDM连接；
在对室外轨道电路设备状态采集时，轨道电路采集模块TCIM-25对轨道信号进行采样，计算后得到轨道信号的电压、频率和相位信息，与已知阈值比较后得到轨道占用或空闲状态的结果；然后将结果信息经过全电子通信模块EIOCOM2发送至联锁下位机IPS，同时将轨道信号的监测信息发给联锁维护台SDM；
所述的轨道电路采集模块TCIM-25支持8路轨道并行采集，周期性引入标准信号对采集通道进行检测，同时对自身模块上的安全器件进行周期性检测。
2.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的联锁下位机IPS、全电子通信模块EIOCOM2和轨道电路采集模块TCIM-25均为二乘二取二系统。
3.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的轨道电路采集模块TCIM-25包括依次连接的FPGA和CPU，所述的FPGA对轨道信号进行采样，并发给CPU，CPU中利用FFT算法对采集数据计算处理，并参考局部信号作为相位基准，得到轨道信号的电压、频率和相位。
4.根据权利要求3所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的FPGA和CPU均采用双机热备冗余，2个FPGA对轨道信号进行采样，并分别发给2个CPU进行计算，2个CPU分别通过与设定的阈值进行比较得到轨道占用或空闲状态，然后进行二乘二取二比较得到最终的轨道状态。
5.根据权利要求1或3所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的轨道电路采集模块TCIM-25通过全电子通信模块EIOCOM2将轨道占用空闲状态和轨道信号监测信息分别发送给联锁下位机IPS和联锁维护台SDM。
6.根据权利要求5所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的联锁下位机IPS根据收到的轨道占用空闲情况利用联锁逻辑进行进路办理操作。
7.根据权利要求5所述的一种基于二乘二取二架构的25Hz轨道电路采集系统，其特征在于，所述的联锁维护台SDM收到监测信息后将信息保存，并同时将监测信息以图表的方式显示在SDM界面上。
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