CN109581077A - 基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轨道交通接触网硬点检测领域，是一种基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统，系统包括射频信号接收系统A、射频信号接收系统B、射频信号处理系统；射频信号接收系统A安装在受电弓下方，射频信号接收系统B安装在检测车远离受电弓的一端，两路信号接收系统将射频信号传送至射频信号处理系统，射频信号处理系统滤除背景噪声后通过RMS检波器输出射频信号的强度信息，然后微处理器通过通讯接口将信息输出到检测车。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道交通接触网硬点检测系统，适用于轨道交通接触网硬点的检测。
背景技术
1810年英国工程师斯蒂芬森发明了火车，1876年中国有了第一条铁路，经过100余年的发展，当前中国铁路总里程达到近13万公里。随着中国城市化进程的加快，当前以北京、上海为首的城市正在大力发展城市轨道交通，轨道交通已经成为国民经济发展的重要支撑。
接触网是电气化轨道交通车辆的电力提供网络，由于接触网材质、施工等各方面原因可能造成接触网上存在硬点，由于硬点的存在，当轨道交通车辆行进到硬点处时就有可能造成受电弓的跳弓、脱弓和接触网的断网，同时因为跳弓的存在还会造成接触网的烧蚀，严重影响轨道交通车辆的正常运行。
当前监测接触网硬点的方式有三种：1、监测受电弓遇到硬点后的加速度，当受电弓遇到接触网硬点时就会发生跳弓，根据受电弓撞击硬点后跳弓的加速可以判断接触网硬点的大小；2、监测受电弓遇到硬点后所受压力，当受电弓遇到接触网的硬点时受电弓与接触网基础面会受到压力的冲击，通过监测受电弓所受压力的变化可以判断接触网硬点的大小；3、监测受电弓与接触网的拉弧发出的光，当受电弓遇到接触网硬点时就会发生跳弓，此时在接触网和受电弓之间会出现电弧，通过监测电弧光及电弧光强度的大小可以判断硬点的大小。
在以上的三种检测方法中，第1种和第2种由于当前加速度传感器和压力传感器采样频率都不是很高，假设当受电弓与接触网硬点接触时正好处于传感器两次采样中间，则采集到的数值误差将会非常大，且传感器器件必须安装在受电弓受电面附近，电磁干扰非常严重，这会造成器件寿命和精度的极大降低；第3种通过光传感器监测拉弧的方法可以减少电磁干扰的影响，但是由于是光学器件，尘土、雨雪对光学器件的精度和可使用性影响非常大，造成监测精度的极大降低。
电弧中包含丰富的射频频谱，且随着电弧强度的增加发射出的射频频率的功率越大，基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统正是通过接收受电弓接触到接触网硬点时出现的拉弧中的射频频率信号实现接触网硬点的检测，由于整个系统处理信号的时间在纳秒级，因此检测精度高、时效性好，且不受环境的影响。
发明内容
本发明涉及一种基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统。
本发明的技术方案为：基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统包括射频信号接收系统A、射频信号接收系统B、射频信号处理系统；其中射频信号接收系统A包括天线、带通滤波器、放大器，射频信号接收系统B包括天线、带通滤波器、放大器、反相器，射频信号处理系统包括合路器、放大器、RMS响应检波器、微处理器、通讯接口。
射频信号接收系统A安装在受电弓下方，射频信号接收系统B安装在检测车远离受电弓的一端，并将射频信号接收系统A、射频信号接收系统B通过屏蔽射频电缆连接至射频信号处理系统；射频信号接收系统A接收到射频信号后经过带通滤波器过滤掉非选择频段的射频信号，再经放大器放大后将射频信号传送给射频信号处理系统；射频信号接收系统B用于接收背景射频信号，例如其他无线通讯信号、雷电发出的射频信号以及其他射频信号，天线接收到射频信号后经滤波器滤出掉非选择频段的射频信号，再经放大器放大后传送给反相器将射频信号反相，然后将射频信号传送给射频信号处理系统；射频信号处理系统的合路器将射频信号接收系统A和射频信号接收系统B发送的射频信号相加，滤除掉背景干扰信号，然后将滤除掉背景干扰信号的受电弓与接触网拉弧射频信号传送给放大器，放大器将信号放大后发送给RMS响应检波器，RMS响应检波器输出检波信号及信号的强度值到微处理器，微处理器将信号强度值通过通讯接口发送给检测车。
附图说明
图1 系统模块图。
图2 射频信号接收系统A信号处理流程图。
图3 射频信号接收系统B信号初六流程图。
图4 射频信号处理系统信号处理流程图。
图中，（1）射频信号接收系统A，（2）射频信号接收系统B，（3）射频信号处理系统，（11） 天线，（12）带通滤波器，（13）放大器，（21）天线，（22）带通滤波器，（23）放大器，（24）反相器，（31）合路器，（32）放大器，（33）RMS响应检波器，（34）微处理器，（35）通讯接口。
具体实施方式
面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统包括射频信号接收系统A（1）、射频信号接收系统B（2）、射频信号处理系统（3）；射频信号接收系统A（1）安装在受电弓下方，射频信号接收系统B（2）安装在检测车远离受电弓的另一端，射频信号接收系统A（1）用于接收受电弓遇到接触网硬点后拉弧发出的射频信号，射频信号接收系统B（2）用于接收背景射频信号，例如其他无线通信信号、雷电发出的射频信号等等，射频信号接收系统A（1）和射频信号接收系统B（2）通过带屏蔽的射频电缆与射频信号处理系统（3）相连；射频信号处理系统（3）接收到射频信号接收系统A（1）和射频信号接收系统B（2）传送的信号后将两路信号相加以滤出背景射频信号，然后通过RMS响应检波器获取射频信号强度并通过微处理器将信号输出到检测车。
如图1、图2所示，基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统的射频信号接收系统A（1）包括天线（11）、带通滤波器（12）、放大器（13）；天线（11）接收射频信号后输出至带通滤波器（12），带通滤波器（12）滤除掉非选择频段的射频信号，将选择频段的射频信号输出给放大器（13），放大器（13）将信号放大后输出给射频信号处理系统（3）。
如图1、图3所示，基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统的射频信号接收系统B（2）包括天线（21）、带通滤波器（22）、放大器（23）、反相器（24）；天线（21）接收射频信号后输出至带通滤波器（22），带通滤波器（22）滤除掉非选择频段的射频信号，将选择频段的射频信号输出给放大器（23），放大器（23）将信号放大后输出到反相器（24），反相器（24）将收到的信号作反相处理，之后将信号输出至射频信号处理系统（3）。
如图1、图4所示，基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统的射频信号处理系统（3）包括合路器（31），放大器（32），RMS响应检波器（33），微处理器（34），通讯接口（35）；射频信号处理系统（3）的合路器（31）接收射频信号接收系统A（1）、射频信号接收系统B（2）输出的射频信号，合路器（31）将两路信号作相加处理，输出信号为滤出掉背景噪声的射频信号，将滤除背景噪声的射频信号输出至放大器（32），放大器（32）将信号放大后输出至RMS响应检波器（33），RMS响应检波器（33）输出射频信号的信号强度信息给微处理器（34），微处理器（34）收到信号强度信息后通过通讯接口（35）将数据发送给检测车。
上述具体实施方式是本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，所有通过双路射频信号接收系统并对其中一路进行反相，然后将两路射频信号相加以虑除背景噪声的检测轨道交通接触网硬点的方案都在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统，包括射频信号接收系统A（1）、射频信号接收系统B（2）、射频信号处理系统（3）；射频信号接收系统A（1）安装在受电弓下方，射频信号接收系统B（2）安装在检测车远离受电弓的另一端，射频信号接收系统A（1）用于接收受电弓遇到接触网硬点后拉弧发出的射频信号，射频信号接收系统B（2）用于接收背景射频信号，例如其他无线通信信号、雷电发出的射频信号等等，射频信号接收系统A（1）和射频信号接收系统B（2）通过带屏蔽的射频电缆与射频信号处理系统（3）相连；射频信号处理系统（3）接收到射频信号接收系统A（1）和射频信号接收系统B（2）传送的信号后将两路信号相加以滤出背景射频信号，然后通过RMS响应检波器获取射频信号强度并通过微处理器将信号输出到检测车。
2.根据权利要求1所述的基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统，其特征在于射频信号接收系统A（1）包括天线（11）、带通滤波器（12）、放大器（13）；天线（11）接收射频信号后输出至带通滤波器（12），带通滤波器（12）滤除掉非选择频段的射频信号，将选择频段的射频信号输出给放大器（13），放大器（13）将信号放大后输出给射频信号处理系统（3）。
3.根据权利要求1所述的基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统，其特征在于射频信号接收系统B（2）包括天线（21）、带通滤波器（22）、放大器（23）、反相器（24）；天线（21）接收射频信号后输出至带通滤波器（22），带通滤波器（22）滤除掉非选择频段的射频信号，将选择频段的射频信号输出给放大器（23），放大器（23）将信号放大后输出到反相器（24），反相器（24）将收到的信号作反相处理，之后将信号输出至射频信号处理系统（3）。
4.根据权利要求1所述的基于射频信号分析的轨道交通接触网硬点检测系统，其特征在于射频信号处理系统（3）包括合路器（31），放大器（32），RMS响应检波器（33），微处理器（34），通讯接口（35）；射频信号处理系统（3）的合路器（31）接收射频信号接收系统A（1）、射频信号接收系统B（2）输出的射频信号，合路器（31）将两路信号作相加处理，输出信号为滤出掉背景噪声的射频信号，将滤除背景噪声的射频信号输出至放大器（32），放大器（32）将信号放大后输出至RMS响应检波器（33），RMS响应检波器（33）输出射频信号的信号强度信息给微处理器（34），微处理器（34）收到信号强度信息后通过通讯接口（35）将数据发送给检测车。
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