CN111698002A - 应答器监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应答器监测装置，包括有第一选频滤波放大电路，鉴频解调电路，第二选频滤波放大电路，检波整流电路，微处理器和输出电路。本发明通过第一选频滤波放大电路接收应答器发出的电磁波信号，通过第二选频滤波放大电路接收车载BTM发出的电磁波信号，本发明可对应答器和车载BTM进行实时监测，不需要携带示波器人工逐个检查，不改变原有设施的工作状态，即使发生极端特殊事件，可控制检测装置处于不工作的状态，对应答器和车载BTM的正常工作没有影响。本发明无电磁波震荡电路，仅接收BTM和应答器的射频信号，对外界没有射频信号辐射或泄露，不会干扰外部其它设施，同时需要在原有的设备基础上增加的外围部件数量较少，成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及应答器检测技术领域，具体地说是一种应答器监测装置。
背景技术
传统铁路在铁道边侧埋设标示铁路线路参数的标志，供列车驾驶人目视观看。高速铁路由于行车速度快，目视铁道边侧的线路标志已不适应。为克服这种缺点，现阶段升级为由列车控制系统自动读取存有铁路线路参数的电子标志，高铁列车控制系统包括地面设备和车载设备两部分。应答器是地面设备的重要组成部分之一，车载应答器信息接收模块（车载BTM）是车载设备的重要组成部分之一。
中国列车控制系统，有5个应用等级，分别是CTCS-0~CTCS-4级。下面以CTCS-2列控系统为例介绍应答器和车载BTM。应答器用于地面对列车的信息传输，应答器提供点式信息，包括线路长度、线路坡度、线路临时限速值、进路信息等。应答器向机车传递信息都以固定的格式-报文来传送。应答器有无源应答器和有源应答器两种类型。无源应答器主要传送地面的固定信息（如：线路长度信息、线路坡度信息），其报文通过无线读写器写入。有源应答器通过电缆与地面电子单元（LEU）连接，负责向列车传输实时可变的信息（如临时限速信息、车站进路信息等），其报文由列控中心、车站联锁等设备通过LEU传输给他。
列车底部的设置有车载天线，当列车通过应答器（包括有源应答器和无源应答器）上方时，即车载天线位于应答器上方时，应答器接收到车载天线（发射的电磁能量后，电子电路工作，把存储的数据报文循环发送出去，直到列车离去，能量随之消失。
车载天线将接收到的数据报文传送给车载BTM，车载BTM对接收到的数据报文进行解码，变成用户报文，然后发送到列控车载主机内的安全计算机进行处理，安全计算机根据它从各个模块（含BTM模块）接收到的信息整合、分析、处理，生成目标距离模式曲线，控制列车运行。运行中的列车获取轨道参数的方式是由车载BTM单元（应答器系统车载设备）向轨道方向发射27.095MHz的电磁波。地面轨道上放置的应答器，接收到车载BTM发射的27.095MHz的电磁波，应答器内的电路接收并且处理后作为应答器内电路的工作电源。同时启动应答器内的发射电路，使用另一种频率的电磁波向列车发送存储的轨道、行车参数等信息。若应答器出现故障，列车将会收不到轨道参数信息，影响列车正常运行。
现有的检测应答器设备和方法中，检测过程复杂，检测线圈单一，稳定性不足，检测准确性低，而且检测单元有射频信号辐射或泄露，对外界会产生干扰。为了检测的准确性，需要信号工携带示波器到现场读取应答器数据，人工和机械成本较高。
发明内容
本发明的目的就是提供一种应答器监测装置，以解决现有技术中对应答器检测不准确的问题。
本发明是这样实现的：一种应答器监测装置，包括有：
第一选频滤波放大电路，与鉴频解调电路相耦合，用于接收应答器发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至鉴频解调电路；
鉴频解调电路，与第一选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出FSK output信号；
第二选频滤波放大电路，与检波整流电路相耦合，用于接收车载BTM发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至检波整流电路；
检波整流电路，与第二选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出RF output信号；
微处理器，与鉴频解调电路、检波整流电路和输出电路相接，用于接收鉴频解调电路发送的FSK output信号和检波整流电路发出的RF output信号，并进行相应的逻辑处理，控制输出电路向外部输出相应的信号；以及
输出电路，与微处理器相接，用于在所述微处理器的控制下，控制输出电路向外部输出相应的信号。
所述输出电路在微处理器的控制下对车载BTM发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号A，对应答器发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号B，对应答器和车载BTM发出的电磁波信号检测都正常则输出正常信号C。
所述第一选频滤波放大电路是接收应答器发出的电磁波信号的电感L2和电容C2并联后，一端与电感L21电容C21的并联电路、电阻R21和运算放大器OP22的同相输入端串联，另一端与电感L22电容C22的并联电路、电阻R22和运算放大器OP21的同相输入端串联，
在电感L21电容C21的并联电路和电阻R21之间的串联节点处连接有电感L23，电感L23经电容C23连接在电感L22电容C22的并联电路和电阻R22之间的串联节点处，
运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R24连接至运算放大器OP22的输出端，
运算放大器OP21的反向相输入端经电阻R25连接至运算放大器OP21的输出端，
运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R23与运算放大器OP21的反向相输入端连接，
运算放大器OP21的输出端经过与所述鉴频调节电路互相耦合的线圈与运算放大器OP22的输出端连接。
所述第二选频滤波放大电路是接收车载BTM发出的电磁波信号的电感L1和电容C1并联后，一端与电感L11电容C11的并联电路、电阻R11和运算放大器OP12的同相输入端串联，另一端与电感L12电容C12的并联电路、电阻R12和运算放大器OP11的同相输入端串联，
在电感L11电容C11的并联电路和电阻R11之间的串联节点处连接有电感L13，电感L13经电容C13连接在电感L12电容C12的并联电路和电阻R12之间的串联节点处，
运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R14连接至运算放大器OP12的输出端，
运算放大器OP11的反向相输入端经电阻R15连接至运算放大器OP11的输出端，
运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R13与运算放大器OP11的反向相输入端连接，
运算放大器OP12的输出端经过与所述检波整流电路互相耦合的线圈与运算放大器OP11的输出端连接。
所述鉴频解调电路包括两个与所述第一选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端经二极管D21的阳极和电阻R26接运算放大器Comparators的反向输入端，另一端串联二极管D22的阴极和电阻R27后接运算放大器Comparators的同向输入端；运算放大器Comparators的同向输入端和反相输入端之间连接有并联连接的且极性方向相反的二极管D23和二极管D24，；两个串联线圈的串联节点分五路，一路接地，一路经电容C24与二极管 D21的阳极相接，一路经电容C25与二极管 D22的阴极相接，一路经电容C26连接在二极管D21和电阻R26的串联节点上，一路经电容C27连接在二极管D22和电阻R27之间的串联节点上；运算放大器Comparators的输出端为所述鉴频解调电路的输出端。
所述检波整流电路包括两个与所述第二选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端连接二极管D11阳极后接入检波整流电路的输出端 ，另一端连接二极管D12阳极后接入检波整流电路的输出端；两个串联线圈的串联节点分两路，一路接地，一路经电容C14接入检波整流电路的输出端。
所述微处理器为STM8AF6223微处理器，所述检波整流电路发出的FSK output信号连接所述STM8AF6223微处理器的19号端子，所述检波整流电路发出的RF output信号连接所述STM8AF6223微处理器的20号端子。
所述输出电路采用芯片AD421作为输出电路，连接所述STM8AF6223微处理器的20号端子，21号端子和22号端子。
本发明通过第一选频滤波放大电路接收应答器发出的电磁波信号，通过第二选频滤波放大电路接收车载BTM发出的电磁波信号，本发明可对应答器和车载BTM进行实时监测，监测结果准确，不需要携带示波器人工逐个检查，减少了人工成本，不改变原有设施的工作状态，即使发生极端特殊事件，可控制检测装置处于不工作的状态，对应答器和车载BTM的正常工作没有影响。本发明无电磁波震荡电路，仅接收BTM 和应答器的射频信号，对外界没有射频信号辐射或泄露，不会干扰外部其它设施，同时需要在原有的设备基础上增加的外围部件数量较少，成本较低。
附图说明
图1是本发明的第一选频滤波放大电路的电路图。
图2是本发明的第二选频滤波放大电路的电路图。
图3是本发明微处理器的电路图。
图4是本发明监测装置的使用状态图。
具体实施方式
本发明的装置包括有第一选频滤波放大电路、鉴频解调电路、第二选频滤波放大电路、检波整流电路、微处理器和输出电路。
如图1所示，第一选频滤波放大电路与鉴频解调电路相耦合，用于接收应答器发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至鉴频解调电路。第一选频滤波放大电路是接收应答器发出的电磁波信号的电感L2和电容C2并联后，一端与电感L21电容C21的并联电路、电阻R21和运算放大器OP22的同相输入端串联，另一端与电感L22电容C22的并联电路、电阻R22和运算放大器OP21的同相输入端串联，在电感L21电容C21的并联电路和电阻R21之间的串联节点处连接有电感L23，电感L23经电容C23连接在电感L22电容C22的并联电路和电阻R22之间的串联节点处，运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R24连接至运算放大器OP22的输出端，运算放大器OP21的反向相输入端经电阻R25连接至运算放大器OP21的输出端，运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R23与运算放大器OP21的反向相输入端连接，运算放大器OP21的输出端经过与鉴频调节电路互相耦合的线圈与运算放大器OP22的输出端连接。
鉴频解调电路与第一选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出FSK output信号。鉴频解调电路包括两个与第一选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端经二极管D21和电阻R26接运算放大器Comparators的反向输入端，另一端串联二极管D22的阴极和电阻R27后接运算放大器Comparators的同向输入端；运算放大器Comparators的同向输入端和反相输入端之间连接有并联连接的且极性方向相反的二极管D23和二极管D24；两个串联线圈的串联节点分五路，一路接地，一路经电容C24与二极管 D21的阳极相接，一路经电容C25与二极管 D22的阴极相接，一路经电容C26连接在二极管D21和电阻R26的串联节点上，一路经电容C27连接在二极管D22和电阻R27之间的串联节点上；运算放大器Comparators的输出端为鉴频解调电路的输出端。
如图2所示，第二选频滤波放大电路与检波整流电路相耦合，用于接收车载BTM发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至检波整流电路。第二选频滤波放大电路是接收车载BTM发出的电磁波信号的电感L1和电容C1并联后，一端与电感L11电容C11的并联电路、电阻R11和运算放大器OP12的同相输入端串联，另一端与电感L12电容C12的并联电路、电阻R12和运算放大器OP11的同相输入端串联，在电感L11电容C11的并联电路和电阻R11之间的串联节点处连接有电感L13，电感L13经电容C13连接在电感L12电容C12的并联电路和电阻R12之间的串联节点处，运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R14连接至运算放大器OP12的输出端，运算放大器OP11的反向相输入端经电阻R15连接至运算放大器OP11的输出端，运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R13与运算放大器OP11的反向相输入端连接，运算放大器OP12的输出端经过与检波整流电路互相耦合的线圈与运算放大器OP11的输出端连接。
检波整流电路与第二选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出RF output信号。检波整流电路包括两个与第二选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端经二极管D11接入检波整流电路的输出端 ，另一端经二极管D12接入检波整流电路的输出端；两个串联线圈的串联节点分两路，一路接地，一路经电容C14接入检波整流电路的输出端。
如图3所示，微处理器与鉴频解调电路、检波整流电路和输出电路相接，用于接收鉴频解调电路发送的FSK output信号和检波整流电路发出的RF output信号，并进行相应的逻辑处理，控制输出电路向外部输出相应的信号。微处理器为STM8AF6223微处理器，检波整流电路发出的FSK output信号连接STM8AF6223微处理器的19号端子，检波整流电路发出的RF output信号连接STM8AF6223微处理器的20号端子。
输出电路与微处理器相接，用于在微处理器的控制下，控制输出电路向外部输出相应的信号。输出电路在微处理器的控制下对车载BTM发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号A，对应答器发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号B，对应答器和车载BTM发出的电磁波信号检测都正常则输出正常信号C。输出电路采用芯片AD421作为4-20mA/1-5V输出电路，连接STM8AF6223微处理器的21号端子，22号端子和23号端子。输出信号的形式可以是：开关量、模拟量或经串行接口通信的数据信息。本发明中采用使用开关量作为信号，微处理器的15号端子、16号端子和17号端子连接有继电器电路，在微处理器的控制下控制继电器开关吸起、落下，通过继电器电路里开关量J1、J2、J3的继电器动作分别指示应答器报警信号A、报警信号B、正常信号C显示，以达到通过本装置监测应答器是否出现故障的目标。
串行通信变换电路连接STM8AF6223微处理器的2号端子和3号端子。串行通信变换电路的串行接口选择ADM3251芯片，用来传输应答器的数据帧信息，即把应答器传输的数据帧信息通过串行通信变换电路，传输至上位机（工业计算器）中，可以供进一步分析。
如图4所示，本发明的检测装置放置在轨道内侧的应答器边上，可通过电缆连接报警控制器，报警控制器安装在远方控制室，具体地可安置在轨道外侧的电气箱内，或者安置在轨道外侧的电线杆上。
Claims (8)
1.一种应答器监测装置，其特征是，包括有：
第一选频滤波放大电路，与鉴频解调电路相耦合，用于接收应答器发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至鉴频解调电路；
鉴频解调电路，与第一选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出FSK output信号；
第二选频滤波放大电路，与检波整流电路相耦合，用于接收车载BTM发出的电磁波信号，并进行选频滤波放大后发送至检波整流电路；
检波整流电路，与第二选频滤波放大电路相耦合，与微处理器相接，用于对接收到的电磁波信号进行辨认处理后输出RF output信号；
微处理器，与鉴频解调电路、检波整流电路和输出电路相接，用于接收鉴频解调电路发送的FSK output信号和检波整流电路发出的RF output信号，并进行相应的逻辑处理，控制输出电路向外部输出相应的信号；以及
输出电路，与微处理器相接，用于在所述微处理器的控制下，控制输出电路向外部输出相应的信号。
2.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述输出电路在微处理器的控制下对车载BTM发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号A，对应答器发出的电磁波信号检测不正常则输出报警信号B，对应答器和车载BTM发出的电磁波信号检测都正常则输出正常信号C。
3.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述第一选频滤波放大电路是接收应答器发出的电磁波信号的电感L2和电容C2并联后，一端与电感L21电容C21的并联电路、电阻R21和运算放大器OP22的同相输入端串联，另一端与电感L22电容C22的并联电路、电阻R22和运算放大器OP21的同相输入端串联，
在电感L21电容C21的并联电路和电阻R21之间的串联节点处连接有电感L23，电感L23经电容C23连接在电感L22电容C22的并联电路和电阻R22之间的串联节点处，
运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R24连接至运算放大器OP22的输出端，
运算放大器OP21的反向相输入端经电阻R25连接至运算放大器OP21的输出端，
运算放大器OP22的反向相输入端经电阻R23与运算放大器OP21的反向相输入端连接，
运算放大器OP21的输出端经过与所述鉴频调节电路互相耦合的线圈与运算放大器OP22的输出端连接。
4.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述第二选频滤波放大电路是接收车载BTM发出的电磁波信号的电感L1和电容C1并联后，一端与电感L11电容C11的并联电路、电阻R11和运算放大器OP12的同相输入端串联，另一端与电感L12电容C12的并联电路、电阻R12和运算放大器OP11的同相输入端串联，
在电感L11电容C11的并联电路和电阻R11之间的串联节点处连接有电感L13，电感L13经电容C13连接在电感L12电容C12的并联电路和电阻R12之间的串联节点处，
运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R14连接至运算放大器OP12的输出端，
运算放大器OP11的反向相输入端经电阻R15连接至运算放大器OP11的输出端，
运算放大器OP12的反向相输入端经电阻R13与运算放大器OP11的反向相输入端连接，
运算放大器OP12的输出端经过与所述检波整流电路互相耦合的线圈与运算放大器OP11的输出端连接。
5.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述鉴频解调电路包括两个与所述第一选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端经二极管D21的阳极和电阻R26接运算放大器Comparators的反向输入端，另一端串联二极管D22的阴极和电阻R27后接运算放大器Comparators的同向输入端；运算放大器Comparators的同向输入端和反相输入端之间连接有并联连接的且极性方向相反的二极管D23和二极管D24，；两个串联线圈的串联节点分五路，一路接地，一路经电容C24与二极管 D21的阳极相接，一路经电容C25与二极管 D22的阴极相接，一路经电容C26连接在二极管D21和电阻R26的串联节点上，一路经电容C27连接在二极管D22和电阻R27之间的串联节点上；运算放大器Comparators的输出端为所述鉴频解调电路的输出端。
6.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述检波整流电路包括两个与所述第二选频滤波放大电路的线圈耦合的两个串联线圈，两个串联线圈一端连接二极管D11阳极后接入检波整流电路的输出端 ，另一端连接二极管D12阳极后接入检波整流电路的输出端；两个串联线圈的串联节点分两路，一路接地，一路经电容C14接入检波整流电路的输出端。
7.根据权利要求1所述的应答器监测装置，其特征是，所述微处理器为STM8AF6223微处理器，所述检波整流电路发出的FSK output信号连接所述STM8AF6223微处理器的19号端子，所述检波整流电路发出的RF output信号连接所述STM8AF6223微处理器的20号端子。
8.根据权利要求6所述的应答器监测装置，其特征是，所述输出电路采用芯片AD421作为输出电路，连接所述STM8AF6223微处理器的20号端子，21号端子和22号端子。
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