CN105438220B - 一种冗余容错计轴处理装置及其处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冗余容错计轴处理装置及其使用方法，该处理装置包括车轮探测组件、计轴组件、区段处理组件；所述车轮探测组件包括设置于轨道区段计轴点的传感器，每个计轴点上传感器的数量为两个，分别布置于轨道的两条铁轨上；所述计轴组件用于对传感器检测得到车轮的轮轴信号进行处理并转换为车轮轮轴数量的数字信号；所述区段处理组件用于对所述数字信号进行处理并判断比较该轨道区段为占用或者空闲的运行状态。其具有结构简单、设计合理、运行安全稳定可靠、可应用于地铁、有轨电车等在复杂环境中使用等优点。利用此种方法既克服了单点丢轴，多轴可能造成的风险，同时也解决了单点丢轴，多轴造成的错误占用带来的不可用性的问题。

Description

一种冗余容错计轴处理装置及其处理方法

技术领域

本发明涉及铁路计轴系统技术领域，尤其涉及一种冗余容错计轴处理装置及其处理方法。

背景技术

在铁路行车指挥、运行、调度作业过程中，为了检查列车占用钢轨线路状态，往往采用轨道电路检查轨道区间或者道岔区段的空闲与占用情况，作为铁路信号系统的基础单元，然而采用上述轨道电路存在着：易短路、施工难度大、故障率高、维护成本大等缺点。

近些年来兴起了计轴系统，计轴系统就是把计轴传感器里的信号解释为行车轴数，并传送到控制室主机上进行运算处理，计算出轨道区段占用或者出清状态，取代了轨道电路系统；计轴器是用于任何铁路区段车辆自动计轴，不受地理环境、钢轨生锈、地面水泡、钢轨和道渣电阻及轨道长度影响和限制，具备可靠性高、抗干扰性强等特点，但是现今的计轴系统也存在一些缺点与不足。

例如在公开号为CN101039834A中所设计的定向容错计轴的方法中，每个计轴点采用了双传感器布局，它的假设条件为其中一只传感器损坏时，可使用另外一只传感器做判断，以保证系统的可用性。在公开号为CN101337552A中所设计的2取2乘2方案中，同样每个计轴点也采用了双传感器布局，其系统架构采用了冗余安全控制系统的理念，对于双计轴传感器常规计算时，只是用一个，在判断正负一轴干扰时，可以对两个传感器进行一取二比较。以上两项发明在实际中都未见到应用，其原因在于考虑到其结果的高风险而在实际使用中并未能实施。例如。在CN10139834A中出现两个传感器计数不同，并非传感器损坏，此时可能出现两个判断结果1.占用2.空闲，此时，如果系统判断定为轨道区段占用，安全没问题，但是没有实现发明者提交可用性的目的；此时如果系统判定为轨道区段空闲，有可能空闲是错误的，后果可能很严重。CN101337552A的设计中，其采用的2取2乘2架构，其中乘2结构是为了提高可用性。如果因为干扰等因素出现一套空闲，一套占用时，它采用的是空闲结果，在此架构下如果出现一个传感器丢轴，其后果可能造成计轴系统丢车的严重安全隐患。

因此，研究一种结构和性能均能有效保证铁路计轴系统稳定可靠的冗余容错计轴处理装置具有重要的研究意义。

发明内容

针对现有技术容错计轴方法中存在的上述不足，本发明的目的在于：提供一种冗余容错计轴处理装置及其处理方法，其具有：结构简单、设计合理、运行安全稳定可靠、可应用于地铁、有轨电车等在复杂环境中使用等优点，利用此种方法既克服了单点丢轴，多轴可能造成的风险，同时也解决了单点丢轴，多轴造成的错误占用带来的不可用性的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种冗余容错计轴处理装置，其特征在于：该处理装置包括车轮探测组件、计轴组件、区段处理组件；所述车轮探测组件包括设置于轨道区段计轴点的传感器，每个计轴点上传感器的数量为两个，分别布置于轨道的两条铁轨上；所述计轴组件用于对传感器检测得到车轮轮轴信号进行处理并转换为车轮轮轴数量的数字信号；所述区段处理组件用于对所述数字信号进行处理并比较判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态。

作为上述技术方案的进一步改进，相邻轨道区段的区段信息采用通信单元的CAN数据交换总线进行交换。

作为上述技术方案的进一步改进，该处理装置还包括主电源组件和从电源组件构成的冗余供电模块。

作为上述技术方案的进一步改进，该处理装置还包括与所述冗余供电模块配合连接的防雷组件。

本发明上述一种冗余容错计轴处理装置的处理方法包括如下步骤：

1)安装在轨道区段上的每个传感器检测车轮的轮轴信号，并将该信号发送至计轴组件；计轴组件接收上述轮轴信号，将其转换为车轮轮轴数量的数字信号，并将该数字信号发送至区段处理组件；

2)区段处理组件接收计轴组件的数字信号，并根据各个传感器检测的车轮轮轴数量予以判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态；在步骤2)中，若安装在轨道进口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道进口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最大值作为参考，区段处理组件将所述车轮轮轴数量最大值与轨道出口端的同一计轴点处两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最大值等于轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态；若安装在轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道出口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最小值作为参考，区段处理组件将上述车轮轮轴数量最小值与轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最小值等于轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态。

作为上述技术方案的进一步改进，在步骤3)中，当同一计轴点的两个传感器计数不同时，且不满足轨道区段空闲条件时，则通过与此计轴点相关的另一个相邻区段状态来判断有效的传感器计数；如果计数不同的计轴点邻区段是空闲状态，则认定该轨道区段为空闲的运行状态，反之，则认定为占用的运行状态。

与现有技术中的容错计轴方法或装置相比，采用本发明的冗余容错计轴处理装置及其处理方法具有如下优点。

(1)结构简单、设计合理，采用“入多出少四取三”和“相邻区段状态比较”的原则，有效确保了轨道区段状态的判断，提高了安全性和可用性。

(2)安全性高，提高了轨道区段状态判断的准确性，并且可广泛应用于地铁、有轨电车等在复杂环境中。

(3)生产和维护成本低。

附图说明

附图1为本发明冗余容错计轴处理装置应用于三个轨道区段的计轴结构示意图。

其中，A，B，C，D，E，F为计轴传感器，J1，J2，J3为三个计数点的计数器，T1，T2，T3为三个计轴点的通信单元，G1，G2为2个轨道区段处理单元，CAN1，CAN2为数据交换总线，

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的冗余容错计轴处理装置及其处理方法作以详细说明。

一种冗余容错计轴处理装置，其特征在于：该处理装置包括车轮探测组件、计轴组件、区段处理组件；所述车轮探测组件包括设置于轨道区段计轴点的传感器，每个计轴点上传感器的数量为两个，分别布置于轨道的两条铁轨上；所述计轴组件用于对传感器检测得到车轮轮轴信号进行处理并转换为车轮轮轴数量的数字信号；所述区段处理组件用于对所述数字信号进行处理并比较判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态。相邻轨道区段的区段信息采用通信单元的CAN数据交换总线进行交换。该处理装置还包括主电源组件和从电源组件构成的冗余供电模块。该处理装置还包括与所述冗余供电模块配合连接的防雷组件。

本发明的上述一种冗余容错计轴处理装置的处理方法包括如下步骤：

1)安装在轨道区段上的每个传感器检测车轮的轮轴信号，并将该信号发送至计轴组件；计轴组件接收上述轮轴信号，将其转换为车轮轮轴数量的数字信号，并将该数字信号经过通信单元发送至区段处理组件；

2)区段处理组件接收计轴组件的数字信号，并根据各个传感器检测的车轮轮轴数量予以判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态；

3)在步骤2)中，若安装在轨道进口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道进口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最大值作为参考，区段处理组件将所述车轮轮轴数量最大值与轨道出口端的同一计轴点处两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最大值等于轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态；

若安装在轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道出口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最小值作为参考，区段处理组件将上述车轮轮轴数量最小值与轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最小值等于轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态；

在步骤3)中，当同一计轴点的两个传感器计数不同时，且不满足轨道区段空闲条件时，则通过与此计轴点相关的另一个相邻区段状态来判断有效的传感器计数；如果计数不同的计轴点邻区段是空闲状态，则认定该轨道区段为空闲的运行状态，反之，则认定为占用的运行状态。

其中，在附图1中，所述的区段处理部分的处理原则包括：

(1)入多出少四取三，即当计数不一致出现在轨道区段入口端时，以轨道区段入口端车轮轮轴数多的为参考，与轨道区段出口端同一计轴点的两个传感器作比较；当计数不一致出现在出口时，以出区段轴数少的为参考，与两个入口的传感器作比较，如果条件满足则空闲处理，否则保持占用状态。

(2)相邻区段状态比较：相邻区段的状态比较主要解决不满足原则(1)的空闲处理条件，而且已经空闲区段的判别，如图1如果在2计轴点的C,D两个传感器计数不一致时，G2空闲时，如果计轴点轴数A＝B＝C<D则G2空闲，如果A＝B＝C>D则G2保持占用，此时如果G3满足C＝E＝F>D则G3空闲，由此判断C的计数是有效数据，此时G2可按A＝B＝C判定区段空闲。

当车轮通过计轴点后，计数器J1，J2，J3等将计轴信息通过通信单元T1，T2，T3送到与计轴点相关联的轨道区段处理器G1,G2等。如果G1，G2所处理的数据满足区段处理原则(1)，则立即设置为空闲，如果不满足则根据处理原则(2)由相邻区段状态比较，确定传感器的有效计数，相邻区段状态由通信单元数据分发通道a,b互传。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种冗余容错计轴处理装置，其特征在于：该处理装置包括车轮探测组件、计轴组件、区段处理组件；所述车轮探测组件包括设置于轨道区段计轴点的传感器，每个计轴点上传感器的数量为两个，分别布置于轨道的两条铁轨上；所述计轴组件用于对传感器检测得到车轮轮轴信号进行处理并转换为车轮轮轴数量的数字信号；所述区段处理组件用于对所述数字信号进行处理并比较判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态；相邻轨道区段的区段信息采用通信单元的CAN数据交换总线进行交换；该处理装置还包括主电源组件和从电源组件构成的冗余供电模块；该处理装置还包括与所述冗余供电模块配合连接的防雷组件；上述冗余容错计轴处理装置的处理方法包括如下步骤：

1)安装在轨道区段上的每个传感器检测车轮的轮轴信号，并将该信号发送至计轴组件；计轴组件接收上述轮轴信号，将其转换为车轮轮轴数量的数字信号，并将该数字信号发送至区段处理组件；

2)区段处理组件接收计轴组件的数字信号，并根据各个传感器检测的车轮轮轴数量大小予以判断该轨道区段为占用或者空闲的运行状态；

3)在步骤2)中，若安装在轨道进口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道进口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最大值作为参考，区段处理组件将所述车轮轮轴数量最大值与轨道出口端的同一计轴点处两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最大值等于轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态；若安装在轨道出口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量不一致时，将所述轨道出口端的传感器检测得到的车轮轮轴数量最小值作为参考，区段处理组件将上述车轮轮轴数量最小值与轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量进行比较，若车轮轮轴数量最小值等于轨道入口端同一计轴点处的两个传感器检测的车轮轮轴数量，则认定该轨道区段为空闲的运行状态；反之，则认定为占用状态；

在步骤3)中，当同一计轴点的两个传感器计数不同时，且不满足轨道区段空闲条件时，则通过与此计轴点相关的另一个相邻区段状态来判断有效的传感器计数；如果计数不同的计轴点邻区段是空闲状态，则认定该轨道区段为空闲的运行状态，反之，则认定为占用的运行状态。