CN110281977A - 一种计轴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种计轴设备，该计轴设备通过设置与感应单元连接的整形模块对该传感信号进行整形，产生整形信号，与整形单元相连的检测模块采用了二取二的架构来对整形信号的波形进行检测，最后冗余输出轴脉冲信号或者占用信号。其中，占用信号为非正常占用(非列车正常占用情况)，根据轴脉冲信号确定计轴信号，根据计轴信号来计轴，以此判断区间段的占用或空闲，控制区间段的关闭和开启。计轴设备运用到计轴系统中能够保证区间段计轴的准确性，同时又能够对计轴设备的故障迅速反应，区分非正常占用和正常占用(列车车轮正常占用)，保证了列车运行的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及铁路信号技术领域，具体涉及一种计轴设备。
背景技术
铁路运输已经成为我们现在最主要的远距离交通工具，因此，铁路运输过程需要精准监控。在铁路运输系统中，区间段的使用状况必须要做到实时准确监控，区间段在检测到占用状态时，可以关闭该区间段，防止其他列车进入该行驶区间，区间段空闲怎正常开始该区间段的使用。为了检查轨道区段占用/空闲状态，引入了计轴设备，通过检查区间段计轴点之间的轴数情况，判断区段内是否有车占用。
计轴设备原理是在区间段设置两个计轴点，在每个计轴点的轨道上设置车轮传感器，通过车轮传感器的传感信号来感应是否有车经过，然后统计区间段的车轮数量来判断区间段占用情况，占用的时候紧张列车驶进，区间段空闲后，运行列车驶出。
但是，目前缺乏数据分析更加精确全面，及时反馈调控，对计轴点上车轮传感器的使用状态(包括短路、断线和离轨)做到精确监测，并及时反馈控制关闭该区间段使用，以及对计轴点占用/空闲状态的精确监控反馈的区间计轴设备，以此保证区间段计轴设备的精准监测和及时反馈调控来确保轨路列车运行的安全性问题。
鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种计轴设备用于解决目前的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种计轴设备。
本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：
为了实现上述目的，提供一种计轴设备，所述计轴设备接入端与车轮传感器相连，所述车轮传感器包括两个用于产生感应信号的感应单元，所述计轴设备输出端与计轴板和输出板分别相连，
所述计轴设备包括：与所述车轮传感器相连的整形模块，所述整形模块包括：与所述感应单元一一对应设置的整形单元、第一输出端口和第二输出端口，所述整形单元的一端与所述感应单元相连，另一端分别与第一输出端口和第二输出端口相连，所述整形单元用于根据所述传感信号产生整形信号或者故障信号，所述整形信号从所述第一输出端口输出，所述故障信号从所述第二输出端口输出；
与所述整形模块连接的处理模块，包括：两个处理单元，每个处理单元与所述第一输出端口相连，两个处理单元之间通信连接，所述处理单元用于检测所述整形信号的波形，当所述两个处理单元检测到整形信号符合轴脉冲规则时，将所述整形信号作为轴脉冲信号输出；当所述两个处理单元检测到整形信号的脉冲宽度均大于所述预设阈值时，输出占用信号；
与所述处理模块和所述整形模块的所述第二输出端口分别相连的隔离输出模块，所述隔离输出模块用于输出所述故障信号至所述计轴板、输出所述轴脉冲信号至所述计轴板、以及输出所述占用信号至所述输出板。
进一步的，每个整形单元包括：四个电压比较电路，每个所述电压比较电路设有一个电压门限，每个所述电压比较电路包括第一输出端和第二输出端，四个所述电压比较电路通过所述第一输出端依次相连，所述第二输出端均与所述处理模块相连，
所述第一电压比较电路接收所述传感信号，当所述传感信号的电压高于第一门限电压时，输出故障信号和至所述隔离输出模块，否则，输出所述传感信号的电压至第二电压比较电路；当所述传感信号的电压低于第二门限电压时，输出所述故障信号至所述隔离输出模块，否则，输出所述传感信号的电压至第三电压比较电路；当所述传感信号的电压低于第三门限电压，输出空闲至所述处理模块，否则，输出所述传感信号的电压至第四电压比较电路；当所述传感信号的电压高于第四门限电压，输出占用脉冲至所述处理模块，
其中，所述第一门限电压高于所述第四门限电压，所述第四门限电压高于所述第三门限电压，所述第三门限电压高于所述第二门限电压。
进一步的，所述第一电压比较电路，设有所述第一门限电压9.95V，用于检测所述感应单元断线/短路状态；
所述第二电压比较电路，设有所述第二门限电压5.04V，用于检测所述感应单元离轨状态；
所述第三电压比较电路，设有所述第三门限电压8.25V，用于检测所述感应单元空闲状态；
所述第四电压比较电路，设有所述第四门限电压8.45V，用于检测所述感应单元占用状态。
进一步的，所述隔离输出模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器和第三光电耦合器，所述第一光电耦合器与所述计轴板相连，用于隔离输出所述轴脉冲信号；所述第二光电耦合器与所述计轴板相连，用于隔离输出所述故障信号；所述第三光电耦合器与所述输出板相连，用于隔离输出所述占用信号。
进一步的，所述计轴设备还包括用于指示所述计轴设备的工作状态的提示模块。
进一步的，所述提示模块为LED显示板，包括RUN指示灯，用于指示计轴设备的运行正常；FUA指示灯，用于指示计轴设备运行错误；与所述计轴设备CAN总线相连的CAN指示灯，用于指示CAN总线数据交换状态；与所述车轮传感器相连的ER指示灯，用于检测所述车轮传感器的连接电缆开路/短路和所述车轮传感器的松动；与所述感应单元相连的S按钮，按下所述S按钮用于模拟所述感应单元的占用；以及与所述车轮传感器相连的OC指示灯，用于指示所述感应单元占用或空闲状态。
进一步的，所述计轴设备还包括内部电源模块，所述内部电源模块与两个所述车轮传感器相连，用于两个车轮传感器的供电。
进一步的，所述内部电源模块包括四个电源单元，每个所述电源单元的一端对应连接一个感应单元，所述电源单元用于给所述感应单元提供恒流源。
进一步的，所述内部电源模块还包括依次相连的保护单元、隔离单元和稳压单元，所述保护单元接收外接直流电，通过所述隔离单元将所述外接直流电转换为四路独立电源，每路独立电源对应一个稳压单元，所述稳压单元调节所述独立电源的电压至所述电源单元，产生恒流源供给所述感应单元。
本发明的有益效果为提供了一种计轴设备，该计轴设备包括计轴设备，该计轴设备通过设置与感应单元连接的整形模块对该传感信号进行整形，产生整形信号，与整形单元相连的检测模块采用了二取二的架构来对整形信号的波形进行检测，最后冗余输出轴脉冲信号或者占用信号。其中，占用信号为非正常占用(非列车正常占用情况)，根据轴脉冲信号确定计轴信号，根据计轴信号来计轴，以此判断区间段的占用或空闲，控制区间段的关闭和开启。计轴设备运用到计轴设备中能够保证区间段计轴的准确性，同时又能够对计轴设备的故障迅速反应，区分非正常占用和正常占用(列车车轮正常占用)，保证了列车运行的安全性。
附图说明
图1是本发明实施例的计轴设备结构示意图。
图2是本发明实施例计轴设备整形模块的结构示意图。
图3是本发明实施例整形模块中的整形单元的结构示意图。
图4是本发明实施例计轴设备的隔离输出模块结构示意图。
图5是本发明实施例计轴设备的内电源模块结构示意图。
图6是本发明实施例计轴系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
如图1所示，图1展示了本发明实施例的计轴设备结构图。该计轴设备2包括整形模块22，如图2，图2是本发明实施例计轴设备的整形模块结构图。整形模块22包括与感应单元111、112、121、122一一对应相连的整形单元221-224、第一输出端口225和第二输出端口226，与第一输出端口225相连的处理模块23，与第二输出端口226和处理模块23都相连的隔离输出模块25，用于给感应单元111、112、121、122供电的内电源模块24；以及用于检测计轴设备工作状态是否正常的提示模块21。
其中，每个整形单元都包括电压比较电路2201-2204，第一、第二和第三电压比较电路包括第一输出端A和第二输出端B，第四压比较电路包括第一输出端A。如图4，图4展示了本发明实施例计轴设备整形单元的结构图。整形单元包括通过第二输出端B依次相连的第一电压比较电路2201、第二电压比较电路2202、第三电压比较电路2203和第四电压比较电路2204，第一输出端A用于输出产生的故障信号和整形信号。
第一电压比较电路2201，用于检测感应单元111、112、121和122断线状态，设有第一门限电压9.95V，当传感信号的电压高于第一门限电压9.95V时，通过第一输出端A输出故障信号至隔离输出模块，否则通过第二输出端B输出传感信号的电压至第二电压比较电路2202；
第二电压比较电路2202，用于检测感应单元111、112、121和122离轨状态，设有第二门限电压5.04V，当传感信号的电压低于第二门限电压5.04V，通过第一输出端A输出故障信号至隔离输出模块，否则通过第二输出端B输出传感信号的电压至第三电压比较电路；
第三电压比较电路2203，用于检测感应单元111、112、121和122占用状态，设有第三门限电压8.25V，当传感信号的电压低于第三门限电压，通过第一输出端A输出空闲至检测模块，否则通过第二输出端B输出传感信号至第四电压比较电路2204；
第四电压比较电路2204，用于检测感应单元111、112、121和122占用状态，设有第四门限电压8.45V，当传感信号的电压高于第四门限电压，通过第一输出端A，输出占用脉冲至检测模块。
为了进一步的确定车轮传感器处于占用还是空闲的状态，根据传感信号电压的变化趋势来判断传感信号处于的状态。传感信号的电压在8.25V-8.45V之间的，表明感应单元111、112、121和122处于状态转换过程。当传感信号的电压处于上升的趋势情况下，表明感应单元111、112、121和122处于空闲至占用状态转换过程，当传感信号的电压处于下降趋势的情况下，表明感应单元处于占用至空闲状态转换过程。
本发明在整形单元中包括4个电压比较电路，每个电压比较电路设有一个门限电压，分别对应门限电压值9.95V、5.04V、8.25V和8.45V。当感应单元处于短路/断线状态时，整形单元检测到的传感信号电压高于9.95V，整形单元输出故障信号；当感应单元处于离轨状态时，整形单元检测到的传感信号电压低于5.04V，整形单元输出故障信号；当感应单元处于空闲状态时，整形单元检测到传感信号的电压在5.04V～8.25V之间，整形单元输出空闲；当感应单元处于占用状态时，检测到传感信号的电压在8.45V～9.95V之间，整形单元输出一个有一定的脉宽的单脉冲，即为占用脉冲。
在没有出现故障(短路、断路和离轨)的情况下，如果区间段内没有车，则会一直输出空闲，如果区间段内有车，则输出的是空闲—占用—空闲，这为一个完整的轴脉冲，则能够通过第一输出端口225输出整形信号到处理模块23中，进行波形检测。
在出现故障(短路、断路和离轨)的情况下，输出是一个故障信号。若出现故障信号可以通过第二输出端口226直接输出到计轴板后再输出占用信号到输出板，关闭区间段的使用，禁止其他列车进站。
本发明的整形模块能够将计轴过程中感应单元的短路、断路和离轨产生的故障信号，直接输出对故障迅速做出反应，保证列车行驶过程中的安全。
处理模块23包括CPU 231和CPU232，CPU 231-232能够分别接收四组整形信号，并对整形信号的波形进行检测识别，根据检测结果产生相应的脉冲信号。当CPU231和CPU232都检测到整形信号为完整脉冲波形且脉冲宽度小于第一预设阈值时，表明感应单元被列车正常占用，将该整形信号作为轴脉冲信号(AZ信号)输出，该轴脉冲信号即为符合规则的在脉冲；当CPU231和CPU232都检测到整形信号波形形成的脉冲宽度超过了500ms时，表明感应单元被非正常占用(即感应单元被除列车外的占用)，输出占用信号(AK信号)。CPU 231和CPU 232之间通信连接，只有两个CPU检测结果一致时才冗余输出AZ信号或AK信号。
本发明的处理模块采用二取二的架构，通过两个CPU，每个CPU进行独立的检测整形单元输出的4个整形信号的波形，并独立产生4组脉冲信号，比较两组CPU检测结果是否一致(即是否都是AZ信号或者都是AK信号)，若是，则冗余输出CPU的检测结果。二取二架构能够保证波形检测过程的准确性。
如图4，图4展示了本发明实施例计轴设备的隔离输出模块结构图。隔离输出模块25包括光电耦合器251-253，光电耦合器251和光电耦合器252都与计轴板3相连，光电耦合器253和输出板4相连，且计轴板3和输出板4相连。光电耦合器251可以将轴脉冲信号输出至计轴板3，光电耦合器252可以将故障信号输出至计轴板3，光电耦合器253可以将占用信号输出至输出板4。
如图5，图5展示了本发明实施例计轴设备的内电源模块结构图。内电源模块24包括用于接入12VDC的过流保护保险丝240，与保险丝240相连的电源转换器241；用于将一路12V直流电压转换为4路相对独立的12V直流电压，保证产生供电电源与外接12V电源隔离；电源转换器241相连的电压调节器242～245，型号为LP2951，用于将12V直流电压电压产生10VDC 5mA的恒流源，内电源模块24产生四路独立恒流源246-249，一一对应为感应单元111、112、121和122供电。
本发明的计轴设备的内电源模块能够提供四路独立的恒流源分别供给对应的四个感应单元，不受外界电源的干扰，能够将感应单元的阻抗变化体现为电压变化。
计轴设备还包括提示模块21，提示模块21包括LED显示板，包括RUN指示灯，常亮指示计轴设备正常工作，熄灭指示计轴设备不工作；FUA指示灯，常亮指示计轴设备运行错误，熄灭指示计轴设备无故障；与计轴设备CAN总线相连的CAN指示灯，闪烁指示CAN总线有数据交换，熄灭指示未使用CAN总线功能；与车轮传感器相连的ER指示灯，包括四个一一对应感应单元111、112、121和122的红色LED灯，常亮指示对应的感应单元，可能检测到：连接电缆开路、连接电缆短路和车轮传感器安装松动；与感应单元111、112、121和122一一对应的S1.1、S1.2、S2.1、S2.2按钮。按下S按钮用于模拟对应的感应单元的占用，释放S按钮对应传感器单元恢复空闲状态；以及与感应单元111、112、121和122相连的OC指示灯，常亮指示对应传感器单元占用(传感器上探测到感应物、传感器开路、传感器短路、传感器松动)，熄灭指示对应传感器单元空闲。通过提示模块可以直观的观察计轴设备运行状态，如果出现错误状态可以及时进行检查修复，避免造成安全隐患。
如图6所示，图6展示了本发明实施例的计轴系统结构图。计轴设备包括室外设备和室内设备。室外设备包括设于区间段的两个计轴点车轨上的车轮传感器11和车轮传感器12，用于检测列车车轮，车轮传感器11、12包括两个感应单元，感应单元111、112、121、122分别对应产生一个传感信号。室内设备包括与车轮传感器11、12相连的计轴设备2；与计轴设备2连接的计轴板3，与计轴设备2和计轴板3均相连的输出板4；与计轴板3和输出板4相连的复零板5；用于计轴设备2、计轴板3、输出板4、和复零板5供电的电源板6。
计轴板3可以根据车轮传感器的两个轴脉冲信号即计轴信号，判断列车运行方向，并计算车轮数量，进而判断区间段的占用/空闲状态，若占用输出第二占用信号至输出板4，若空闲输出空闲信号至输出板4。
输出板4可以根据第一、第二占用信号控制区间段关闭，禁止列车进站，或者根据空闲信号控制区间段开启，允许列车进站。
复零板5可以根据用户设定的条件对输出板4和计轴板3的数据进行清零，也可以人工控制输出板4和计轴板3的数据进行清零，例如设置复零按钮，按下该复零按钮手动清零。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种计轴设备，其特征在于，所述计轴设备接入端与车轮传感器相连，所述车轮传感器包括两个用于产生感应信号的感应单元，所述计轴设备输出端与计轴板和输出板分别相连，
所述计轴设备包括：与所述车轮传感器相连的整形模块，所述整形模块包括：与所述感应单元一一对应设置的整形单元、第一输出端口和第二输出端口，所述整形单元的一端与所述感应单元相连，另一端分别与第一输出端口和第二输出端口相连，所述整形单元用于根据所述传感信号产生整形信号或者故障信号，所述整形信号从所述第一输出端口输出，所述故障信号从所述第二输出端口输出；
与所述整形模块连接的处理模块，包括：两个处理单元，每个处理单元与所述第一输出端口相连，两个处理单元之间通信连接，所述处理单元用于检测所述整形信号的波形，当所述两个处理单元检测到整形信号符合轴脉冲规则时，将所述整形信号作为轴脉冲信号输出；当所述两个处理单元检测到整形信号的脉冲宽度均大于所述预设阈值时，输出占用信号；
与所述处理模块和所述整形模块的所述第二输出端口分别相连的隔离输出模块，所述隔离输出模块用于输出所述故障信号至所述计轴板、输出所述轴脉冲信号至所述计轴板、以及输出所述占用信号至所述输出板。
2.如权利要求1所述计轴设备，其特征在于，每个整形单元包括：四个电压比较电路，每个所述电压比较电路设有一个电压门限，每个所述电压比较电路包括第一输出端和第二输出端，四个所述电压比较电路通过所述第一输出端依次相连，所述第二输出端均与所述处理模块相连，
所述第一电压比较电路接收所述传感信号，当所述传感信号的电压高于第一门限电压时，输出故障信号和至所述隔离输出模块，否则，输出所述传感信号的电压至第二电压比较电路；当所述传感信号的电压低于第二门限电压时，输出所述故障信号至所述隔离输出模块，否则，输出所述传感信号的电压至第三电压比较电路；当所述传感信号的电压低于第三门限电压，输出空闲至所述处理模块，否则，输出所述传感信号的电压至第四电压比较电路；当所述传感信号的电压高于第四门限电压，输出占用脉冲至所述处理模块，
其中，所述第一门限电压高于所述第四门限电压，所述第四门限电压高于所述第三门限电压，所述第三门限电压高于所述第二门限电压。
3.如权利要求2所述的计轴设备，其特征在于，所述第一电压比较电路，设有所述第一门限电压9.95V，用于检测所述感应单元断线/短路状态；
所述第二电压比较电路，设有所述第二门限电压5.04V，用于检测所述感应单元离轨状态；
所述第三电压比较电路，设有所述第三门限电压8.25V，用于检测所述感应单元空闲状态；
所述第四电压比较电路，设有所述第四门限电压8.45V，用于检测所述感应单元占用状态。
4.如权利要求1所述的计轴设备，其特征在于，所述隔离输出模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器和第三光电耦合器，所述第一光电耦合器与所述计轴板相连，用于隔离输出所述轴脉冲信号；所述第二光电耦合器与所述计轴板相连，用于隔离输出所述故障信号；所述第三光电耦合器与所述输出板相连，用于隔离输出所述占用信号。
5.如权利要求1所述的计轴设备，其特征在于，所述计轴设备还包括用于指示所述计轴设备的工作状态的提示模块。
6.如权利要求5所述的计轴设备，其特征在于，所述提示模块为LED显示板，包括RUN指示灯，用于指示计轴设备的运行正常；FUA指示灯，用于指示计轴设备运行错误；与所述计轴设备CAN总线相连的CAN指示灯，用于指示CAN总线数据交换状态；与所述车轮传感器相连的ER指示灯，用于检测所述车轮传感器的连接电缆开路/短路和所述车轮传感器的松动；与所述感应单元相连的S按钮，按下所述S按钮用于模拟所述感应单元的占用；以及与所述车轮传感器相连的OC指示灯，用于指示所述感应单元占用或空闲状态。
7.如权利要求1所述的计轴设备，其特征在于，所述计轴设备还包括内部电源模块，所述内部电源模块与两个所述车轮传感器相连，用于两个车轮传感器的供电。
8.如权利要求7所述的计轴设备，其特征在于，所述内部电源模块包括四个电源单元，每个所述电源单元的一端对应连接一个感应单元，所述电源单元用于给所述感应单元提供恒流源。
9.如权利要求8所述的计轴设备，其特征在于，所述内部电源模块还包括依次相连的保护单元、隔离单元和稳压单元，所述保护单元接收外接直流电，通过所述隔离单元将所述外接直流电转换为四路独立电源，每路独立电源对应一个稳压单元，所述稳压单元调节所述独立电源的电压至所述电源单元，产生恒流源供给所述感应单元。
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