CN114778977B - 一种机车信号灵敏度测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种机车信号灵敏度测量方法及装置，涉及铁路机车检测设备技术领域，针对现有技术中灵敏度检测方法不能精确测量设备实际上灯的灵敏度值的问题，本申请可以更精确的确定灵敏度在何值时设备可以上灯；可以有线测试，也可以无线测试，提高工作人员操作效率；客户端保留灵敏度测试结果，方便之后查询。在批量生产时，相同的硬件或不同的厂家产品，在AD采集数据时实际值和显示值之间的线性关系也可能不同，产品调试的时候不能忽视这个问题，该设备有灵敏度校准功能，可以实现你的程序具有通用性。

Description

一种机车信号灵敏度测量方法及装置

技术领域

本发明涉及铁路机车检测设备技术领域，具体为一种机车信号灵敏度测量方法及装置。

背景技术

随着科技的飞速发展，我国的铁路已进入高速时代，为了保证行车的安全，给列车速记在高速运行状态下的瞭望及操作一个充足的反应时间，机车信号设备渐渐成为了主体化机车信号设备。运行速度的不断提高，对机车信号车载设备的日常检测维护尤为重要，如何在高速运行的状态下，准确有效的译码成为保证运行的关键。这里对机车信号灵敏度的要求越来越高，对机车信号车载设备的灵敏度测试成为必测项目，需要测试该设备的灵敏度是否在规定范围内。

现有在车检测设备，机车信号车载设备在车检测仪通过机车信号主机与接收线圈的接线端向机车信号主机发送灵敏度上、下限轨道电路制式信号；读取灵敏度上、下限轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，得到被测设备的灵敏度上、下限实际输出结果；将得到的灵敏度上、下限实际输出结果与TB/T 3287规定的灵敏度上、下限输出信息标准值进行对照，判断测试结果是否合格。

该测量方法虽然能够在车实现灵敏度检测，但是测量结果仅能判断机车信号设备灵敏度是否在TB/T 3287规定的范围内，但是不能更精确测量设备实际上灯的灵敏度值。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中灵敏度检测方法不能精确测量设备实际上灯的灵敏度值的问题，提出一种机车信号灵敏度测量方法及装置。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种机车信号灵敏度测量方法，包括以下步骤：

步骤一：将灵敏度上、下限轨道电路制式信号的区间[a,b]分成n个等份区间，得到n+1个电压幅值；

步骤二：向机车信号主机发送n+1个电压幅值中的第一个电压幅值a，即m＝1，其中m表示n+1个电压幅值中第m个电压幅值；

步骤三：判断机车信号主机是否上灯，若机车信号主机上灯，则执行步骤四，否则，执行步骤五：

步骤四：读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，并根据被测设备输出信息得到被测设备的灵敏度实际输出结果，之后将灵敏度实际输出结果与灵敏度信息标准值进行对照，若合格，则将实际输出结果进行展示，否则，判定为异常；

步骤五：判断灵敏度轨道电路制式信号发送的次数m是否小于n+1，若是，则令m＝m+1，然后执行步骤二，否则，判定为异常。

进一步的，电压幅值表示为：

其中，m＝1，2，…，n+1，a为灵敏度下限电压幅值，b为灵敏度上限电压幅值，n为等份区间的个数，m为电压幅值序号。

进一步的，灵敏度信息标准值为TB/T3287规定的灵敏度信息标准值。

进一步的，方法还包括获取电压校正系数的步骤，以及根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤，获取电压校正系数的步骤在步骤一之前。

进一步的，获取电压校正系数的步骤具体为：

首先向机车信号车载设备发送p个电压幅值，坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_p,y_p)，相邻x值之间间隔为常数d，中间变量为

当p为奇数时，

当p为偶数时，

则斜率表示为：

其中，x_p表示电压幅值的横坐标，y_p表示电压幅值的纵坐标。

进一步的，根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤具体为：

将步骤四中得到的实际输出结果与电压校正系数相乘，得到校准后的结果。

一种机车信号灵敏度测量装置，包括：主控单元、信号发生单元、ADC采样单元以及通信单元；

信号发生单元用于将灵敏度上、下限轨道电路制式信号的区间[a,b]分成n个等份区间，得到n+1个电压幅值，然后向机车信号主机发送n+1个电压幅值中的第一个电压幅值a，即m＝1，其中m表示n+1个电压幅值中第m个电压幅值，然后判断机车信号主机是否上灯，若机车信号主机上灯，则发送信号给ADC采样单元，否则，判断灵敏度轨道电路制式信号发送的次数m是否小于n+1，若是，则令m＝m+1，重复上述步骤，否则，进行报警；

ADC采样单元接收信号发生单元的信号后，读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，并根据被测设备输出信息得到被测设备的灵敏度实际输出结果，之后将灵敏度实际输出结果与TB/T3287规定的灵敏度信息标准值进行对照，若合格，则将测量结果发送给主控单元，否则，进行报警；

主控单元用于接收ADC采样单元发送的测量结果，并与通信单元进行通讯；

通信单元用于将测量结果上传到客户端。

进一步的，轨道电路制式信号为ZPW-2000、移频和交流计数信号中的一种。

进一步的，通信单元用于将灵敏度输出结果上传到客户端通过有线或者无线的方式进行。

进一步的，通信单元用于无线为Lora或WiFi。

本发明的有益效果是：

1.可以更精确的确定灵敏度在何值时设备可以上灯；

2.设备在检测不成功时，会进行多次测量，确保测量结果准确性；

3.可以有线测试，也可以无线测试，提高工作人员操作效率；

4.客户端保留灵敏度测试结果，方便之后查询。

5.在批量生产时，相同的硬件或不同的厂家产品，在AD采集数据时实际值和显示值之间的线性关系也可能不同，产品调试的时候不能忽视这个问题，该设备有灵敏度校准功能，可以实现你的程序具有通用性。

附图说明

图1为本申请机车信号在线综合检测装置结构示意图；

图2为本申请整体流程图；

图3为本申请灵敏度校准流程图。

具体实施方式

需要特别说明的是，在不冲突的情况下，本申请公开的各个实施方式之间可以相互组合。

具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式的一种机车信号灵敏度测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将灵敏度上、下限轨道电路制式信号的区间[a,b]分成n个等份区间，得到n+1个电压幅值；

步骤二：向机车信号主机发送n+1个电压幅值中的第一个电压幅值a，即m＝1，其中m表示n+1个电压幅值中第m个电压幅值；

步骤三：判断机车信号主机是否上灯，若机车信号主机上灯，则执行步骤四，否则，执行步骤五：

步骤四：读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，并根据被测设备输出信息得到被测设备的灵敏度实际输出结果，之后将灵敏度实际输出结果与灵敏度信息标准值进行对照，若合格，则将实际输出结果进行展示，否则，判定为异常；

步骤五：判断灵敏度轨道电路制式信号发送的次数m是否小于n+1，若是，则令m＝m+1，然后执行步骤二，否则，判定为异常。

具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，本实施方式与具体实施方式一的区别是电压幅值表示为：

电压幅值表示为：

其中，m＝1，2，…，n+1，a为灵敏度下限电压幅值，b为灵敏度上限电压幅值，n为等份区间的个数，m为电压幅值序号。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，本实施方式与具体实施方式一的区别是灵敏度信息标准值为TB/T3287规定的灵敏度信息标准值。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一的进一步说明，本实施方式与具体实施方式一的区别是方法还包括获取电压校正系数的步骤，以及根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤，获取电压校正系数的步骤在步骤一之前。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四的进一步说明，本实施方式与具体实施方式四的区别是获取电压校正系数的步骤具体为：

首先向机车信号车载设备发送p个电压幅值，坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_p,y_p)，相邻x值之间间隔为常数d，中间变量为

当p为奇数时，

当p为偶数时，

则斜率表示为：

其中，x_p表示电压幅值的横坐标，y_p表示电压幅值的纵坐标。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式五的进一步说明，本实施方式与具体实施方式五的区别是根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤具体为：

将步骤四中得到的实际输出结果与电压校正系数相乘，得到校准后的结果。

具体实施方式七：本实施方式为一种机车信号灵敏度测量装置，包括：主控单元、信号发生单元、ADC采样单元以及通信单元；

信号发生单元用于将灵敏度上、下限轨道电路制式信号的区间[a,b]分成n个等份区间，得到n+1个电压幅值，然后向机车信号主机发送n+1个电压幅值中的第一个电压幅值a，即m＝1，其中m表示n+1个电压幅值中第m个电压幅值，然后判断机车信号主机是否上灯，若机车信号主机上灯，则发送信号给ADC采样单元，否则，判断灵敏度轨道电路制式信号发送的次数m是否小于n+1，若是，则令m＝m+1，重复上述步骤，否则，进行报警；

ADC采样单元接收信号发生单元的信号后，读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，并根据被测设备输出信息得到被测设备的灵敏度实际输出结果，之后将灵敏度实际输出结果与TB/T3287规定的灵敏度信息标准值进行对照，若合格，则将测量结果发送给主控单元，否则，进行报警；

主控单元用于接收ADC采样单元发送的测量结果，并与通信单元进行通讯；

通信单元用于将测量结果上传到客户端。

具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式七的进一步说明，本实施方式与具体实施方式七的区别是轨道电路制式信号为ZPW-2000、移频和交流计数信号中的一种。

具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式七的进一步说明，本实施方式与具体实施方式七的区别是通信单元用于将灵敏度输出结果上传到客户端通过有线或者无线的方式进行。

具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式九的进一步说明，本实施方式与具体实施方式九的区别是通信单元用于无线为Lora或WiFi。

设备向机车信号主机不只发送灵敏度上下限轨道电路制式信号，而是根据灵敏度上下限区间分成若干n份(包括灵敏度上下限)，将信号逐一发送，若在区间范围内机车信号主机上灯，读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，得到被测设备的灵敏度实际输出结果；将得到的灵敏度实际输出结果与TB/T 3287规定的灵敏度信息标准值进行对照，判断测试结果是否合格；若发送灵敏度上限，机车信号主机不上灯，则进行重新测试，重新测试次数i，该次数根据实际需要制定，若机车信号主机还不上灯，则判断结果不合格。可以实现在车检测，也可在车下使用无线通信检测，提高作业效率，并且本申请相较于现有方法，可以精确测量设备实际上灯的灵敏度值。

本申请灵敏度校准方法建立于所有参数点相关的数学模型，将数学模型的系数作为灵敏度幅值曲线的校准参数，提高了校准精度，相比于最小二乘法的直线拟合，该法公式相对简单，降低程序编写程度，提供程序运行效率。可以实现在车检测，也可在车下使用无线通信检测，提高作业效率。

随着机车信号车载设备使用年限的增长，设备老化，导致灵敏度有所变化，一旦机车信号车载设备的灵敏度超出标准规定要求，给机车信号车载设备的安全带来隐患。对机车信号车载设备灵敏度采集是将被测的模拟信号转换为数字信号。针对传统线性校准系数，一般是使用检测设备向机车信号车载设备发送两个灵敏度幅值(x1,x2)，在读取采集到的灵敏度值(y1,y2)，令：

则接下来采集出来的灵敏度值：

y_i＝kx_i

由此可以看出参与获取线性系数的参数点有限，具有一定的局限性，对于目前的灵敏度检测校准，该系数只能适用于线性误差，在实际数据采集中，由于将模拟量转换为数字量时数值的离散性，造成了整个系统所采集数据的非线性。

图1是本发明的结构框图。

如图1所示，具体的实施方式如下：

1.本实施方式的机车信号车载设备灵敏度测试方法通过将机车信号在线综合检测装置的灵敏度测试接口连接到被测机车信号主机LX30端，向机车信号主机提供轨道电路制式信号，同时测试机车信号主机的输出信号电压，以此测试灵敏度。

2.该设备检测灵敏度功能，包括主控单元，信号发生单元，ADC采样单元，通信单元。

主控单元：数字信号处理器(DSP)作为CPU，通过编写程序对可编程信号发生芯片进行控制；读取ADC芯片采样结果，并与通信板进行通讯。

信号发生单元：信号发生芯片向机车信号主机发送灵敏度轨道电路制式信号。该信号可以为ZPW-2000、移频和交流计数信号中的一种，且发送的轨道电路信号幅值需要符合TB/T 3287规定的灵敏度电压值。由于该过程中不同轨道电路制式信号的大小及对信号的放大倍数不同，本发明是通过控制可编程信号放大芯片来实现。由于硬件电路会对发出轨道电路制式信号的幅值带来一定干扰，造成误差，为了减弱该误差的影响，提高轨道电路制式信号幅值精度，使得灵敏度的测量更加准确，每当改变轨道电路制式信号时，先通过采样芯片先测量在当前制式下，信号放大芯片为满量程时对应信号电压的幅值大小。再根据实际需要发出的轨道电路制式信号电压幅值及测量的满量程信号电压幅值，求出此时的控制信号放大倍数。根据此放大倍数来控制信号发生芯片输出信号，可以提高灵敏度测试精度。

ADC采样单元：读取灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，得到被测设备的灵敏度实际输出结果。

通信单元：将灵敏度输出结果通过有线或者无线的方式上传到客户端软件，在客户端上查看灵敏度测试结果，无线传输模块可以为Lora，WiFi等。

不同制式灵敏度电压值区间范围不同，根据灵敏度上下限区间[a,b]分成若干n份(包括灵敏度上下限)，将信号逐一发送，发送的电压值为a,

n越大,则灵敏度精度越高，但测量时间也会增加。

若在区间范围内机车信号主机上灯，读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，得到被测设备的灵敏度实际输出结果；将得到的灵敏度实际输出结果与TB/T3287规定的灵敏度信息标准值进行对照，判断测试结果是否合格；

若发送灵敏度上限电压值为b，机车信号主机不上灯，则需进行重新测试，重新测试次数i，该次数根据实际需要制定，若机车信号主机还不上灯，则判断结果不合格。

灵敏度校准方法程序运行框图如图3所示。

需要注意的是，具体实施方式仅仅是对本发明技术方案的解释和说明，不能以此限定权利保护范围。凡根据本发明权利要求书和说明书所做的仅仅是局部改变的，仍应落入本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种机车信号灵敏度测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：将灵敏度上、下限轨道电路制式信号的区间[a,b]分成n个等份区间，得到n+1个电压幅值；

步骤二：向机车信号主机发送n+1个电压幅值中的第一个电压幅值a，即m＝1，其中m表示n+1个电压幅值中第m个电压幅值；

步骤三：判断机车信号主机是否上灯，若机车信号主机上灯，则执行步骤四，否则，执行步骤五：

步骤四：读取此时灵敏度轨道电路制式信号对应的被测设备输出信息，并根据被测设备输出信息得到被测设备的灵敏度实际输出结果，之后将灵敏度实际输出结果与灵敏度信息标准值进行对照，若合格，则将实际输出结果进行展示，否则，判定为异常；

步骤五：判断灵敏度轨道电路制式信号发送的次数m是否小于n+1，若是，则令m＝m+1，然后执行步骤二，否则，判定为异常；

所述方法还包括获取电压校正系数的步骤，以及根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤，所述获取电压校正系数的步骤在步骤一之前；

所述获取电压校正系数的步骤具体为：

首先向机车信号车载设备发送p个电压幅值，坐标分别为(x₁,y₁),(x₂,y₂),…,(x_p,y_p)，相邻x值之间间隔为常数d，中间变量为

当p为奇数时，

当p为偶数时，

则斜率表示为：

其中，x_p表示电压幅值的横坐标，y_p表示电压幅值的纵坐标，斜率即为电压校正系数。

2.根据权利要求1所述的一种机车信号灵敏度测量方法，其特征在于所述电压幅值表示为：

其中，m＝1，2，…，n+1，a为灵敏度下限电压幅值，b为灵敏度上限电压幅值，n为等份区间的个数，m为电压幅值序号。

3.根据权利要求1所述的一种机车信号灵敏度测量方法，其特征在于所述灵敏度信息标准值为TB/T3287规定的灵敏度信息标准值。

4.根据权利要求1所述的一种机车信号灵敏度测量方法，其特征在于所述根据得到的电压校正系数对实际输出结果进行校正的步骤具体为：

将步骤四中得到的实际输出结果与电压校正系数相乘，得到校准后的结果。

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