CN109572751A - 模块化计轴设备及模块化计轴系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化计轴设备及模块化计轴系统，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；计轴主机，其包括采集模块和主控模块，采集模块通过计轴电缆分别与两个电缆终端盒连接，采集模块通过主CAN总线和辅CAN总线与主控模块连接。本发明板卡模块化，从而降低了生产以及维护成本，以及缩小了计轴主机占用面积，更能满足用户小型化的需求。此外，采集模块与主控模块之间通过主CAN总线和辅CAN总线连接，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

模块化计轴设备及模块化计轴系统

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种模块化计轴设备及模块化计轴系统。

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，此外，现有的计轴系统板卡的数量多等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化计轴设备及模块化计轴系统，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，以及计轴系统板卡数量多等技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种模块化计轴设备，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；

计轴主机，其包括至少一个采集模块和至少一个主控模块，采集模块通过计轴电缆分别与两个电缆终端盒连接，采集模块通过主CAN总线和辅CAN总线与主控模块连接，主控模块接收两组轮轴信息并比较两组轮轴信息，若匹配，则输出空闲指令，若不匹配，则输出占用指令。

作为本发明的进一步改进，主控模块包括：

信息处理器，其通过主CAN总线和辅CAN总线与采集模块连接；

输入输出板，其与信息处理器连接。

作为本发明的进一步改进，信息处理器包括：

三个微控制器，每一个微控制器通过主CAN总线和辅CAN总线与采集模块连接，每一个微控制器的输入端与输入输出板的输入端连接；

三个安全输出电路，每一个微控制器对应连接一个安全输出电路，三个安全输出电路均与输入输出板的输出端连接。

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；

缓冲器，其一端与采集输入电路，另一端与信息处理器连接；

输出驱动电路，其一端与信息处理器连接，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；

信息处理器，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。

作为本发明的进一步改进，采集模块包括：

三个CPU，每一个CPU通过主CAN总线和辅CAN总线与主控模块连接；

六个模数转换电路，每一个CPU对应连接两个模数转换电路，每一个CPU对应连接的两个模数转换电路中的一个模数转换电路与一个车轮传感器连接，另一个模数转换电路与另一个车轮传感器连接。

作为本发明的进一步改进，采集模块还包括：

六个隔离器，每一个隔离器设置于一个模数转换电路与CPU之间。

作为本发明的进一步改进，计轴主机还包括：

监控板，其一端通过辅CAN总线与主控模块连接，另一端与外部监测设备连接，监测板接收主控模块采集的状态信息和/或故障信息、输出显示以及存储状态信息和/或所述故障信息、以及接收到故障信息时，控制模块化计轴设备进入非工作状态。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种模块化计轴系统，其包括至少两个上述的模块化计轴设备，每一个模块化计轴设备还包括：

站间传输设备，其与相邻模块化计轴设备的站间传输设备连接，站间传输设备用于将主控模块编码后的轮轴信息和状态信息传输至相邻模块化计轴设备的站间传输设备。

与现有技术相比，本发明的计轴主机的板卡模块化，减少了板卡的数量，从而降低了生产以及维护成本，以及缩小了计轴主机占用面积，更能满足用户小型化的需求。进一步地，本发明的采集模块与主控模块之间通过主CAN总线和辅CAN总线连接，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为本发明模块化计轴设备一个实施例的硬件组成框图；

图2为本发明模块化计轴设备中信息处理器一个实施例的硬件组成框图；

图3为本发明模块化计轴设备中输入输出板一个实施例的硬件组成框图；

图4为本发明模块化计轴设备中输入输出板一个实施例的电路原理框图；

图5为本发明模块化计轴设备中采集模块一个实施例的硬件组成框图；

图6为本发明模块化计轴系统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展示了本发明模块化计轴设备的一个实施例。在本实施例中，如图1所示，该模块化计轴设备包括室外设备1和计轴主机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。

计轴主机2包括至少一个采集模块20和至少一个主控模块21。

示例性地，以一个采集模块20和一个主控模块21为例对本案进行详细说明。

参见图1，采集模块20通过计轴电缆分别与两个电缆终端盒11连接，采集模块20通过主CAN总线和辅CAN总线与主控模块21连接，主控模块21接收两组轮轴信息并比较两组轮轴信息，若匹配，则输出空闲指令，若不匹配，则输出占用指令。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，计轴主机2还包括监控板(图中未示出)。

监控板一端通过辅CAN总线与主控模块21连接，另一端与外部监测设备连接，监测板接收主控模块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，控制模块化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。

在本实施例的基础上，其他实施例中，该主控模块21包括信息处理器210和输入输出板211。

其中，信息处理器210通过主CAN总线和辅CAN总线与采集模块20连接；输入输出板211与信息处理器210连接。

本实施例的计轴主机的板卡模块化，减少了板卡的数量，从而降低了生产以及维护成本，以及缩小了计轴主机占用面积，更能满足用户小型化的需求。进一步地，本发明的采集模块与主控模块之间通过主CAN总线和辅CAN总线连接，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模块化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，并经采集模块20传输至信息处理器210，另一个车轮传感器10获取第二轮轴信息，并经采集模块20传输至信息处理器210，其次，信息处理器210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，信息处理器210将该空闲提示或占用提示发送至输入输出板211，并经输入输出板211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，信息处理器210包括三个微控制器2100和三个安全输出电路2101。

其中，每一个微控制器2100通过主CAN总线和辅CAN总线与采集模块20连接，每一个微控制器2100的输入端与输入输出板211的输入端连接；每一个微控制器2100对应连接一个安全输出电路2101，三个安全输出电路2101均与输入输出板211的输出端连接。三套电路是采用三取二的方式，即同一个结果需要两套一样才输出正确结果，保证安全；三套里有任意两套结果一样则可正常工作，此为冗余设计。

在本实施例中，当信息处理器210的微控制器2100接收到从输入输出板211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。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图3，输入输出板211包括至少一个采集输入电路2110、两个缓冲器2111和两个输出驱动电路2112。

其中，采集输入电路2110与外部继电器接点连接(外部继电器是指轨道继电器)；每个缓冲器2111一端与采集输入电路2110，另一端与信息处理器210连接；每个驱动电路输出驱动电路2112一端与信息处理器210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，所述驱动继电器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4，当信息处理器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2110的回采信息为低电平，此为负逻辑；当信息处理器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2110的回采信息为高电平，此为正逻辑。信息处理器210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4，信息处理器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2112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2112的执行继电器，以保证执行继电器动作的安全性。

在上述实施例的基础上，其他实施例中，参见图5，采集模块20包括三个CPU200、六个模数转换电路201和六个隔离器202。三个CPU200采用三取二的方式，即同一个结果需要两个一样才输出正确结果，保证安全；三个里有任意两个结果一样则可正常工作，此为冗余设计。

其中，每一个CPU200通过主CAN总线和辅CAN总线与主控模块21连接；每一个CPU200对应连接两个模数转换电路201，每一个CPU200对应连接的两个模数转换电路201中的一个模数转换电路201与一个车轮传感器10连接，另一个模数转换电路201与另一个车轮传感器10连接。每一个隔离器202设置于一个模数转换电路201与CPU200之间。

在本实施例中，该采集模块20对车轮传感器10的模拟信号进行采集并进行滤波处理，从而提升了抗干扰性能。本实施例中的采集模块20可以对车轮传感器10、车轮传感器10与采集模块20之间的信息传输通道、以及采集模块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信息处理器210，以供计信息处理器210进行分析处理。

图6展示了本发明模块化计轴系统的一个实施例。在本实施例中，如图6所示，该模块化计轴系统包括至少两个上述实施例描述的模块化计轴设备。

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

参见图6，该模块化计轴系统包括两个模块化计轴设备，一个模块化计轴设备进行区段1、区段2以及区间a的检测，一个模块化计轴设备进行区间b以及区段3的检测。

具体的，第一个模块化计轴设备包括：

四个车轮传感器10，区段1为一分叉口，该分叉口包括主支、第一分支和第二分支，第一个车轮传感器(DSS1)10设置于第一分支上，第二个车轮传感器(DSS2)10设置于第二分支上，第三个车轮传感器(DSS3)10设置于该主支上，第四个车轮传感器(DSS4)10设置于主支上，且处于第三个车轮传感器(DSS3)10远离分叉口的一侧，每一个车轮传感器10获取一组轮轴信息。

四个电缆终端盒11，每一个车轮传感器10对应连接一个电缆终端盒11。

两个采集模块20，一个采集模块20分别与第一个车轮传感器(DSS1)10、第二个车轮传感器(DSS2)10连接，另一个采集模块20分别与第三个车轮传感器(DSS3)10、第四个车轮传感器(DSS4)10连接，每一个采集模块20用于获取轮轴信息，并对轮轴信息进行滤波处理，以提升抗干扰性能。

三个主控模块21，每一个主控模块21分别与两个采集模块20连接，其中，第一个主控模块21用于进行区段1的检测以及处理，第二个主控模块21用于进行区段2的检测以及处理，第三个主控模块21用于进行区段a的检测以及处理。

一个监控板，其一端分别与每一个主控模块21连接，另一端与外部监测设备连接，监测板接收主控模块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，控制模块化计轴设备进入非工作状态。

一个站间传输设备30，其与相邻模块化计轴设备的站间传输设备30连接，站间传输设备30用于将主控模块21编码后的轮轴信息和状态信息传输至相邻模块化计轴设备的站间传输设备30。

在本实施例中，该站间传输设备30可以为光猫。

1、第一个模块化计轴设备区段内应用的原理性说明

参见图6，应用上述实施例描述的模块化计轴系统给出区段1有效的行车信号时，首先，第一个车轮传感器(DSS1)10获取第一轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，第三个车轮传感器10(DSS3)获取第二轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，其次，主控模块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，若主控模块21输出占用提示，则说明该区段1的第一分支内有车，若主控模块21输出空闲提示，则说明给该区段1的第一分支内没车。

同理，主控模块21通过第二个车轮传感器(DSS2)10与第三个车轮传感器(DSS3)10的轮轴信息，可以获知该区段1的第二分支内是否有车通行。此外，主控模块21通过第三个车轮传感器(DSS3)10与第四个车轮传感器(DSS4)10的轮轴信息，可以获知该区段2是否有车通行。

进一步地，第二个模块化计轴设备包括：

四个车轮传感器10，区段3为一三叉口，该三叉口包括主支、第一分支、第二分支和第三分支，第一个车轮传感器(DSS5)10设置于主支，第二个车轮传感器(DSS6)10设置于第一分支上，第三个车轮传感器(DSS7)10设置于第二分支上，第四个车轮传感器(DSS8)10设置于第三分支上，每一个车轮传感器10获取一组轮轴信息。

四个电缆终端盒11，每一个车轮传感器10对应连接一个电缆终端盒11。

两个采集模块20，一个采集模块20分别与第一个车轮传感器(DSS5)10、第二个车轮传感器(DSS6)10连接，另一个采集模块20分别与第三个车轮传感器(DSS7)10、第四个车轮传感器(DSS8)10连接，每一个采集模块20用于获取轮轴信息，并对轮轴信息进行滤波处理，以提升抗干扰性能。

两个主控模块21，每一个主控模块21分别与两个采集模块20连接，其中，第一个主控模块21用于进行区段3的检测以及处理，第二个主控模块21用于进行区段b的检测以及处理。

一个监控板，其一端分别与每一个主控模块21连接，另一端与外部监测设备连接，监测板接收主控模块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，控制模块化计轴设备进入非工作状态。

一个站间传输设备30，其与相邻模块化计轴设备的站间传输设备30连接，站间传输设备30用于将主控模块21编码后的轮轴信息和状态信息传输至相邻模块化计轴设备的站间传输设备30。

在本实施例中，该站间传输设备30可以为光猫。

2、第二个模块化计轴设备区段内应用的原理性说明

参见图6，应用上述实施例描述的模块化计轴系统给出区段3有效的行车信号时，首先，第一个车轮传感器(DSS5)10获取第一轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，第二个车轮传感器10(DSS6)获取第二轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，其次，主控模块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，若主控模块21输出占用提示，则说明该区段3的第一分支内有车，若主控模块21输出空闲提示，则说明给该区段3的第一分支内没车。

同理，主控模块21通过第一个车轮传感器(DSS5)10与第三个车轮传感器(DSS7)10的轮轴信息，可以获知该区段1的第二分支内是否有车通行。此外，主控模块21通过第一个车轮传感器(DSS5)10与第四个车轮传感器(DSS8)10的轮轴信息，可以获知该区段3的第三分支内是否有车通行。

3、第一个模块化计轴设备和第二个模块化计轴设备区间应用的原理性说明

参见图6，应用上述实施例描述的模块化计轴系统给出区间a-b有效的行车信号时，首先，第一个车轮传感器(DSS4)10获取第一轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，第二个车轮传感器10(DSS5)获取第二轮轴信息，并经采集模块20传输至主控模块21，该主控模块21将第二轮轴信息编码后，经站间传输设备30传输至相邻的模块化计轴设备的站间传输设备30，该站间传输设备30将该编码后的轮轴信息传输至主控模块21。其次，该主控模块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，若主控模块21输出占用提示，则说明该区间a-b内有车，若主控模块21输出空闲提示，则说明给该区间a-b内没车。

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 (8)

1.一种模块化计轴设备，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所述轨道区段的另一端，每一个车轮传感器获取一组轮轴信息；

计轴主机，其包括至少一个采集模块和至少一个主控模块，所述采集模块通过计轴电缆分别与所述两个电缆终端盒连接，所述采集模块通过主CAN总线和辅CAN总线与所述主控模块连接，所述主控模块接收两组轮轴信息并比较所述两组轮轴信息，若匹配，则输出空闲指令，若不匹配，则输出占用指令。

2.根据权利要求1所述的模块化计轴设备，其特征在于，所述主控模块包括：

信息处理器，其通过所述主CAN总线和所述辅CAN总线与所述采集模块连接；

输入输出板，其与所述信息处理器连接。

3.根据权利要求2所述的模块化计轴设备，其特征在于，所述信息处理器包括：

三个微控制器，每一个微控制器通过所述主CAN总线和所述辅CAN总线与所述采集模块连接，每一个微控制器的输入端与所述输入输出板的输入端连接；

三个安全输出电路，每一个微控制器对应连接一个安全输出电路，所述三个安全输出电路均与所述输入输出板的输出端连接。

4.根据权利要求2所述的模块化计轴设备，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；

缓冲器，其一端与所述采集输入电路，另一端与所述信息处理器连接；

输出驱动电路，其一端与所述信息处理器连接，另一端与外部执行继电器连接。

5.根据权利要求1所述的模块化计轴设备，其特征在于，所述采集模块包括：

三个CPU，每一个CPU通过所述主CAN总线和所述辅CAN总线与所述主控模块连接；

六个模数转换电路，每一个CPU对应连接两个模数转换电路，每一个CPU对应连接的两个模数转换电路中的一个模数转换电路与一个车轮传感器连接，另一个模数转换电路与另一个车轮传感器连接。

6.根据权利要求5所述的模块化计轴设备，其特征在于，所述采集模块还包括：

六个隔离器，每一个隔离器设置于一个模数转换电路与所述CPU之间。

7.根据权利要求1所述的模块化计轴设备，其特征在于，所述计轴主机还包括：

监控板，其一端通过所述辅CAN总线与所述主控模块连接，另一端与外部监测设备连接，所述监测板接收所述主控模块采集的状态信息和/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，控制模块化计轴设备进入非工作状态。

8.一种模块化计轴系统，其特征在于，其包括至少两个权利要求1-7之一所述的模块化计轴设备，每一个模块化计轴设备还包括：

站间传输设备，其与相邻模块化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主控模块编码后的轮轴信息和状态信息传输至所述相邻模块化计轴设备的站间传输设备。