CN108075842A - 一种便携式btm检测仪 - 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,提取所需要的报文以及BTM状态信息发送给服务器；轨旁设备接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还能模拟发送FSK应答器报文信号；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，三者都安置于便携箱内。本发明通过可置于便携箱中带走的检测仪，能实现应答器激励信号检测、BTM天线到轨面距离的测量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，并通过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

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。

技术背景

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检测主 要是通过外观检查、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 指示灯显示状态等来检验应答器激励信号是否能成功激活应答器，不能对BTM天线发 射性能进行量化的评定，同时也不具备便携性。

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，将数据发送的地面设备进行分析，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.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；4. 测试系统比较庞大，不具备很好的便携性；5、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，可实现应答器激励信号 检测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。

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，主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到 钢轨轨面的距离，还能模拟发送FSK应答器报文信号；轨旁设备与BTM天线为无线通 信；

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，所述人机交互单元具备按键控制和显示功能。

本发明的技术效果：通过可置于便携箱中带走的检测仪，能实现应答器激励信号检 测、BTM天线到轨面距离的测量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是本发明便携式BTM检测仪的系统图

[2]图2是本发明轨旁设备的结构图

[3]图3是本发明车载设备的结构图

具体实施方式

图1展示了一种便携式BTM检测仪的系统图，包括轨旁设备、车载设备和手持设备。车载设备与BTM主机电连接；轨旁设备与BTM天线无线连接；轨旁设备、车载设 备均与手持设备无线连接。检测仪外部配置服务器以实现数据传输、数据存储、数据管 理、数据解析，同时用于与所述检测仪数据交互。

服务器用于从轨旁设备接收到信息进行数据管理、报告生成、数据存储等，可根据实际现场配置选用服务器的类型等，可额外架设服务器，此时只需安装服务器软件。而 手持设备发送服务器操作指令、获取服务器操作内容和将测试数据进行显示，如可通过 手持设备发送测试执行指令到服务器，手持设备可根据用户需要选用PC、PAD或者手 机等。

手持设备，用于报告生成、测试结果的显示。手持设备可仅包括便携式的设备，此时需安装客户端软件，此时手持设备选用便携设备作为客户端，与服务器进行通信，轨 旁设备与车载设备均与服务器进行通信；服务器软件和客户端软件均可安装在手持设备， 此时手持设备相当于服务器，可完成服务器的数据处理等功能，即服务器和手持设备可 为同一设备。

轨旁设备结构如图2，轨旁设备主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还能模拟发送FSK应答器报文信号；轨旁设备 与BTM天线接口为无线射频通信形式。轨旁无线通信模块实现与服务器的无线通信， 可为Wifi/4G通信模块。

包括定位装置、接收单元、高度测量单元、无线通信模块、处理单元、FSK调制单元、发射单元、人机交互单元和供电单元等。

其中定位装置包括轨旁固定支架和激光笔，采用便携式设计，实现轨旁设备的固定 和接收单元的定位功能。

其中接收单元为接收BTM天线发射的27.095MHz的应答器激励信号的天线。

其中高度测量单元主要实现BTM天线到钢轨轨面的垂直高度的测量，与信息处理单元为电连接，优选的采用测距传感器。

其中无线通信模块实现与手持设备的无线通信，可采用Wifi/4G等通信形式。

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。

其中处理单元可采用可编程逻辑器件和微处理器为核心芯片，对从天线接收到的应 答器激励信号进行测量和天线距钢轨轨面的高度值进行计算分析。

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、高度测量单元、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。

其中人机交互单元包括按键控制模块和LCD显示屏，实现测试功能的选择和测试结 果显示等。其中按键控制模块包括电源按键和功能选择按键。

车载设备结构如图3所示，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状态等信息发送给服务器；其根据BTM接口，可采用RS422通信形式、RS485 通信形式或CAN总线通信形式。

优选的，手持设备、轨旁设备和车载设备均可发送测试指令至服务器及显示测试结 果。

实施例一检测应答器激励信号及天线到钢轨平面的距离的配置方案

车载BTM设备的主要功能是产生激活应答器射频能量信号，接收并处理来自应答器的上行链路信号，BTM天线单元应通过产生磁场为应答器提供能量，如果BTM天线 的射频能量信号的发射水平过低，应答器可能不能被车载设备探测到，造成丢点，如果 射频能量信号发射水平太高，可能会引起串扰，根据subset036规范，BTM天线产生的 场强在相对于天线任何位置在应答器基准区域的磁通量均有定义。本检测仪在出厂前使 用标准BTM天线在标准实验室环境下进行标定，即标定在不同高度下检测仪检测到的 标准的场强值，形成高度能量标准表，在现场实际检测到的场强值与该标准表进行比对 分析，能定量判断BTM设备是否异常或者周围环境是否存在干扰等；同时，可以通过 同一BTM设备在不同历史时期同一高度场强值的变化，来监测BTM设备性能的变化；

另外，由于长期运营，机车轮对及钢轨均会存在不同程度磨损以及安装不当等原因， 车载BTM天线相对于轨道平面的距离会发生变化，所以测量BTM天线距轨道平面的高度，可以监测BTM天线到应答器的作用距离，而作用距离(静态位移)通常是集成商 或者设备商存在具体安装有明确需求的，目前的检测设备只能手动(如尺量)检测作用 距离，误差很大，而本发明可实现的自动的作用距离检测，误差<＝1mm，因而，可实现 方便检测天线的安装是否符合安装需求规定的静态位移。

执行应答器激励信号检测时，使用定位装置将轨旁设备的接收单元定位到天线的正 下方几何中心点，通过轨旁设备的人机交互单元或者手持设备发送测试指令，接收单元接收BTM天线发射的应答器激励信号，接收后进行整流滤波，后传输到处理单元，处 理单元进行测量；高度测量单元执行高度检测，同时将检测结果传输到处理单元；处理 单元将检测到的应答器激励信号大小和高度值及判定，结果显示到轨旁设备人机交互界 面或手持设备。在本实施例中，手持设备为可选的配置，车载设备可不用，说明如下：

配置一：仅使用轨旁设备执行检测。

使用时将轨旁设备放置在天线下方的钢轨上，使接收单元与BTM天线的几何中心对齐，通过操作轨旁设备执行测试，对接收到的BTM天线发射的应答器激励信号进行 测量；同时测量BTM天线到钢轨平面的高度；轨旁设备得到上述两个结果后进行定量 的判定，显示测试结果及状态。

配置二：同时使用轨旁设备、手持设备进行检测。

手持设备安装服务器软件，使用时将轨旁设备放置在天线下方的钢轨上，使接收单 元与BTM天线的几何中心对齐，轨旁设备与手持设备建立无线链接，通过操作轨旁设 备或者手持设备执行测试，对接收到的BTM天线发射的应答器激励信号进行测量；同 时测量BTM天线到钢轨平面的高度；轨旁设备得到上述两个结果后进行定量的判定， 显示测试结果及状态。同时将测试结果及状态上传至手持设备。

实施例二本申请实现的一种BTM天线发射的应答器激励信号检测方法，其步骤如下：

1)通过电源按键给轨旁设备上电，上电后轨旁设备进行上电自检；将轨旁设备放置 在天线下方的两根钢轨中间，使用激光笔对轨旁设备接收单元进行定位，使其定 位到BTM天线几何中心正下方；

2)配置服务器/手持设备，则与轨旁设备建立无线连接；

3)通过操作轨旁设备的人机交互或者手持设备执行测试，并设置测试人员信息、被 测BTM设备信息、被测机车信息等；接收单元接收到应答器激励信号后整流滤 波传输到处理单元，同时高度检测单元将检测到的高度值传输到处理单元。

4)处理单元将接收到的应答器激励信号和高度值进行数据分析和计算，并根据已配 置的高度能量标准表进行比较，定量判断测试结果。

5)测试结果通过轨旁设备的LCD屏进行显示。

6)若已与服务器/手持设备建立连接，则上传测试结果和数据上传至服务器。

其中步骤1)中上电自检，包括高度测量单元、无线通信模块、信息处理单元等

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。

其中步骤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，定位后检测天线即在BTM天线的几何中心

正下方。

其中步骤4)中的高度能量标准表为设备在出厂前使用标准BTM天线在标准实

验室环境下进行校准标定。

实施例三本申请实现的BTM接收发送报文闭环检测的方法，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)车载设备的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，通过手持设备/车载设备/轨旁设备显示测试结果。

其中步骤1)中上电自检，包括Wifi通信模块、信息处理单元的状态等，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。

其中步骤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；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，主要用于接收并测量BTM天线发送的射频能量大小、测量BTM天线到钢轨轨面的距离，还能模拟发送FSK应答器报文信号；轨旁设备与BTM天线为无线通信；

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所述的系统，其特征在于，轨旁设备包括定位装置、接收单元、高度测量单元、处理单元、无线通信模块、FSK调制单元、发射单元、人机交互单元、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。

3.如权利要求2所述的BTM检测仪，其特征在于，所述高度测量单元，能实现BTM天线到钢轨轨面的距离的测量，从而检测BTM天线到应答器的作用距离，优选地，高度测量单元采用测距传感器，与所述处理单元为电连接。

4.如权利要求1所述的BTM检测仪，其特征在于，在检测仪外部配置服务器以实现数据传输、数据存储、数据管理、数据解析，同时用于与所述检测仪数据交互；

所述服务器可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4所述的BTM检测仪，其特征在于，手持设备安装客户端软件，也可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、到轨面高度、应答器激励信号大小、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、供电单元和人机交互单元；

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检测仪与BTM主机接口连接及电平转换，软件部分主要为可配置的接口通信协议程序。

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，且接收单元、发射单元与BTM天线的几何中心对齐；2)车载设备与BTM主机有线连接；3)轨旁设备的接收单元接收到应答器激励信号后传输到处理单元，高度检测单元将检测到的高度值传输到处理单元；4)轨旁设备的处理单元将接收到的应答器激励信号和高度值进行数据分析和计算，并根据已配置的高度能量标准表进行比较，定量判断所述测试结果；5)所述测试结果可通过轨旁设备、车载设备或手持设备进行显示。