CN109572750A - 自适应计轴设备及自适应计轴系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应计轴设备及自适应计轴系统，其包括：室外设备，其包括两个车轮传感器和两个电缆终端盒，每一个车轮传感器对应连接一个电缆终端盒，一个车轮传感器设置于轨道区段的一端，另一个车轮传感器设置于轨道区段的另一端；室内设备，其包括两个放大板、一计轴板和一输入输出板，每一个放大板对应连接一个电缆终端盒，每一个放大板通过主CAN总线分别与计轴板连接，计轴板与输入输出板连接。本发明放大板与计轴板之间通过主CAN总线通信连接，因此，无需过多的信号线，从而降低了生产以及维护成本，以及提升了生产以及维护速率。

Description

自适应计轴设备及自适应计轴系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种自适应计轴设备及自适应计轴系统。

背景技术

随着城镇化进程，城市规模越来越大，城市内交通问题日益突出，越来越多的人们选择公共交通工具出行。有轨电车由于建设成本相对于地铁更加便宜，建设周期也比地铁短，且运载量大，逐渐成为解决城市公共交通的重要工具。

有轨电车的运行环境与地铁、铁路不相同，地铁、铁路的火车具有专用路权，其它社会车辆无法进入到其运行的钢轨区域的；而有轨电车运行的部分行车区域，需要与社会车辆(汽车等)共同使用，在这些区域内设置轨道电路或计轴传感器，使轨道电路或计轴系统给有轨电车给出有效的行车信号。但是，现有的计轴系统板卡的端口之间通信都是采用信号线，因此，信号线数量多，从而存在生产以及维护速率慢且成本高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自适应计轴设备及自适应计轴系统，以解决现有的计轴系统板卡之间通信用的信号线多，从而存在生产以及维护速率慢且成本高等技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应计轴设备，其包括：

室外设备，其包括两个车轮传感器和两个电缆终端盒，每一个车轮传感器对应连接一个电缆终端盒，一个车轮传感器设置于轨道区段的一端，另一个车轮传感器设置于轨道区段的另一端，每一个车轮传感器获取一组轮轴信息；

室内设备，其包括两个放大板、一计轴板和一输入输出板，每一个放大板对应连接一个电缆终端盒，每一个放大板通过主CAN总线分别与计轴板连接，计轴板与输入输出板连接，计轴板接收两组轮轴信息并比较两组轮轴信息，若匹配，则控制输入输出板输出空闲指令，若不匹配，则控制输入输出板输出占用指令。

作为本发明的进一步改进，室内设备还包括：

监测板，其一端通过辅CAN总线与计轴板连接，另一端与外部监测设备连接，监测板接收计轴板采集的状态信息和/或故障信息、输出显示以及存储状态信息和/或故障信息、以及接收到故障信息时，控制自适应计轴设备进入非工作状态。

作为本发明的进一步改进，室内设备还包括：

电源板，其一端外接市电，另一端与监测板连接。

作为本发明的进一步改进，每一个车轮传感器包括两个感应单元，放大板包括：

两个放大电路，每一个放大电路对应连接一个感应单元；

两个第一微控制器，每一个第一微控制器一端分别与两个放大电路连接，另一端通过主CAN总线与计轴板连接。

作为本发明的进一步改进，计轴板包括：

两个第二微控制器，每一个第二微控制器通过辅CAN总线与监测板连接，每一个第二微控制器通过主CAN总线与放大板连接；

两个轴信息显示器，每一个轴信息显示器对应连接一个第二微控制器；

第一缓冲器，其一端与输入输出板的采集输入端连接，另一端分别与两个第二微控制器连接；

选择器，其一端与输入输出板的采集输出端连接，另一端分别与两个第二微控制器连接。

作为本发明的进一步改进，监测板包括：

第三微控制器，其一端通过辅CAN总线与计轴板连接，另一端通过RS232、RS422或RJ45接口与外部监测设备连接；

存储器件，其与第三微控制器连接；

第一状态显示器件，其与第三微控制器连接；

故障继电器驱动电路，其与第三微控制器连接。

作为本发明的进一步改进，输入输出板包括：

采集输入电路，其与外部继电器接点连接；

第二缓冲器，其一端与采集输入电路，另一端与计轴板连接；

输出驱动电路，其一端与计轴板连接，另一端与外部执行继电器连接。

作为本发明的进一步改进：采集输入电路，用于接收到采集使能第一电信号时，外部继电器接点导通，并采集到第二电信号的采集信号，获得负逻辑的回采信息，第一电信号与第二电信号的电性相反；

采集输入电路，用于接收到采集禁用第二电信号时，外部继电器接点导通，并采集到第二电信号的采集信号，获得正逻辑的回采信息；

计轴板，用于根据正逻辑与取反后的负逻辑进行与操作，并根据与操作结果，判断信号采集是否正常。

作为本发明的进一步改进：输出驱动电路，用于接收到预设固定频率的脉冲信号时，驱动外部执行继电器，且接收到其他电信号，不会驱动外部执行继电器。

为了解决上述问题，本发明提供了一种自适应计轴系统，其包括至少两个上述的自适应计轴设备，每一个自适应计轴设备还包括：

通信板，其与自适应计轴设备的计轴板连接，通信板接收计轴板的轮轴信息和状态信息，并对轮轴信息和状态信息进行编码得到编码后信息；

站间传输设备，其与相邻自适应计轴设备的站间传输设备连接，站间传输设备用于将编码后信息传输至相邻自适应计轴设备的站间传输设备。

作为本发明的进一步改进，通信板包括：

两个第四微控制器，每一个第四微控制器一端通过主CAN总线与计轴板连接，另一端通过串行接口与站间传输设备连接；

两个第二状态显示器，每一个第二状态显示器对应连接一个第四微控制器。

与现有技术相比，本发明放大板与计轴板之间通过主CAN总线通信连接，因此，无需过多的信号线，从而降低了生产以及维护成本，以及提升了生产以及维护速率。

附图说明

图1为本发明自适应计轴设备一个实施例的硬件组成框图；

图2为本发明自适应计轴设备中放大板一个实施例的硬件组成框图；

图3为本发明自适应计轴设备中计轴板一个实施例的硬件组成框图；

图4为本发明自适应计轴设备中监测板一个实施例的硬件组成框图；

图5为本发明自适应计轴设备中输入输出板一个实施例的硬件组成框图；

图6为本发明自适应计轴设备中输入输出板一个实施例的电路原理框图；

图7为本发明自适应计轴系统一个实施例的硬件组成框图；

图8为本发明自适应计轴系统中通信板一个实施例的硬件组成框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1展示了本发明自适应计轴设备的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该自适应计轴设备包括室外设备1和室内设备2。

其中，室外设备1包括两个车轮传感器10和两个电缆终端盒11，每一个车轮传感器10对应连接一个电缆终端盒11，一个车轮传感器10设置于轨道区段的一端，另一个车轮传感器10设置于轨道区段的另一端，每一个车轮传感器10获取一组轮轴信息，其中，每一个车轮传感器10包括两个感应单元100。

室内设备2包括两个放大板20、一计轴板21、一输入输出板22、一监测板23和一电源板24，每一个放大板20通过计轴电缆对应连接一个电缆终端盒11，每一个放大板20通过主CAN总线分别与计轴板21连接，计轴板21与输入输出板22连接；计轴板21接收两组轮轴信息并比较两组轮轴信息，若匹配，则控制输入输出板22输出空闲指令，若不匹配，则控制输入输出板22输出占用指令。

进一步地，监测板23一端通过辅CAN总线与计轴板21连接，另一端与外部监测设备连接；监测板23接收计轴板21采集的状态信息和/或故障信息、输出显示以及存储状态信息和/或故障信息、以及接收到故障信息时，控制自适应计轴设备进入非工作状态。控制进入非工作状态是指进入设备配置状态，此时设备不能工作，监控板具有配置功能，即配置传感器和区段的关联关系。

进一步地，电源板24，其一端外接市电，另一端与监测板23连接。

本实施例中的放大板20与计轴板21之间通过主CAN总线通信连接，与此同时，监测板23与计轴板21之间通过辅CAN总线通信连接，因此，无需过多的信号线，从而降低了生产以及维护成本，以及提升了生产以及维护速率。

参见图1，应用上述实施例描述的自适应计轴设备给出有效的行车信号时，首先，一个车轮传感器10获取第一轮轴信息，并经与之对应的放大板20传输至计轴板21，另一个车轮传感器10获取第二轮轴信息，并经与之对应的放大器传输至计轴板21，其次，计轴板21比较第一轮轴信息与第二轮轴信息，若第一轮轴信息与第二轮轴信息匹配时，则生成空闲提示，若第一轮轴信息与第二轮轴信息不匹配，则生成占用提示，最后，计轴板21将该空闲提示或占用提示发送至输入输出板22，并经输入输出板22的采集输出端输出，以供监控者获知该轨道区段是否有车，具体地，若输入输出板22的采集输出端输出占用提示，则说明该轨道区段内有车，若输入输出板22的采集输出端输出空闲提示，则说明给该轨道区段内没车。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图2，放大板20包括两个放大电路200和两个第一微控制器201。其中，每一个放大电路200对应连接一个感应单元100；每一个第一微控制器201一端分别与两个放大电路200连接，另一端通过主CAN总线与计轴板21连接。

本实施例中的放大板20可以对车轮传感器10、车轮传感器10与放大板20之间的信息传输通道、以及放大板20自身进行故障检测，并将该故障检测获取到的信息以数据形式传送至计轴板21，以供计轴板21进行分析处理。此外，本实施例中的放大板20可以将轮轴信息、车轮传感器10的状态信息以及放大板20自身的状态信息以数据形式传输至计轴板21，以供计轴板21实时获取状态信息。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，该计轴板21包括两个第二微控制器210、两个轴信息显示器211、一第一缓冲器212和一选择器213。

其中，每一个第二微控制器210通过辅CAN总线与监测板23连接，每一个第二微控制器210通过主CAN总线与放大板20连接；每一个轴信息显示器211对应连接一个第二微控制器210；第一缓冲器212一端与输入输出板22的采集输入端连接，另一端分别与两个第二微控制器210连接；选择器213一端与输入输出板22的采集输出端连接，另一端分别与两个第二微控制器210连接。

在本实施例中，当计轴板21的第二微控制器210接收到从输入输出板22的采集输入端输入的负零控制指令时，将轨道区段从占用状态转换为空闲状态。此外，计轴板21接收到的状态信息通过辅CAN总线传输至监测板23，以供进行状态信号和监测。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图4，监测板23包括第三微控制器230、存储器件231、第一状态显示器件232和故障继电器驱动电路233。

其中，第三微控制器230一端通过辅CAN总线与计轴板21连接，另一端通过RS232、RS422或RJ45接口与外部监测设备连接；存储器件231与第三微控制器230连接；第一状态显示器件232与第三微控制器230连接；故障继电器驱动电路233与第三微控制器230连接。

在本实施例中，第三微控制器230通过辅CAN总线获取计轴板21以及由计轴板21采集的状态或故障信息，并通过存储器件231将状态或故障信息进行存储，以供维护人员根据该状态或故障信息快速确认出现故障的器件。进一步地，通过故障继电器GZJ1和GZJ2的前接点串联链路给故障报警继电器GZJ提供励磁通路。自适应计轴设备无故障时GZJ吸起；自适应计轴设备有故障时GZJ落下。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图5，输入输出板22包括采至少一个集输入电路220、两个第二缓冲器221和两个输出驱动电路222。

其中，采集输入电路220与外部继电器(外部继电器包括轨道继电器)接点连接；第二缓冲器221一端与采集输入电路220，另一端与计轴板21连接；输出驱动电路222一端与计轴板21连接，另一端分别与驱动继电器QGJ1和QFJ2连接，用于分别驱动两个继电器工作，驱动继电器QGJ1和QFJ2各自有一个接点用于连接轨道继电器QGJ的KZ和KF端，防止轨道继电器QGJ的KZ和KF外部混线，输出异常的空闲提示信息。

1、安全采集输入电路原理

参见图6，当第二微控制器210输入低电平，且继电器接点导通，有高电平的信号输入时，采集输入电路220的回采信息为低电平，此为负逻辑；当第二微控制器210输入高电平，且继电器接点导通，有高电平的信号输入时，采集输入电路220的回采信息为高电平，此为正逻辑。计轴板21将采集到的正逻辑信号和取反后的负逻辑信号进行与操作，当结果为1(为真)时，判断为外部继电器有信号输入，当结果为0(为假)时，则判断为外部继电器没有信号输入，或采集输入电路出现故障。

本实施例通过双重电信号确认采集输入电路是否正常，避免了单一电信号确认时，由于短路或其他原因造成的判断失误等现象，从而提升了信号采集的安全性能。

2、安全输出电路原理

参见图6，第二微控制器210输出固定频率的脉冲信号驱动负压电路，以产生12V的负压来驱动输出驱动电路222的执行继电器。当CPU软件异常或输出电路发生故障时导致输出的脉冲信号频率发生改变，以及CPU故障或输出电路发生故障时，导致输出信号固定为高电平状态或低电平状态，均无法驱动输出驱动电路222的执行继电器，以保证执行继电器动作的安全性。

图7展示了本发明自适应计轴系统的一个实施例。在本实施例中，如图7所示，自适应计轴系统包括至少两个上述实施例描述的自适应计轴设备。

为了更加详细说明本发明的技术方案，以两个自适应计轴设备为例，对本案进行示例性说明。

参见图7，该自适应计轴系统包括两个自适应计轴设备，一个自适应计轴设备用于设置于甲站，另一个自适应计轴设备设置于乙站。每一个自适应计轴设备包括：

车轮传感器10，车轮传感器10获取一组轮轴信息。

电缆终端盒11，车轮传感器10对应连接电缆终端盒11。

放大板20，其一端通过计轴电缆对应连接一个电缆终端盒11，另一端通过主CAN总线与计轴板21连接。

计轴板21，其一端通过主CAN总线与通信板30连接，另一端通过辅CAN总线与监测板23连接。

输入输出板22，其与计轴板21连接。

监测板23，其一端通过辅CAN总线与计轴板21连接，另一端与外部监测设备连接。

电源板24，其一端外接市电，另一端与监测板23连接。

通信板30，其与自身自适应计轴设备的通信板30连接。

站间传输设备31，其与相邻自适应计轴设备的站间传输设备31连接。

需要说明的是，本实施例中的站间传输设备31可以为光猫。

参见图1，应用上述实施例描述的自适应计轴系统给出甲站与乙站之间有效的行车信号时，首先，甲站的一个车轮传感器10获取第一轮轴信息，并经与之对应的放大板20传输至计轴板21，乙站的一个车轮传感器10获取第二轮轴信息，并经与之对应的放大器20传输至计轴板21，该计轴板21将该第二轮轴信息传输至通信板30进行编码后，经站间传输设备31传输至甲站的站间传输设备31，并将甲站的通信板30对编码后信息进行解码后，传输至甲站的计轴板21；其次，甲站的计轴板21比较第一轮轴信息与第二轮轴信息，若第一轮轴信息与第二轮轴信息匹配时，则生成空闲提示，若第一轮轴信息与第二轮轴信息不匹配，则生成占用提示，最后，甲站的计轴板21将该空闲提示或占用提示发送至输入输出板22，并经输入输出板22的采集输出端输出，以供监控者获知该甲站与乙站这一区段是否有车，具体地，若输入输出板22的采集输出端输出占用提示，则说明该甲站与乙站这一区段内有车，若输入输出板22的采集输出端输出空闲提示，则说明给该甲站与乙站这一区段内没车。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图8，通信板30包括：

两个第四微控制器300，每一个第四微控制器300一端通过主CAN总线与计轴板21连接，另一端通过串行接口与站间传输设备31连接；

两个第二状态显示器301，每一个第二状态显示器301对应连接一个第四微控制器300。

在本实施例中，该第四微控制器300接收计轴板301的轮轴信息和状态信息，并对轮轴信息和状态信息进行编码得到编码后信息，并将该编码后信息传输至相邻自适应计轴设备的站间传输设备31。

本实施例在传输之前，对轮轴信息和状态信息进行编码，缩减了数据传输量，从而提升了数据传输速率。

以上对发明的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本发明并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种自适应计轴设备，其特征在于，其包括：

室外设备，其包括两个车轮传感器和两个电缆终端盒，每一个车轮传感器对应连接一个电缆终端盒，一个车轮传感器设置于轨道区段的一端，另一个车轮传感器设置于轨道区段的另一端，每一个车轮传感器获取一组轮轴信息；

室内设备，其包括两个放大板、一计轴板和一输入输出板，每一个放大板对应连接一个电缆终端盒，每一个放大板通过主CAN总线分别与所述计轴板连接，所述计轴板与所述输入输出板连接，所述计轴板接收两组轮轴信息并比较所述两组轮轴信息，若匹配，则控制所述输入输出板输出空闲指令，若不匹配，则控制所述输入输出板输出占用指令。

2.根据权利要求1所述的自适应计轴设备，其特征在于，所述室内设备还包括：

监测板，其一端通过辅CAN总线与所述计轴板连接，另一端与外部监测设备连接，所述监测板接收所述计轴板采集的状态信息和/或故障信息、输出显示以及存储所述状态信息和/或所述故障信息、以及接收到所述故障信息时，控制自适应计轴设备进入非工作状态。

3.根据权利要求1所述的自适应计轴设备，其特征在于，每一个车轮传感器包括两个感应单元，所述放大板包括：

两个放大电路，每一个放大电路对应连接一个感应单元；

两个第一微控制器，每一个第一微控制器一端分别与所述两个放大电路连接，另一端通过所述主CAN总线与所述计轴板连接。

4.根据权利要求2所述的自适应计轴设备，其特征在于，所述计轴板包括：

两个第二微控制器，每一个第二微控制器通过所述辅CAN总线与所述监测板连接，每一个第二微控制器通过所述主CAN总线与所述放大板连接；

两个轴信息显示器，每一个轴信息显示器对应连接一个第二微控制器；

第一缓冲器，其一端与所述输入输出板的采集输入端连接，另一端分别与所述两个第二微控制器连接；

选择器，其一端与所述输入输出板的采集输出端连接，另一端分别与所述两个第二微控制器连接。

5.根据权利要求2所述的自适应计轴设备，其特征在于，所述监测板包括：

第三微控制器，其一端通过所述辅CAN总线与所述计轴板连接，另一端通过RS232、RS422或RJ45接口与所述外部监测设备连接；

存储器件，其与所述第三微控制器连接；

第一状态显示器件，其与所述第三微控制器连接；

故障继电器驱动电路，其与所述第三微控制器连接。

6.根据权利要求1所述的自适应计轴设备，其特征在于，所述输入输出板包括：

采集输入电路，其与外部继电器接点连接；

第二缓冲器，其一端与所述采集输入电路，另一端与所述计轴板连接；

输出驱动电路，其一端与所述计轴板连接，另一端与外部执行继电器连接。

7.根据权利要求6所述的自适应计轴设备，其特征在于：

所述采集输入电路，用于接收到采集使能第一电信号时，所述外部继电器接点导通，并采集到第二电信号的采集信号，获得负逻辑的回采信息，所述第一电信号与所述第二电信号的电性相反；

所述采集输入电路，用于接收到采集禁用第二电信号时，所述外部继电器接点导通，并采集到第二电信号的采集信号，获得正逻辑的回采信息；

所述计轴板，用于根据所述正逻辑与取反后的负逻辑进行与操作，并根据与操作结果，判断信号采集是否正常。

8.根据权利要求6所述的自适应计轴设备，其特征在于：

所述输出驱动电路，用于接收到预设固定频率的脉冲信号时，驱动所述外部执行继电器，且接收到其他电信号，不会驱动所述外部执行继电器。

9.一种自适应计轴系统，其特征在于，其包括至少两个权利要求1-8之一所述的自适应计轴设备，每一个自适应计轴设备还包括：

通信板，其与所述自适应计轴设备的计轴板连接，所述通信板接收所述计轴板的轮轴信息和状态信息，并对所述轮轴信息和所述状态信息进行编码得到编码后信息；

站间传输设备，其与相邻自适应计轴设备的站间传输设备连接，所述站间传输设备用于将所述编码后信息传输至所述相邻自适应计轴设备的站间传输设备。

10.根据权利要求9所述的自适应计轴系统，其特征在于，所述通信板包括：

两个第四微控制器，每一个第四微控制器一端通过主CAN总线与所述计轴板连接，另一端通过串行接口与所述站间传输设备连接；

两个第二状态显示器，每一个第二状态显示器对应连接一个第四微控制器。