CN105703845A - 有轨机车中通信故障的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信故障检测领域，公开了有轨机车中通信故障的检测方法和装置，用于位于所述有轨机车的监测站中，该方法包括：检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；当满足预设故障条件时，确定有轨机车中通信系统发生故障，向监测中心发送故障报告。本发明能够避免将发射机和天线断开在馈线输入端接上仪表进行测量的操作，进而避免了在拆卸、安装时对馈线所造成损害；并且能够进行通信故障的自动检测，提高了故障检测效率，降低了故障检测成本。

Description

有轨机车中通信故障的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及通信故障检测领域，具体地，涉及一种有轨机车中通信故障的检测方法和装置。

背景技术

现有技术中对于有轨机车的通信检测，采用维护人员手动串入测试仪器来对天线和电台指标进行测试的方法，维护人员根据检测数据进行是否故障判断。例如，当机车完成一次运输任务返回时，维护人员将进行日常测试，串入相关的测试仪器对天线和电台指标进行测试。由于铁路全线机车较多而维护人员有限，因此不可能对每台机车都进行测试，只有在通话测试中发现问题后，才接入测试仪表对通信系统进行故障排查。并且在检测过程中，需要将发射机和天线断开，在馈线输入端接上仪表进行测量。

可见，现有技术中方法使通信中断，并且还可能在拆卸、安装时损坏馈线，进而增加有轨机车中通信系统被损害的可能性。另一方面，上述故障检测需要维护人员手工操作，造成故障检测效率降低以及故障检测成本升高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供有轨机车中通信故障的检测方法和装置，以解决上述问题，至少部分的解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种有轨机车中通信故障的检测方法，用于位于所述有轨机车的监测站中，该方法包括：检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；当满足预设故障条件时，确定有轨机车中通信系统发生故障，向监测中心发送故障报告。

优选地，所述预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值，所述根据检测的发射功率和反射功率判断是否满足预设故障条件包括：根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述预设故障条件包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；所述根据检测的发射功率判断是否满足预设故障条件包括：将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述预设故障条件包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；所述根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件包括：根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率包括：利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；将低频模拟信号进行数字取样。

优选地，所述向监测中心发送故障报告包括：根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；将所确定的故障类型发送给监测中心，以使所述监测中心根据所述故障类型进行报警。

优选地，所述方法还包括：当确定有轨机车中通信系统发生故障时，将检测数据发送给监测中心以使所述监测中心对所述检测数据进行存储。

根据本发明的另一方面，公开了一种有轨机车中通信故障的检测装置，用于位于所述有轨机车的监测站中，该装置包括：检测模块、处理模块和用于通信的通信模块；所述检测模块用于检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；所述处理模块用于根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；所述处理模块还用于当预设故障条件满足时，确定有轨机车中通信系统发生故障，并通过所述通信模块向监测中心发送故障报告。

优选地，所述预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值；所述处理模块用于根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述预设故障条件包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；所述处理模块用于将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述预设故障条件包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；所述处理模块用于根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。

优选地，所述检测模块包括：耦合单元，用于利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；转换单元，用于将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；取样单元，用于将低频模拟信号进行数字取样。

优选地，所述处理模块用于根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；通过所述通信模块将所确定的故障类型发送给监测中心，以使所述监测中心根据所述故障类型进行报警。

优选地，所述处理模块还用于当确定有轨机车中通信系统发生故障时，通过所述通信模块将检测数据发送给监测中心以使所述监测中心对所述检测数据进行存储。

通过上述技术方案，检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；当满足预设故障条件时，确定有轨机车中通信系统发生故障。如此，能够避免将发射机和天线断开在馈线输入端接上仪表进行测量的操作，进而避免了在拆卸、安装时对馈线所造成损害；并且能够进行通信故障的自动检测，提高了故障检测效率，降低了故障检测成本。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的实施方式的有轨机车中通信故障的检测方法的流程图；

图2是根据本发明的实施方式的监测站在机车中位置的示意图；

图3是根据本发明的实施方式的检测模块的实现方式的示意图；

图4是根据本发明的实施方式的监测站与监测中心进行通信连接的示意图；

图5是根据本发明的实施方式的有轨机车中通信故障的检测装置的结构图；以及

图6是根据本发明的实施方式的有轨机车中通信故障的检测装置的结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是根据本发明的实施方式的有轨机车中通信故障的检测方法的流程图。该方法可用于位于所述有轨机车的监测站中，如图1所示，该方法可包括如下步骤。

在步骤S110中，检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率。

在一实施例中，所述检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率可包括利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；将低频模拟信号进行数字取样。

举例而言，如图2所示，将监测站主机串入发射机和馈缆之间，监测站在开机后可以实时测试RF(射频)参数，并在监测站液晶显示屏上同步显示出测量的参数。监测站可包括检测模块、处理模块和通信模块。

其中，检测模块可包括耦合单元、转换单元和取样单元。耦合单元利用双定向耦合器从馈缆中耦合前向功率和反向功率；转换单元将射频信号转化为可以测量的低频模拟信号；取样单元将低频模拟信号转化为数字信号，以供后续单元进行处理。在具体实现过程中，利用通过式功率计进行功率测量，通过式功率计是一种信号激励装置，其中使用无源的二极管射频传感器和检测波电路。例如，如图3所示，在馈线(例如同轴线)的一侧装有一个定向的，半波二极管检测波电路，将输出信号接入模数转换装置进行取样。检波电路与传输线通过介质耦合，并根据置于传输线旁的传感器的方向取样出正向和反射功率。

利用通过式数字功率计通过“在线”测量，测量通信系统的实际工作时的发射功率(Pf)，反射功率(Pr)，不会影响通信系统的实际工作。

处理模块可包括中央处理器，用于进行各种计算和故障判断。

通信模块用于与监测中心进行通信，如图4所示，通信模块采用GSM/GPRS无线通信，通过互联网访问监测中心，可以从监测中心获得数据，也可以发送数据到达监测中心。

通信模块可分包括3层，从上到下分别为应用层，互连层，接入层。上层协议不管下层协议的具体实现，下层协议实现本层协议的功能，并向上层协议提供服务。应用程序位于应用层，应用层把通信的内容和通信目标交给互连层，互连层的具体实现应用层完全考量，对于应用层而言，互连层是一个可靠连接，把任务交给互连层之后，等待通信结果，通信结果包括成功，或失败原因。从应用层到应用层看，有一条虚拟通信链路存在。互连层负责接受应用层通信任务，并把结果返回应用层(数据发送)。或者从接入层接收通信数据，并把接收到的数据经过解码后交给应用层(数据接收)。数据发送时，互连层收到应用层传来的数据，并获知接入层采用的通信模式，获取到接入层接口协议，并根据应用层传来的通信目标站号，查找该监测站通信模块地址，将通信内容和通信地址打包成数据包，按接入层接口协议方式交给接入层。接收数据时，操作与此过程顺序相反。从接入层到接入层看，有一条虚拟通信链路存在。接入层是通信模块的硬件装置(应用层和互连层为软件装置)，负责通信链路的实现，并提供接口为上层协议服务。

监测站还可包括状态显示和控制按键模块，通过液晶屏、控制按键和主控芯片来实现。工作状态下，在液晶屏中实时显示监测数据，也可显示故障判断情况。在设置状态下，操作人员通过控制按键可设置监测站的运行参数。

在上述举例中，监测站采用一体化结构，将采集监测、状态显示、无线数据通信等功能单元进行整合，以达到最小化，进而适于在机车设备柜的狭小安装空间中进行使用。

在步骤S120中，根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件。

举例而言，操作人员可以在监测中心进行故障条件的配置，将配置的故障条件发送给监测站，监测站对配置的故障条件进行存储，由处理器在故障判断时进行使用。

在一实施例中，预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值；根据检测的发射功率和反射功率判断是否满足预设故障条件可包括：根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

举例而言，对机车中硬件地址进行设置，监测站的处理模块通过读取硬件地址可自适应识别当前天馈线安装数量，并自适应去顺序提取当前天馈线测量数据。利用定向耦合器，可以将传输系统中入射功率与反射功率基本无串扰地分离出来，分别测得入射功率和反射功率之后，测试精度可达到1dB。

监测站的处理模块按如下公式计算驻波比：

$VSWR=\frac{1+\sqrt{P2}/\sqrt{P1}}{1-\sqrt{P2}/\sqrt{P1}}$

其中，VSWR为驻波比，P1为发射功率，P2为反射功率。

处理模块将计算所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件，此时，的故障类型为驻波比超门限故障。驻波比理想值为1，因此驻波比VSWR实测值正常情况下应该为大于1小于1.5的值。因此，可以将预设驻波比门限值设置为1.5。

监测站的处理模块可将判断的故障类型和计算所得驻波比以及发射功率、反射功率等通过通信模块传输给监测中心，以便监测中心进行报警并对故障发生时数据进行存储。

在一实施例中，所述预设故障条件可包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；所述根据检测的发射功率判断是否满足预设故障条件可包括将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。其中，发射功率对应的预设功率门限值可根据发射机实际功率值来确定。当检测的发射功率小于预设功率门限值时，处理器确定有轨机车中通信系统发生故障，故障类型为功率超门限故障。监测站的处理模块可将判断的故障类型和发射功率等通过通信模块传输给监测中心，以便监测中心进行报警并对故障发生时数据进行存储。

在一实施例中，所述预设故障条件可包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；所述根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件可包括根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，处理器确定有轨机车中通信系统发生故障，故障类型为变化幅度超门限故障。监测站的处理模块可将判断的故障类型、发射功率、反射功率等通过通信模块传输给监测中心，以便监测中心进行报警并对故障发生时数据进行存储。

在步骤S130中，当满足预设故障条件时，确定有轨机车中通信系统发生故障，向监测中心发送故障报告。

在一实施方式中，所述向监测中心发送故障报告可包括根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；将所确定的故障类型发送给监测中心，以使所述监测中心根据所述故障类型进行报警。

在实施方式中，所述方法还可包括当确定有轨机车中通信系统发生故障时，将检测数据发送给监测中心以使监测中心对检测数据进行存储。

举例而言，监测中心位于网管中心机房内，可包括服务器主机，网络通信接口卡和系统软件，服务器主机通过互联网和位于有轨机车的监测站通信，监测站可定时向监测中心发送检测数据，例如天馈线系统的状态和参数等，监测中心也可向监测站发送配置的运行参数等。

监测中心设定故障条件，故障条件中包括预设驻波比门限值、预设功率门限值以及预设幅度门限值等。监测中心利用通信模块同监测站进行通信，把故障条件发送到监测站并保存起来。监测站把实时测量的数据同故障条件进行匹配比较，如下表所示，当当前条件符合故障条件时，监测站向监测中心发送故障类型，检测中心根据故障类型进行报警。

监测中心建立短信平台，自动发出告警短信到维护人员手机上。监测中心在收到监测站发送过来的包括故障类型的故障报告时，首先判断故障类型，根据故障类型采取适当的措施。

例如，如果故障类型是变化幅度超门限故障，仅仅表示测试数据波动比较大，监测中心产生告警声音通知网管中心管理人员引起注意，再进一步进行观察。如果是故障类型是功率超门限故障，则表明情况比较严重，天馈线已经产生严重的故障，需要立即处理，监测中心将告警信息由计算机信息分析成为自然语言，发送短信到预设的维护人员手机上，反应时间不超过30秒。并且可以设置成群发，同时通知多人。如果故障类型是驻波比超门限故障时候，表示可会造成无线通信的中断，一旦通信中断，造成的业务量的损失和抢修时间成正比关系，抢修时间花费的越多造成的损失越大。因此监测中心会直接通知维护人员。

此外，当有轨机车的通信系统的状态正常时，监测站按预先设定的时间定时上传数据到监测中心作为历史数据保存，以备数据分析时利用。当有轨机车的通信系统的发生故障时，不管是否到了预定上传数据时间立即向监测中心发送故障报告和数据，并等待监测中心回复确认，当没有得到确认时，等待一个随机的时间后，重新发送故障报告和数据。

监测中心中进行数据库的建立和应用，实现了监测站参数数据的高速处理；并可采用数据挖掘技术，对历史数据进行纵向挖掘，有效提高故障排查速度。传统的手持式测量仪仅具备单一的测量功能，无法实现对检测数据的存储及目前维护数据与历史数据的比对。本发明的监测中心设置了数据库管理功能，基于MSSQLSERVER2000关系数据库建立了监测站工作参数数据库、监测站运行数据库、光缆线路路由关系数据库等，运用数据挖掘技术对测试结果进行特征化、关联、分类、聚类分析，预测天馈线的变化趋势，预测天馈线将要失效的时间，自动生成维护记录以及天馈线管理台帐，同时查询检测站和区域监测中心数据库中的全部或部分内容并按需进行备份，以便在监测站和区域监测中心存储器失效时，有可利用的备份副本。

在本发明中，通过设置门限值做比较的方式进行故障判断，大大减轻了维护人员的工作量，更提高了对有轨机车的通信系统的故障检测的准确性，能够自动进行故障判断，避免了人工翻查记录、凭经验判断等维护方式的局限性。

如图5所示，一种有轨机车中通信故障的检测装置，可用于位于所述有轨机车的监测站中，该装置可包括：检测模块510、处理模块520和用于通信的通信模块530。

检测模块510用于检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；

处理模块520用于根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；

处理模块520还用于当预设故障条件满足时，确定有轨机车中通信系统发生故障，并通过通信模块530向监测中心发送故障报告。

在一实施例中，预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值；处理模块520用于根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

在一实施例中，预设故障条件包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；处理模块520用于将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。

在一实施例中，预设故障条件包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；处理模块520用于根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。

在一实施例中，图6所示，检测模块510可包括：耦合单元512，用于利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；转换单元514，用于将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；取样单元516，用于将低频模拟信号进行数字取样。

在一实施例中，处理模块520用于根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；通过通信模块530将所确定的故障类型发送给监测中心，以使监测中心根据所述故障类型进行报警。

在一实施例中，处理模块520还用于当确定有轨机车中通信系统发生故障时，通过通信模块530将检测数据发送给监测中心以使监测中心对所述检测数据进行存储。

上述装置与前述检测方法相对应，具体说明可参见前述检测方法中详细描述，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种有轨机车中通信故障的检测方法，用于位于所述有轨机车的监测站中，该方法包括：

检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；

根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；

当满足预设故障条件时，确定有轨机车中通信系统发生故障，向监测中心发送故障报告。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值，

所述根据检测的发射功率和反射功率判断是否满足预设故障条件包括：

根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；

将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设故障条件包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；

所述根据检测的发射功率判断是否满足预设故障条件包括：

将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；

当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设故障条件包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；

所述根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件包括：

根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；

当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率包括：

利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；

将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；

将低频模拟信号进行数字取样。

6.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述向监测中心发送故障报告包括：

根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；

将所确定的故障类型发送给监测中心，以使所述监测中心根据所述故障类型进行报警。

7.根据权利要求1至5任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当确定有轨机车中通信系统发生故障时，将检测数据发送给监测中心以使所述监测中心对所述检测数据进行存储。

8.一种有轨机车中通信故障的检测装置，用于位于所述有轨机车的监测站中，该装置包括：检测模块、处理模块和用于通信的通信模块；

所述检测模块用于检测有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率；

所述处理模块用于根据检测的发射功率和/或反射功率判断是否满足预设故障条件；

所述处理模块还用于当预设故障条件满足时，确定有轨机车中通信系统发生故障，并通过所述通信模块向监测中心发送故障报告。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预设故障条件包括通信系统中天馈线的驻波比超过预设驻波比门限值；

所述处理模块用于根据检测的发射功率和反射功率计算通信系统中天馈线的驻波比；将所得驻波比与预设驻波比门限值进行比较，当所得驻波比超过预设驻波比门限值时，确定满足预设故障条件。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预设故障条件包括通信系统的发射功率小于预设功率门限值；

所述处理模块用于将检测的发射功率与预设功率门限值进行比较；当检测的发射功率小于预设功率门限值时，确定满足预设故障条件。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述预设故障条件包括通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值；

所述处理模块用于根据检测的有轨机车的通信系统的发射功率和/或反射功率计算有轨机车的通信系统的通信功率的变化幅度；当通信功率的变化幅度超过预设幅度门限值时，确定满足预设故障条件。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述检测模块包括：

耦合单元，用于利用耦合器从通信系统中与天线连接的馈缆中耦合前向信号和/或反向信号；

转换单元，用于将前向信号和/或反向信号从射频信号转化为低频模拟信号；

取样单元，用于将低频模拟信号进行数字取样。

13.根据权利要求8至12任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块用于根据所满足的预设故障条件的类型确定所发生的故障类型；通过所述通信模块将所确定的故障类型发送给监测中心，以使所述监测中心根据所述故障类型进行报警。

14.根据权利要求8至12任一所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于当确定有轨机车中通信系统发生故障时，通过所述通信模块将检测数据发送给监测中心以使所述监测中心对所述检测数据进行存储。