CN107607860A - 一种手持式轨道电路测试装置及方法 - Google Patents

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冲蕾
陆鑫源
张郁
戴翌清
朱莉
王津
孙杰
王振明
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Abstract

本发明涉及一种手持式轨道电路测试装置及方法,该装置包括用于轨道电路测量信号获取和解码的测试解码盒(1)以及用于展示测量结果的手持终端(2),所述的测试解码盒(1)通过无线模块(3)连接所述的手持终端(2),所述的测试解码盒(1)包括1路数字轨道电路信号获取单元、2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元以及用于对轨道电路信号进行解码得到对应的电压、电流、频率及编码信息的处理器(12),所述的数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元输出端均通过A/D转换器(11)连接至所述的处理器(12)。与现有技术相比,本发明测试装置可实现一机多用,方便可靠。

Description

一种手持式轨道电路测试装置及方法
技术领域
本发明涉及一种电路测试装置,尤其是涉及一种手持式轨道电路测试装置。
背景技术
目前,上海地铁中应用的轨道电路主要以美国US&S公司、GRS公司、通号集团等公司的数字轨道电路为主,同时还包括50Hz相敏轨道电路。轨道电路故障对跌帖运营影响很大,但对其测试及维护目前国内尚没有较成熟、完善的专用测试和维护设备支持,主要还是依靠示波器、万用表、电流表等工具分项进行,再综合分析测量数据,判断轨道电路是否正常工作。因此,操作繁琐,携带不便,对维护人员的技能要求较高,大大增加了轨道电路维护工作量和维护难度。目前国内尚没有一款轨道电路测试设备可以解码速度码等轨道电路内部编码信息的相关测试设备。顺应轨道交通发展形势,把握市场脉搏,研发操作简单、便于携带满足本公司开通及工程电务维护技术人员检测轨道电路是否正常的数字轨道电路测试仪就很有必要。
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手持式轨道电路测试装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种手持式轨道电路测试装置,该装置包括用于轨道电路测量信号获取和解码的测试解码盒以及用于展示测量结果的手持终端,所述的测试解码盒通过无线模块连接所述的手持终端,所述的测试解码盒包括1路数字轨道电路信号获取单元、2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元以及用于对轨道电路信号进行解码得到对应的电压、电流、频率及编码信息的处理器,所述的数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元输出端均通过A/D转换器连接至所述的处理器。
所述的数字轨道电路信号获取单元包括用于获取待检测的数字轨道电路信号的第一信号获取电路以及用于信号滤波的带通滤波器,所述的第一信号获取电路和带通滤波器依次连接,带通滤波器输出端通过A/D转换器连接至处理器。
所述的50Hz相敏轨道电路信号测量单元包括用于获取待检测的50Hz相敏轨道电路信号的第二信号获取电路以及用于信号滤波的低通滤波器,所述的第二信号获取电路和低通滤波器依次连接,低通滤波器输出端通过A/D转换器连接至处理器。
所述的数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元还包括自动量程转换器,所述的自动量程转换器连接所述的处理器,当测量不同大小的信号时,处理器控制自动量程转换器转换至不同的档位。
所述的无线模块包括蓝牙模块。
所述的手持终端设有用于在测量结果超限时进行报警的声光报警器。
所述的处理器为DSP处理器。
一种手持式轨道电路测试方法,采用上述的手持式轨道电路测试装置进行测试,所述的测试方法包括:
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电压和频率时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对信号波形进行处理得到信号电压和频率;
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电流时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元通过电流钳接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取电流钳输出的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到信号电流;
当测试50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角时,将2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别连接至50Hz相敏轨道电路轨道电源信号测试点以及50Hz相敏轨道电路局部电源信号测试点,50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角。
与现有技术相比,本发明具有如下优点:
(1)本发明同时设置数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元,可以对不同的轨道电路进行检测,进行检测时将轨道电路中的相关信号截取出来并通过处理器进行解码分析,进行得到电压、电流、频率、编码信息等不同的数据,同时设置2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元,其中1路可连接50Hz相敏轨道电路轨道电源信号,另1路可连接50Hz相敏轨道电路中的局部电源信号,通过2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元的测量结果便可得到轨道电源与局部电源的失调角,实现一机多用,方便可靠;
(2)本发明数字轨道电路信号获取单元中设置带通滤波器,50Hz相敏轨道电路信号获取单元设置低通滤波器,从而对获取的轨道电路信号进行滤波,使得后续处理器处理结果更加准确可靠;
(3)本发明测试解码盒与手持终端通过无线模块(如蓝牙)进行连接,测试时,测试解码盒与待测试的轨道电路连接,测试人员可在不远处通过手持终端即可获取测量结果,操作方便;
(4)本发明设置声光报警器可以在第一时间得到故障并进行处理。
附图说明
图1为本发明手持式轨道电路测试装置的结构示意框图;
图2为本发明手持式轨道电路测试装置中的测试解码盒的具体组成结构框图。
图中0为轨道电路,1为测试解码盒,2为手持终端,3为无线模块,01为数字轨道电路,02为50Hz相敏轨道电路,11为A/D转换器,12为处理器,13为第一信号获取电路,14为带通滤波器,15为第二信号获取电路,16为低通滤波器,17为自动量程转换器,18为电源管理单元。
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和2所示,一种手持式轨道电路测试装置,包括用于轨道电路0测量信号获取和解码的测试解码盒1以及用于展示测量结果的手持终端2。轨道电路包括为数字轨道电路01和50Hz相敏轨道电路02。
测试解码盒1通过无线模块3连接手持终端2,无线模块3包括蓝牙模块,测试解码盒1包括1路数字轨道电路信号获取单元、2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元以及用于对轨道电路信号进行解码得到对应的电压、电流、频率及编码信息的处理器12,数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元输出端均通过A/D转换器11连接至处理器12,处理器12为DSP处理器。
数字轨道电路信号获取单元包括用于获取待检测的数字轨道电路信号的第一信号获取电路13以及用于信号滤波的带通滤波器14,第一信号获取电路13和带通滤波器14依次连接,带通滤波器14输出端通过A/D转换器11连接至处理器12。带通滤波器14,具体参数设计如下:
采样频率(Fs):68000;
带通滤波器14的下过渡带的参数:Fstop1=8kHz;Fpass1=9KHz;
带通滤波器14的上过渡带的参数:Fstop2=18kHz;Fpass2=17kHz;
通带波纹不超过0.2dB,阻带衰减不小于60dB。
50Hz相敏轨道电路信号测量单元包括用于获取待检测的50Hz相敏轨道电路信号的第二信号获取电路15以及用于信号滤波的低通滤波器16,第二信号获取电路15和低通滤波器16依次连接,低通滤波器16输出端通过A/D转换器11连接至处理器12。低通滤波器16,具体参数设计如下:
采样率(Fs):1000;
低通滤波器16的过渡带参数:Fstop=100Hz;Fpass=50Hz;
通带波纹不超过0.01dB,阻带衰减不小于60dB。
上述第一信号获取电路13和第二信号获取电路15均为现有的电压波形录取电路,用于获取采集点的电压波形,采集的电压波形经带通滤波器14或低通滤波器16进行滤波后发送至处理器12,处理器12对电压波形进行分析。
数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元还包括自动量程转换器17,自动量程转换器17连接处理器12,当测量不同大小的信号时,处理器12控制自动量程转换器17转换至不同的档位。自动量程转换器17包括3档,分别是2.5V档、25V档和200V档。
手持终端2设有用于在测量结果超限时进行报警的声光报警器。
处理器12连接有电源管理单元18,电源管理单元18控制锂电的充电并升压输出到5V,5V再转换为3.3V、1.2V供系统使用。通过电源管理单元18或处理器12检测按键按下的时间长短,可实现设备的自动待机与关机,达到省电的效果。
A/D转换器11采用4通道、12位并行、高速单电源供电的AD7934-6芯片。1路数字轨道电路信号获取单元和2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取到轨道电路信号后进入A/D转换器113个输入通道。第4路A/D转换通道用于电池电量检测。
DSP处理器选用ADSP-21479,控制A/D转换过程,通过并口读取A/D采样的数据,同时进行软件滤波、工频信号轨道电源检测、局部电源电压、电流大小检测及轨道电源、局部电源相位差检测、数字轨道电路FSK信号解码。DSP处理器与蓝牙模块之间通过UART口连接,手持终端2的控制指令由蓝牙模块接收并传递给DSP处理器,DSP处理器的解码数据由蓝牙模块传送到手持终端2。
本发明手持式轨道电路测试装置的工作原理如下:
当需要测试数字轨道电路01或50Hz相敏轨道电路02的信号电压、频率大小时,把数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元的表棒接到对应的轨道电路的测试点上,采集接收到的电压信号;当需要测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路的信号电流大小时,把电流钳钳在轨道棒线上,采集电流钳输出的电压信号。
对采集到的轨道电路信号进行滤波,A/D采样,用DSP信号处理器12对采样数据进行算法处理,解码出轨道电路信号的电压、电流、频率及编码信息,通过蓝牙模块送至手持终端2进行数据再次解码分析,最终在手持操作终端显示出当前轨道电路信号的电压、电流、频率及编码信息,并根据参数设定值决定是否要报警。测试人员可依据测量到的信号参数判断该轨道电路的电路状况。
本发明手持式轨道电路测试装置还可测量50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角,50Hz相敏轨道电路02轨道电源信号作为一路输入,50Hz相敏轨道电路02局部电源信号作为一路输入,分别输入至2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元,2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别获取对应测试点的电压信号,并将电压波形提取出来,进而经过低通滤波器16滤除噪声后经A/D转换器11进行转换后输入至处理器12,处理器12完成相位差检测。相位差检测主要是计算两个工频信号之间的相位差。相关分析法可以对正弦信号的相位信息进行解调。对两个同频的正弦信号进行相关处理,利用正弦信号的相关性得到被检测信号的相位差。另外还有基于FFT运算的相位差计算。两种方法都有自己的优点及使用时的限制条件,其中相关算法效率较高,算法复杂度小,但相关算法要求必须去掉信号中的直流成分,并且信号的长度必须包含一个或多个完整的信号周期;基于FFT运算的相位差计算算法只要满足FFT运算的条件即可对信号无特殊的要求,但要进行FFT运算,算法复杂度较高。可以对这两种方法分别验证后选择一种合适的算法。
综上,一种手持式轨道电路测试方法,采用上述手持式轨道电路测试装置进行测试,所述的测试方法包括:
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电压和频率时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对信号波形进行处理得到信号电压和频率;
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电流时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元通过电流钳接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取电流钳输出的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到信号电流;
当测试50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角时,将2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别连接至50Hz相敏轨道电路轨道电源信号测试点以及50Hz相敏轨道电路局部电源信号测试点,50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角。

Claims (8)

1.一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,该装置包括用于轨道电路测量信号获取和解码的测试解码盒(1)以及用于展示测量结果的手持终端(2),所述的测试解码盒(1)通过无线模块(3)连接所述的手持终端(2),所述的测试解码盒(1)包括1路数字轨道电路信号获取单元、2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元以及用于对轨道电路信号进行解码得到对应的电压、电流、频率及编码信息的处理器(12),所述的数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元输出端均通过A/D转换器(11)连接至所述的处理器(12)。
2.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的数字轨道电路信号获取单元包括用于获取待检测的数字轨道电路信号的第一信号获取电路(13)以及用于信号滤波的带通滤波器(14),所述的第一信号获取电路(13)和带通滤波器(14)依次连接,带通滤波器(14)输出端通过A/D转换器(11)连接至处理器(12)。
3.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的50Hz相敏轨道电路信号测量单元包括用于获取待检测的50Hz相敏轨道电路信号的第二信号获取电路(15)以及用于信号滤波的低通滤波器(16),所述的第二信号获取电路(15)和低通滤波器(16)依次连接,低通滤波器(16)输出端通过A/D转换器(11)连接至处理器(12)。
4.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的数字轨道电路信号获取单元和50Hz相敏轨道电路信号获取单元还包括自动量程转换器(17),所述的自动量程转换器(17)连接所述的处理器(12),当测量不同大小的信号时,处理器(12)控制自动量程转换器(17)转换至不同的档位。
5.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的无线模块(3)包括蓝牙模块。
6.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的手持终端(2)设有用于在测量结果超限时进行报警的声光报警器。
7.根据权利要求1所述的一种手持式轨道电路测试装置,其特征在于,所述的处理器(12)为DSP处理器。
8.一种手持式轨道电路测试方法,其特征在于,采用如权利要求1~7任意一项所述的手持式轨道电路测试装置进行测试,所述的测试方法包括:
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电压和频率时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对信号波形进行处理得到信号电压和频率;
当测试数字轨道电路或50Hz相敏轨道电路中信号电流时,将对应的数字轨道电路信号获取单元或其中一路50Hz相敏轨道电路信号获取单元通过电流钳接至轨道电路的待测点,数字轨道电路信号获取单元或50Hz相敏轨道电路信号获取单元获取电流钳输出的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到信号电流;
当测试50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角时,将2路50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别连接至50Hz相敏轨道电路轨道电源信号测试点以及50Hz相敏轨道电路局部电源信号测试点,50Hz相敏轨道电路信号获取单元分别获取对应的电压信号波形并滤波,A/D采样器对滤波后的电压信号波形进行采样并发送至处理器,处理器对电压信号波形进行处理得到50Hz相敏轨道电路轨道电源与局部电源的失调角。
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