CN115071778A - 一种全电子轨道电路相位鉴别方法和系统 - Google Patents

一种全电子轨道电路相位鉴别方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全电子轨道电路相位鉴别方法和系统。全电子轨道电路相位鉴别方法包括：在学习模式下，鉴相电路采集内部基准信号和外部分线柜信号，微处理器多次同时获取采集模块采集的局部信号的相位和鉴相电路测量的相位差；在学习模式下，微处理器计算出修正基准值；在正常模式下，鉴相电路采集内部基准信号和外部分线柜信号，微处理器获取鉴相电路测量的相位差；在正常模式下，微处理器计算出外部分线柜信号的校准相位；其中，微处理器与采集模块和鉴相电路相连接。本发明能够有效解决闭塞区段的轨道长度对信号的相位产生改变的技术问题，从而获得校准相位以便进行轨道线路断线、破损检测。

Description

一种全电子轨道电路相位鉴别方法和系统
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别是一种全电子轨道电路相位鉴别方法和系统。
背景技术
轨道电路是由轨道线路和轨道绝缘构成的电路，用于自动、连续检测轨道线路是否被机车车辆占用，并具有轨道线路断线、破损检测功能。整个轨道系统路网依适当距离区分成许多闭塞区段，每个闭塞区段的轨道长度均不固定，各闭塞区段以轨道绝缘接头区隔，形成一段独立轨道电路。
如图1所示，GJZ220、GJF220与JJZ110、JJF110为室内轨道电源屏中输出相位相同的两路电压信号。GJZ220、GJF220为外部分线柜信号，JJZ110、JJF110为局部信号。JJZ110、JJF110输出后，直接进入全电子轨道电路模块。GJZ220、GJF220被输送到轨道电路上，经过整个闭塞区段和分线柜后被全电子轨道电路模块所接受，全电子轨道电路模块会做如下判断：
1、判断接收信号的电压幅度，若该闭塞区段有列车占用，则列车轮对会对信号进行分流，导致接收信号的电压幅度产生变化；
2、判断接收信号的相位，通过对同源信号JJZ110、JJF110的相位比较，若相位出现变化，则可以根据算法判断轨道线路断线、破损的位置。
由于每个闭塞区段的轨道长度存在很大差异，而轨道等效阻抗是呈感性的，所以会对信号的相位产生改变，闭塞区段的轨道长度越长对相位改变越大，为了获得校准相位以便进行断线、破损检测，所以要对测量相位进行校准。
目前全电子轨道电路模块都具有调相模块，具体是由无源器件电感电容串并联组成，有以下缺点：
1、目前相位校准最大范围为-30°— 30°之间，无法完全消除某些复杂闭塞区段的相位误差；
2、目前相位校准是使用不同的电容组合进行调相，无法连续调节，相位误差修正效果很差。
3、目前不同闭塞区段的初始相位必须使用专业仪器进行检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全电子轨道电路相位鉴别系统和方法，能够有效解决闭塞区段的轨道长度对信号的相位产生改变的技术问题，从而获得校准相位以便进行断线、破损检测。
为实现上述目的，本发明提供一种全电子轨道电路相位鉴别方法，包括：
在学习模式下，所述鉴相电路采集内部基准信号和所述外部分线柜信号，微处理器多次同时获取采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差；
在所述学习模式下，所述微处理器计算出修正基准值；
在正常模式下，所述鉴相电路采集内部基准信号和所述外部分线柜信号，所述微处理器获取所述鉴相电路测量的相位差；
在所述正常模式下，所述微处理器计算出外部分线柜信号的校准相位；
其中，所述微处理器与所述采集模块和所述鉴相电路相连接。
所述内部基准信号由基准电源输出，直接进入所述鉴相电路。所述局部信号由室内轨道电源屏输出，直接进入所述采集模块。所述外部分线柜信号由室内轨道电源屏输出，被输送到轨道电路上，经过整个闭塞区段和分线柜后被所述鉴相电路所接受。
新建轨道系统路网的各个闭塞区段，对信号的相位有一个初始改变。学习模式是指，在轨道系统路网刚建成时，给全电子轨道电路相位鉴别系统输入进入学习模式的控制指令，系统通过局部信号的相位和鉴相电路测量的相位差计算出修正基准值。
正常模式是指，轨道系统路网使用后，给全电子轨道电路相位鉴别系统输入进入正常模式的控制指令，系统通过修正基准值和鉴相电路测量的相位差计算出外部分线柜信号的校准相位。
优选地，在所述学习模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的初始相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述修正基准值的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。
优选地，在所述正常模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的测量相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
优选地，在所述学习模式下，对不同闭塞区段，分别计算所述修正基准值。
优选地，所述鉴相电路为AD8302鉴相器，所述AD8302鉴相器精确相位测量比例系数为10mV/度，测量范围-180°— 180°。
本发明还提供一种全电子轨道电路相位鉴别系统，包括采集模块、鉴相电路和微处理器，所述微处理器与所述采集模块和所述鉴相电路相连接，所述鉴相电路用于采集内部基准信号和外部分线柜信号，所述鉴相电路还用于测量外部分线柜信号和内部基准信号的相位差；
在学习模式下，所述微处理器用于多次同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差，并计算出修正基准值；
在正常模式下，所述微处理器用于获取所述鉴相电路测量的相位差，并计算出外部分线柜信号的校准相位。
优选地，在所述学习模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的初始相位等于所述鉴相电路测量的外所述部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述修正基准值的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。
优选地，在所述正常模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的测量相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
优选地，在所述学习模式下，对不同闭塞区段，分别计算所述修正基准值。
优选地，所述鉴相电路为AD8302鉴相器，所述AD8302鉴相器精确相位测量比例系数为10mV/度，测量范围-180°— 180°。
优选地，所述全电子轨道电路相位鉴别系统还包括报警模块。所述正常模式下，所述微处理器将本次计算出的所述外部分线柜信号的校准相位与本次获取的所述局部信号的相位进行比较，若相位出现变化，则可以判断轨道线路断线、破损的位置，进而通过所述报警模块发出报警信息。
优选地，所述全电子轨道电路相位鉴别系统还包括显示模块。所述正常模式下，所述显示模块可以显示本次获取的所述外部分线柜信号的校准相位、所述外部分线柜信号的测量相位、所述修正基准值和所述局部信号的相位。
本发明还提供一种机器可读存储介质，所述机器可读存储介质上存储有指令，所述指令用于使得机器执行所述全电子轨道电路相位鉴别方法。
由于每个闭塞区段的轨道长度存在很大差异，而轨道等效阻抗是呈感性的，所以会对信号的相位产生改变，闭塞区段的轨道长度越长对相位改变越大。本发明提供一种全电子轨道电路相位鉴别方法，能够有效解决闭塞区段的轨道长度对信号的相位产生改变的技术问题，从而获得校准相位以便进行断线、破损检测。全电子轨道电路相位鉴别系统具有学习模式，微处理器通过鉴相电路获取外部分线柜信号的初始相位，无需专业仪器检测和人工手动输入。
附图说明
图1为现有的全电子轨道电路示意图；
图2为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别方法流程图；
图3为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别系统结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别系统结构示意图。
其中，附图标记为：
101：分线柜
102：全电子轨道电路模块
301：微处理器
302：鉴相电路
303：采集模块
304：基准电源
305：室内轨道电源屏
306：输入模块
401：报警模块
402：显示模块。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图2为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别方法流程图。
如图2所示，该方法包括：
S201、通过输入控制指令来进行模式选择，在学习模式下，鉴相电路采集内部基准信号和外部分线柜信号，微处理器多次同时获取采集模块采集的局部信号的相位和鉴相电路测量的相位差；
S202、在学习模式下，微处理器计算出修正基准值；
S203、通过输入控制指令来进行模式选择，在正常模式下，鉴相电路采集内部基准信号和外部分线柜信号，微处理器获取鉴相电路测量的相位差；
S204、在正常模式下，微处理器计算出外部分线柜信号的校准相位；
其中，微处理器与采集模块和鉴相电路相连接。
内部基准信号由基准电源输出，直接进入鉴相电路。局部信号由室内轨道电源屏输出，直接进入采集模块。外部分线柜信号由室内轨道电源屏输出，被输送到轨道电路上，经过整个闭塞区段和分线柜后被鉴相电路所接受。
新建轨道系统路网的各个闭塞区段，对信号的相位有一个初始改变。学习模式是指，在轨道系统路网刚建成时，给全电子轨道电路相位鉴别系统输入进入学习模式的控制指令，系统通过局部信号的相位和鉴相电路测量的相位差计算出修正基准值。
正常模式是指，轨道系统路网使用后，给全电子轨道电路相位鉴别系统输入进入正常模式的控制指令，系统通过修正基准值和鉴相电路测量的相位差计算出外部分线柜信号的校准相位。
步骤S201和S202中，在学习模式下，内部基准信号的相位是0°，外部分线柜信号的初始相位等于鉴相电路测量的外部分线柜信号和内部基准信号的相位差，修正基准值的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。i的取值范围是1≤i≤n，n的取值范围是2≤n≤5000。
修正基准值的计算方法为，首先计算第i次获取的局部信号的相位减去外部分线柜信号的初始相位的差值，然后对n个差值求和，最后再除以n。
在学习模式下，对不同闭塞区段，分别计算所述修正基准值。
步骤S203和S204中，在正常模式下，内部基准信号的相位是0°，外部分线柜信号的测量相位等于鉴相电路测量的外部分线柜信号和内部基准信号的相位差，外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
外部分线柜信号的校准相位的计算方法为，外部分线柜信号的校准相位等于外部分线柜信号的测量相位加上修正基准值。
图2所示的鉴相电路包括AD8302鉴相器。AD8302鉴相器精确相位测量比例系数为10mV/度，测量范围-180°— 180°。
由于每个闭塞区段的轨道长度存在很大差异，而轨道等效阻抗是呈感性的，所以会对信号的相位产生改变，闭塞区段的轨道长度越长对相位改变越大。本发明实施例提供一种全电子轨道电路相位鉴别方法，能够有效解决闭塞区段的轨道长度对信号的相位产生改变的技术问题，从而获得校准相位以便进行断线、破损检测。全电子轨道电路相位鉴别系统具有学习模式，微处理器通过鉴相电路获取外部分线柜信号的初始相位，无需专业仪器检测和人工手动输入。
图3为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别系统结构示意图。
如图3所示，全电子轨道电路相位鉴别系统包括采集模块303、鉴相电路302和微处理器301，微处理器301与采集模块303和鉴相电路302相连接，鉴相电路302用于采集内部基准信号和外部分线柜信号，鉴相电路302还用于测量外部分线柜信号和内部基准信号的相位差；
在学习模式下，微处理器301用于多次同时获取采集模块303采集的局部信号的相位和鉴相电路302测量的相位差，并计算出修正基准值；
在正常模式下，微处理器301用于获取鉴相电路302测量的相位差，并计算出外部分线柜信号的校准相位。
内部基准信号由基准电源304输出，直接进入鉴相电路302。局部信号由室内轨道电源屏305输出，直接进入采集模块303。外部分线柜信号由室内轨道电源屏305输出，被输送到轨道电路上，经过整个闭塞区段和分线柜101后被所述鉴相电路302所接受。
微处理器301包括A/D接口（模拟量数字量转换接口）和I/O接口（输入/输出接口），采集模块303和鉴相电路302通过A/D接口与微处理器301相连接。
在学习模式下，内部基准信号的相位是0°，外部分线柜信号的初始相位等于鉴相电路302测量的外部分线柜信号和内部基准信号的相位差，修正基准值的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。i的取值范围是1≤i≤n，n的取值范围是2≤n≤5000。
修正基准值的计算方法为，首先计算第i次获取的局部信号的相位减去外部分线柜信号的初始相位的差值，然后对n个差值求和，最后再除以n。
在正常模式下，内部基准信号的相位是0°，外部分线柜信号的测量相位等于鉴相电路302测量的外部分线柜信号和内部基准信号的相位差，外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
外部分线柜信号的校准相位的计算方法为，外部分线柜信号的校准相位等于外部分线柜信号的测量相位加上修正基准值。
在所述学习模式下，对不同闭塞区段，分别计算修正基准值。
优选地，图3所示的鉴相电路302包括AD8302鉴相器。AD8302是ADI公司于2001年10月推出的用于RF/IF幅度和相位测量的首款单片集成电路，它能同时测量从低频到2.7GHz频率范围内两输入信号之间的幅度比和相位差。该器件将精密匹配的两个对数检波器集成在一块芯片上，因而可将误差源及相关温度漂移减小到最低限度。AD8302主要由精密匹配的两个宽带对数检波器、一个相位检波器、输出放大器组、一个偏置单元和一个输出参考电压缓冲器组成。AD8302精确相位测量比例系数为10mV/度，测量范围-180°— 180°。
如图3所示，全电子轨道电路相位鉴别系统还包括输入模块306，输入模块306通过I/O接口与微处理器301相连接。用户通过输入模块306输入控制指令，进行学习模式和正常模式的模式选择。
图4为本发明一实施例提供的全电子轨道电路相位鉴别系统结构示意图。
如图4所示，全电子轨道电路相位鉴别系统还包括报警模块401。正常模式下，微处理器将本次计算出的外部分线柜信号的校准相位与本次获取的局部信号的相位进行比较，若相位出现变化，则可以判断轨道线路断线、破损的位置，进而通过报警模块401发出报警信息。
如图4所示，全电子轨道电路相位鉴别系统还包括显示模块402。正常模式下，显示模块可以显示本次获取的外部分线柜信号的校准相位、外部分线柜信号的测量相位、修正基准值和局部信号的相位。
本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述全电子轨道电路相位鉴别方法。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种全电子轨道电路相位鉴别方法，其特征在于，包括：
确定模式选择；
在学习模式下，鉴相电路采集内部基准信号和外部分线柜信号，
微处理器多次同时获取采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差，并根据所述局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差计算出修正基准值；
在正常模式下，所述鉴相电路采集内部基准信号和所述外部分线柜信号，
所述微处理器获取所述鉴相电路测量的相位差，并根据所述鉴相电路测量的相位差计算出外部分线柜信号的校准相位；
其中，所述微处理器与所述采集模块和所述鉴相电路相连接。
2.根据权利要求1所述的全电子轨道电路相位鉴别方法，其特征在于，在所述学习模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的初始相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述修正基准值的计算公式为：
Figure 656262DEST_PATH_IMAGE001
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。
3.根据权利要求2所述的全电子轨道电路相位鉴别方法，其特征在于，在所述正常模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的测量相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
4.根据权利要求1所述的全电子轨道电路相位鉴别方法，其特征在于，在所述学习模式下，对不同闭塞区段，分别计算所述修正基准值。
5.根据权利要求1所述的全电子轨道电路相位鉴别方法，其特征在于，所述鉴相电路包括AD8302鉴相器。
6.一种全电子轨道电路相位鉴别系统，其特征在于，包括采集模块、鉴相电路和微处理器，所述微处理器与所述采集模块和所述鉴相电路相连接，所述鉴相电路用于采集内部基准信号和外部分线柜信号，所述鉴相电路还用于测量外部分线柜信号和内部基准信号的相位差；
在学习模式下，所述微处理器用于多次同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差，并根据所述局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差计算出修正基准值；
在正常模式下，所述微处理器用于获取所述鉴相电路测量的相位差，并根据所述鉴相电路测量的相位差计算出外部分线柜信号的校准相位。
7.根据权利要求6所述的全电子轨道电路相位鉴别系统，其特征在于，在所述学习模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的初始相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述修正基准值的计算公式为：
Figure 229194DEST_PATH_IMAGE002
其中,n为学习模式下，所述微处理器同时获取所述采集模块采集的局部信号的相位和所述鉴相电路测量的相位差的次数。
8.根据权利要求7所述的全电子轨道电路相位鉴别系统，其特征在于，在所述正常模式下，所述内部基准信号的相位是0°，所述外部分线柜信号的测量相位等于所述鉴相电路测量的所述外部分线柜信号和所述内部基准信号的相位差，所述外部分线柜信号的校准相位的计算公式为：
外部分线柜信号的校准相位=外部分线柜信号的测量相位+修正基准值。
9.根据权利要求6所述的全电子轨道电路相位鉴别系统，其特征在于，在所述学习模式下，所述微处理器用于对不同闭塞区段，分别计算所述修正基准值。
10.根据权利要求6所述的全电子轨道电路相位鉴别系统，其特征在于，所述鉴相电路包括AD8302鉴相器。
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