CN108075838B - 一种便携式btm检测仪和检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请的便携式BTM检测仪，包括车载设备、轨旁设备与手持设备，车载设备与BTM主机电连接；用于模拟列控车载设备发送信息给BTM主机；轨旁设备用于模拟发送FSK应答器报文信号，能模拟不同的FSK能量大小；手持设备用于报告生成、测试结果的显示；三者均与服务器之间采用无线通信，且均可发送测试指令及显示测试结果。轨旁、车载和手持设备，连接线及充电器都安置于便携箱内。本发明通过可置于便携箱中带走的检测仪，能实现模拟发射FSK报文信号且发射能量大小可调节及报文接收发送功能的闭环检测，并可实现组网通过BTM信息交互单元的配置，实现适配现有的各种BTM主机接口。极大地方便了现场应用。

Description

一种便携式BTM检测仪和检测方法

技术领域

本发明涉及铁路信号设备检测应用领域，具体涉及一种便携式BTM的检测仪和检测方法。

背景技术

应答器报文传输模块(BTM)主要是由BTM主机和BTM天线组成，主要完成的功能为通过BTM发射天线向地面应答器发射激活能量信号，并通过接收天线接收应答器发出的上行链路报文数据，将报文数据发送到车载列控设备，所以，BTM主机和天线异常的识别和诊断、定期维护和检测就显得尤为的重要。目前对于已安装在现场的BTM主机和天线的检修和维护主要还是通过外观检查、上电自检、或者操作人员使用应答器在BTM天线下发送报文后通过观察BTM指示灯显示状态等进行判断，不能对BTM主机和天线的主要功能和性能进行量化的评定，同时也不具备检测的完备性且均不具备便携性。

目前的BTM检测装置存在以下问题：1.需要从BTM主机与车载设备的接口(以下简称B接口)接收报文数据，此时要将B接口线缆断开，然后将检测设备通过有线方式接到B接口，将数据发送到地面设备进行分析，检测完成后，需要重新将BTM设备与车载设备线缆连接。这样的操作存在很大的安装风险，包括线缆连接错误、不牢固、损坏设备等；2.所有设备均集成在检测车内，现场实施检测时需要操作人员下到检修地沟内，对于操作人员会存在电磁辐射的问题，且会存在强电危险；3.发射的FSK报文信号，不能调整其发射的能量大小，即不能对BTM设备接收射频能量及解码的灵敏度进行充分的测量；4.不能实现设备组网，即测试结果不能自动备份到服务器或者互联网，不便于实现数据的存储和后续分析；5.测试系统比较庞大，不具备很好的便携性；6、还有的测量装置通过人为收缩固定装置来确定BTM天线中心点，发射天线通过人工定位，不能完全定位到BTM天线的几何中心点。

综上，在测试现场，需要提供一种便携式的BTM检测仪和方法，可实现报文闭环检测、模拟发射FSK报文信号且发射能量大小可调节、且除从B接口获取报文之外还可从其他的接口获取报文数据或状态信息、可实现组网，测试结果可自动上传到服务器或互联网。

发明内容

针对现有的技术问题，本申请提供一种便携式BTM检测仪，包括车载设备、轨旁设备与手持设备，

车载设备，车载设备与BTM主机电连接；主要用于模拟列控车载设备发送信息给BTM主机，实现与BTM主机的交互；实时接收BTM主机发送的信息并进行处理，提取所需要的报文以及BTM状态信息发送给服务器；优选的，车载设备根据BTM接口，采用RS422通信、RS485通信或CAN总线通信；

轨旁设备，主要用于模拟发送FSK应答器报文信号，其中包括模拟不同的FSK能量大小；轨旁设备与BTM天线无线连接；

手持设备，与服务器数据交互，其用于报告生成、测试结果的显示；

轨旁设备、车载设备与手持设备三者均与服务器之间采用无线通信，且均可发送测试指令及显示测试结果。

优选的，轨旁、车载和手持设备，连接线及充电器都集成或安置于便携箱内，

所述模拟不同的FSK能量大小等效于模拟不同的高度场景、不同的应答器组间距、应答器间距及列车车速下的应答器报文的发送。

本发明的技术效果：通过可置于便携箱中带走的检测仪，能实现模拟发射FSK报文信号且发射能量大小可调节以及报文接收发送功能的闭环检测，并可实现组网，测试结果可自动上传到服务器或互联网，同时，通过BTM信息交互单元的配置，实现适配现有的各种BTM主机接口。极大地方便了现场应用。

附图说明

[1]图1是本申请便携式BTM检测仪系统图

[2]图2是轨旁设备结构图

[3]图3是车载设备结构图

具体实施方式

如图1所示的检测仪系统图，执行报文闭环检测时，将轨旁设备固定在BTM天线的下方，轨旁设备接收到服务器发送的配置报文，或者轨旁设备存储的默认报文序列，调制放大后发送到BTM天线；车载设备根据不同的协议与BTM进行交互，将接收到数据进行解析后发送给服务器，服务器根据接收到的数据和发送的数据进行比对，同时对接收到的BTM自检状态信息进行判定，比对结果、判定结果和检测仪自检结果均可通过手持设备/车载设备/轨旁设备进行显示。

服务器用于发送测试指令到轨旁设备、接收手持设备的指令、接收检测结果数据进行运算分析、存储检测数据等。服务器可选用专用的服务器或者普通的PC等。所述服务器在执行报文闭环检测时，接收BTM发送数据，综合接收和发送的报文数据进行分析，定性判断BTM设备的功能和性能；可以根据手持设备的指令，生成测试报告，对每台BTM建立检修历史档案等。

手持设备可向服务器发送操作指令，显示检测结果，对检测结果以数据、图标、曲线等方式展示；可以通过客户端软件设置报文发送模式，包括设置列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数，发送循环次数、FSK能量大小等；可进行检测数据的查询、删除等功能，可设置测试执行基本信息，包括测试人员、工号、BTM型号、设备编号、机车车端、机车编号等。手持设备可选用个人PC/智能手机/PAD等便携式设备。服务器软件若安装在手持端，此时，手持设备等同于服务器和客户端。

其中BTM状态信息指的是BTM与车载交互的信息帧中的BTM设备自检的状态信息；轨旁设备和车载设备状态信息指的是检测仪自身的自检状态信息，包括通信接口状态信息、硬件电路自检信息、核心芯片的检测信息以及电池电量信息等。

车载BTM设备成功探测到应答器和正确的传输报文到车载列控设备为BTM设备的主要功能。BTM设备成功探测到应答器的能力表现为能成功接收到上行链路信号，BTM主机内部有基于电压表示的接收到的应答器场强门限，BTM在接收到上限链路场强低于门限值时不应该向列控车载设备发送收到的上行链路报文，接收到的场强高于门限时，应能进行正确解码，所以向BTM设备发送上行链路信号，调节发送的上行FSK信号强度，根据BTM设备能成功接收到上行链路信号并解码的FSK能量值来判断BTM设备性能是否下降，功能是否存在异常，可以更全面的检测BTM设备的性能。

轨旁设备，用于将接收到服务器发送的报文(用户可配置)或预存储的本地默认报文，调制成FSK信号发射出去，FSK信号能量大小可调；优选地，通过手持设备的客户端软件设置报文发送模式，包括设置列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数、发送循环次数、FSK能量大小等。轨旁设备与BTM天线为无线连接，传输射频信号；轨旁设备与服务器为无线连接，采用Wifi/4G等通信技术。

轨旁设备结构如图2，主要包括：定位装置、人机交互单元、发射单元、无线通信模块、供电单元、FSK调制单元、FSK放大单元和处理单元等。

其中定位装置，用于将轨旁设备定位到BTM天线的几何中心下方，包括轨旁固定支架和激光笔，固定支架采用便携式设计，可折叠，实现轨旁设备的固定和定位功能；激光笔用于与固定装置功能实现发射单元定位到BTM天线的正下方。

其中人机交互单元，包括按键选择(包括电源键及功能按键)和LCD显示功能。

其中发射单元为发送中心频率为4.23MHz的FSK信号的发射天线。

其中无线通信模块用于与服务器实现无线数据通信功能，可为Wifi/4G通信模块。

其中供电单元包括供电模块和电量监测模块；供电模块采用锂电池供电，无需外接电源，为激光笔、无线通信模块和处理单元等供电；电量监测模块实现电源电量的监测等。

其中FSK调制单元实现报文基带信号的调制，调制单元通过基带码控制电子门选择性导通输出上边频和下边频，实现FSK调制。

其中FSK放大单元为通过微处理器控制电子电位计阻值，实现输出幅度可调。

其中处理单元，可采用可编程逻辑器件和微处理器实现主要的计算控制和分析功能等。

车载设备结构如图3，包括无线通信模块、处理单元、BTM信息交互单元、人机交互单元和供电单元。

其中BTM信息交互单元，硬件部分(硬件接口)主要是实现测量设备与BTM主机的接口及电平转换(电连接及数据传输连接)，分为B接口(BTM主机与车载ATP通信接口)和T接口(测试接口)，B接口可为RS422通信形式和CAN总线形式，T接口为RS485通信形式；软件部分主要为可配置的接口通信协议程序，可根据实际BTM设备与ATP厂家(或与设备商协定)规定的协议进行定义，在执行检测时进行通信协议的配置选择，以实现通用性适配。BTM信息交互单元与BTM主机的通信接口连接，接收BTM设备发送的BTM状态信息，对BTM状态进行解析。

处理单元采用微处理器为核心芯片，为将接收的BTM数据进行解析，解析后的数据发送到无线通信模块。

供电单元包括供电模块和电量监测模块；供电模块采用锂电池供电，无需外接电源，为激光笔、无线通信模块和处理单元等供电；电量监测模块实现电源电量的监测等。

人机交互单元，包括按键选择(包括电源键及功能按键)和LCD显示功能。

实施例可调FSK能量大小的报文闭环检测方法

一种便携式BTM传输报文闭环检测方法，其步骤如下：

1)通过电源按键给轨旁设备上电，上电后设备进行上电自检；将轨旁设备放置在钢轨中间，使用激光笔将轨旁设备发射天线进行定位，使其定位到BTM天线几何中心正下方。

2)通过线缆将车载设备与BTM主机B接口连接，或将车载设备与BTM主机的T接口连接，车载设备上电，上电自检。

3)服务器与车载设备、轨旁设备建立无线通信后，进行测试选择，并设置测试人员信息、被测BTM设备信息、被测机车信息等；设置完成后选择要发送的报文信息已发送模式，其中发送模式包括设置列车速度、应答器组间距、应答器组内应答器个数，发送循环次数，发送的FSK能量大小等。

4)轨旁设备将报文信息调制成FSK信号后，根据设置的能量大小进行放大后通过发射单元发射到BTM天线。

5)车载BTM信息交互单元与BTM进行信息交互，接收到的报文信息和状态数据进行解析后发送到服务器。

6)服务器接收到车载设备报文和BTM状态数据，根据发送的报文进行比较和解析BTM自检状态，可通过手持设备/车载设备/轨旁设备中任一个显示测试结果。

其中步骤1)中上电自检，包括无线通信模块、处理单元的状态等的检测，以及各通信接口的检测，确认状态正常后才可执行后续测试，自检异常进行故障提示。步骤1)中将轨旁设备放置到钢轨的中间是指直接将轨旁设备架在钢轨中间，使用激光笔的光线进行横向的定位，定位后发射天线即在BTM天线的几何中心正下方。

以上内容仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种便携式BTM检测仪，包括车载设备、轨旁设备与手持设备，车载设备，车载设备与BTM主机电连接，主要用于模拟列控车载设备发送信息给BTM主机，实现与BTM主机的交互；实时接收BTM主机发送的信息并进行处理，提取所需要的报文以及BTM状态信息发送给服务器；其根据BTM接口，采用RS422通信、RS485通信或CAN总线通信；

轨旁设备，主要用于模拟发送FSK应答器报文信号，其中包括模拟不同的FSK能量大小；轨旁设备与BTM天线无线连接；所述模拟不同的FSK能量大小等效于模拟不同的从应答器到BTM天线的高度场景的应答器报文的发送；

手持设备，与服务器数据交互，其用于报告生成、测试结果的显示；

轨旁设备、车载设备与手持设备三者均与服务器之间采用无线通信；且均可发送测试指令及显示测试结果。

2.如权利要求1所述的检测仪，其特征在于，轨旁设备包括定位装置、处理单元、接收单元、无线通信模块、FSK调制单元、FSK放大单元、发射单元、人机交互单元和供电单元；

轨旁、车载和手持设备，连接线及充电器都集成或安置于便携箱内，所述人机交互单元具备按键控制和显示功能。

3.如权利要求2所述的BTM检测仪，其特征在于，FSK调制单元对报文基带信号进行FSK调制，调制后的频移信号经过FSK放大单元放大后从发射单元发出，从而能实现所述的模拟不同的FSK能量大小。

4.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，在检测仪外部建立所述服务器，实现数据传输、数据存储、数据管理、数据解析，同时用于与检测仪之间的数据交互；

所述服务器额外架设或利用已有的数据服务器，此时只需安装服务器软件。

5.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，所述手持设备安装客户端软件，也能同时安装服务器软件，此时手持设备相当于服务器，从而还能实现从轨旁设备和车载设备接收到的信息的数据解析、数据管理和数据存储。

6.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，所述测试结果包括BTM状态判定结果、不同FSK能量值下报文数据比对结果及测试仪自检状态。

7.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，车载设备包括无线通信模块、处理单元、BTM信息交互单元、供电电源和人机交互单元；无线通信模块与服务器之间数据交互；

其中BTM信息交互单元包括硬件部分和软件部分，硬件部分主要是实现测量设备与BTM主机接口及电平转换模块的连接，软件部分主要为可配置的通信协议接口程序。

8.一种使用如权利要求3所述的BTM检测仪的检测方法，该方法包括如下步骤：1)定位，实现轨旁设备固定在钢轨上，且发射单元与BTM天线的几何中心对齐；2)车载设备与BTM主机的有线连接；3)从手持设备进行报文发送模式设置，选择发送报文，轨旁设备接收到无线传输的报文，并进行FSK调制及放大，经发射天线发送给BTM天线；4)车载设备接收BTM主机信息，解析处理之后，传送给服务器；5)通过手持设备查看测试结果。

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