CN109677447B - 一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统，该系统与轨道电路连接，所述的采集系统包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道信号采集模块TCIM‑G和全电子通信模块EIOCOM，所述的轨道信号采集模块TCIM‑G、全电子通信模块EIOCOM、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM与联锁维护台SDM连接，所述的轨道信号采集模块TCIM‑G设有两个，分别与轨道电路连接；两个互为冗余的轨道信号采集模块TCIM‑G采集轨道信号的状态信息，将轨道信号的状态经全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS。与现有技术相比，本发明具有大大提高了产品的安全性和可用性等优点。

Description

一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统
技术领域
本发明涉及一种多制式轨道信号采集系统，尤其是涉及一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统。
背景技术
轨道电路是铁路信号系统中负责采集轨道占用空闲状态的一种设备。目前铁路上较常用的绝缘型轨道电路为25Hz相敏轨道电路、50Hz相敏轨道电路、JZXC-480轨道电路等。在接收端，需要搭建较为复杂的接收电路，用于判断轨道信号的状态。
目前接收端较常用的设备为二元二位继电器或者微电子接收器。这些继电器和监测电路成本较高，且会在机房占用较大空间。另外，轨道继电器发生故障时，无法及时报警，不方便现场维护。此外，不同的站点使用的轨道信号类型不一样，需要搭建多种继电电路来采集不同类型的轨道电路，如果更换轨道电路类型，既有的轨道接收装置将无法继续使用，给产品的更新和维护都带来了一定的困难。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统，该系统与轨道电路连接，所述的采集系统包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道信号采集模块TCIM-G和全电子通信模块EIOCOM，所述的轨道信号采集模块TCIM-G、全电子通信模块EIOCOM、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM与联锁维护台SDM连接，所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有两个，分别与轨道电路连接；
两个互为冗余的轨道信号采集模块TCIM-G采集轨道信号的状态信息，将轨道信号的状态经全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G为能够支持不同制式的轨道电路的采集模块，其中轨道电路包括25Hz相敏轨道电路、50Hz相敏轨道电路和JZXC-480轨道电路；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G能够自适应地识别轨道信号的类型，无需预先进行软件上的配置。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有8路轨道信号采集通道。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有自检电路，该自检电路引入了标准的与轨道信号频率相异的检测信号，利用BIT技术对模块内部的各个采集通道以及其他安全器件进行完整性检测。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G的每个采集通道设有切换继电器，用于定期由轨道信号切换至检测信号进行检测，当某个采集通道识别出故障时，该通道将导向安全侧，其余正常的采集通道不受影响。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G包括依次连接的ADC、FPGA、多路选择器和CPU；
其中FPGA控制多路选择器选通各个轨道信号，轨道信号经ADC采样后，采样数据缓存在FPGA的双口RAM中；
CPU从FPGA中读取采样数据，通过校核字检查采样数据的时效性和完整性；
CPU使用滤波器对原始的采样数据进行滤波，并对滤波后的数据进行FFT变换，计算出轨道信号的电压和频率，与配置数据中的阈值进行比对，得到轨道信号的占用空闲状态，CPU对双通道计算的轨道状态进行2oo2比较，将比较后的结果一系列规则处理后通过全电子通信模块EIOCOM发送给IPS，其中对于相敏轨道电路还需要计算轨道信号的相位差。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有超量程检测单元，当轨道信号输入过压时，该采集通道的轨道状态将暂时导向安全侧，并通过联锁维护台SDM向用户发出报警信号，其余采集通道不受影响；待轨道信号恢复到正常工作范围后，该采集通道恢复正常的采集功能。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G能够识别出轨道信号是否处于模糊区间，并且将这一状态信息通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS，其中模糊区间表示轨道电压介于占用电压和空闲电压之间，且频率和相位差处于正常范围内。
优选地，对于25Hz相敏轨道电路，所述的轨道信号采集模块TCIM-G采用椭圆滤波器，滤除工频干扰。
优选地，所述的轨道信号采集模块TCIM-G记录轨道信号的模拟量信息，通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁维护台SDM，在SDM显示轨道信号的变化曲线；此外，轨道信号采集模块TCIM-G在检测到自身故障或者轨道信号异常时，会向SDM发送报警，提示用户及时维护。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)能够支持多种制式的轨道电路，当站点轨道电路类型改变时，无需改变接收端设备；
(2)取代了既有的大型安全继电器，采用小型安全继电器，CPU、FPGA、继电器等关键器件继承在板卡内部，具有安装方便，配线简单等特点；
(3)二取二设计和BIT技术大大提高了产品的安全性，热备的二乘二设计提高了产品的可用性。
(4)具有智能化的特点，周期性地对TCIM-G关键器件进行自检，可以智能诊断板卡内部的故障，并定位故障类型和故障点；
(5)不需搭建额外的监测电路，TCIM-G模块能够将轨道信号的模拟量信息通过联锁维护台SDM显示给用户，轨道电路参数异常时可以发送报警给用户，提示用户及时维护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明轨道信号采集模块TCIM-G的电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种基于二乘二取二架构的多制式的轨道信号采集系统，包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道信号采集模块TCIM-G和全电子通信模块EIOCOM，所述的轨道信号采集模块TCIM-G、全电子通信模块EIOCOM、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM与联锁维护台SDM连接；2个互为冗余的轨道信号采集模块TCIM-G采集轨道信号的状态信息，将轨道信号的状态经全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS。
轨道信号采集模块TCIM-G能够支持不同制式的轨道电路，包括25Hz相敏轨道电路、50Hz相敏轨道电路和JZXC-480轨道电路。
轨道信号采集模块TCIM-G能够自适应地识别轨道信号的类型，无需预先进行软件上的配置。
轨道信号采集模块TCIM-G支持8路轨道信号的采集。
轨道信号采集模块TCIM-G引入了标准的与轨道信号频率相异的检测信号，利用BIT技术对模块内部的各个采集通道以及其他安全器件进行完整性检测。每个采集通道使用一个切换继电器，定期由轨道信号切换至检测信号进行检测。当某个采集通道识别出故障时，该通道将导向安全侧，其余正常的采集通道不受影响。
轨道信号采集模块TCIM-G包括依次连接的ADC、FPGA、多路选择器和CPU。FPGA控制多路选择器选通各个轨道信号，轨道信号经ADC采样后，采样数据缓存在FPGA的双口RAM中。CPU从FPGA中读取采样数据，通过校核字检查采样数据的时效性和完整性。CPU使用滤波器对原始的采样数据进行滤波，并对滤波后的数据进行FFT变换，计算出轨道信号的电压、频率、相位差(仅限相敏轨道电路)，与配置数据中的阈值进行比对，得到轨道信号的占用空闲状态。CPU对双通道计算的轨道状态进行2oo2比较，将比较后的结果一系列规则处理后通过全电子通信模块EIOCOM发送给IPS。
轨道信号采集模块TCIM-G具有超量程检测的功能：当轨道信号输入过压时，该采集通道的轨道状态将暂时导向安全侧，并通过联锁维护台SDM向用户发出报警信号，其余采集通道不受影响；待轨道信号恢复到正常工作范围后，该采集通道恢复正常的采集功能。
轨道信号采集模块TCIM-G能够识别出轨道信号是否处于模糊区间(轨道电压介于占用电压和空闲电压之间，频率和相位差处于正常范围内)，并且将这一状态信息通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS。
对于25Hz相敏轨道电路，采用椭圆滤波器，滤除工频干扰。
轨道信号采集模块TCIM-G可以记录轨道信号的模拟量信息，通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁维护台SDM，在SDM显示轨道信号的变化曲线；此外，轨道信号采集模块TCIM-G在检测到自身故障或者轨道信号异常时，会向SDM发送报警，提示用户及时维护。
如图2所示，轨道信号和局部信号(限于相敏轨道电路)经过采样电路和ADC，经FPGA发送给CPU；CPU对采样数据进行滤波和FFT运算，计算轨道信号的模拟量信息；CPU根据这些信息判断轨道占用/空闲状态和模糊区间状态，并通过FSFB2协议发给IPS，另外TCIM-G通过SNMP和TFTP协议将故障报警和监测信息发给SDM，故障报警和监测信息在SDM进行显示给用户，并进行保存。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统，该系统与轨道电路连接，其特征在于，所述的采集系统包括联锁下位机IPS、联锁维护台SDM、轨道信号采集模块TCIM-G和全电子通信模块EIOCOM，所述的轨道信号采集模块TCIM-G、全电子通信模块EIOCOM、联锁下位机IPS依次连接，所述的全电子通信模块EIOCOM与联锁维护台SDM连接，所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有两个，分别与轨道电路连接；
两个互为冗余的轨道信号采集模块TCIM-G采集轨道信号的状态信息，将轨道信号的状态经全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G包括依次连接的ADC、FPGA、多路选择器和CPU；
其中FPGA控制多路选择器选通各个轨道信号，轨道信号经ADC采样后，采样数据缓存在FPGA的双口RAM中；
CPU从FPGA中读取采样数据，通过校核字检查采样数据的时效性和完整性；
CPU使用滤波器对原始的采样数据进行滤波，并对滤波后的数据进行FFT变换，计算出轨道信号的电压和频率，与配置数据中的阈值进行比对，得到轨道信号的占用空闲状态，CPU对双通道计算的轨道状态进行2oo2比较，将比较后的结果一系列规则处理后通过全电子通信模块EIOCOM发送给IPS，其中对于相敏轨道电路还需要计算轨道信号的相位差；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有超量程检测单元，当轨道信号输入过压时，该采集通道的轨道状态将暂时导向安全侧，并通过联锁维护台SDM向用户发出报警信号，其余采集通道不受影响；待轨道信号恢复到正常工作范围后，该采集通道恢复正常的采集功能；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G能够识别出轨道信号是否处于模糊区间，并且将这一状态信息通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁下位机IPS，其中模糊区间表示轨道电压介于占用电压和空闲电压之间，且频率和相位差处于正常范围内；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G为能够支持不同制式的轨道电路的采集模块，其中轨道电路包括25Hz相敏轨道电路、50Hz相敏轨道电路和JZXC-480轨道电路；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G能够自适应地识别轨道信号的类型，无需预先进行软件上的配置；
所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有8路轨道信号采集通道；所述的轨道信号采集模块TCIM-G设有自检电路，该自检电路引入了标准的与轨道信号频率相异的检测信号，利用BIT技术对模块内部的各个采集通道以及其他安全器件进行完整性检测；所述的轨道信号采集模块TCIM-G的每个采集通道设有切换继电器，用于定期由轨道信号切换至检测信号进行检测，当某个采集通道识别出故障时，该通道将导向安全侧，其余正常的采集通道不受影响。
2.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统，其特征在于，对于25Hz相敏轨道电路，所述的轨道信号采集模块TCIM-G采用椭圆滤波器，滤除工频干扰。
3.根据权利要求1所述的一种基于二乘二取二架构的多制式轨道信号采集系统，其特征在于，所述的轨道信号采集模块TCIM-G记录轨道信号的模拟量信息，通过全电子通信模块EIOCOM发送给联锁维护台SDM，在SDM显示轨道信号的变化曲线；此外，轨道信号采集模块TCIM-G在检测到自身故障或者轨道信号异常时，会向SDM发送报警，提示用户及时维护。
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