CN115236444A - 基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，包括信号机模拟器、轨道电路模拟器、道岔模拟器、通讯模块和上位机，其中，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输入端连接被测设备，用于检测其数据并将数据信号通过通讯模块传输至上位机进行存储和显示。本发明通过上位机中站场图制作模块和显示控制模块结合，解决了以往工程使用的信号模拟试验盘占地面积大问题，通过CAN中心与各个模拟器通信，解决了以往模拟试验盘连接散件多、连接不牢靠、配线凌乱问题，通过设置信号机、道岔、轨道电路模拟器解决了模拟试验前期准备工作量大和模块不能重复使用的问题。

Description

基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法

技术领域

本发明属于铁路信号系统技术领域，尤其是基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法。

背景技术

铁路信号在模拟试验时，室外不具备调试条件时，接入模拟器进行测试，与室外情况一致。以往工程使用的信号模拟试验盘占地面积大，连接散件多、连接不牢靠、配线凌乱、工作量大、不能重复使用，在实际使用中费工费时，效率低、成本高。随着铁路建设步伐的不断加快，对铁路施工速度、精度及工艺等都有了更高的要求，智能化水平也在不断提高，因此现在急需一种铁路信号模拟试验器能够真实准确的反映设备状态，配合试验人员进行信号模拟试验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，不但能够在本地进行铁路信号模拟实验，而且还可以在远程进行查看和操作，大大方便开通站前的模拟实验和测试。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，包括信号机模拟器、轨道电路模拟器、道岔模拟器、通讯模块和上位机，其中，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输入端连接被测设备，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输出端通过CAN总线连接通讯模块的输入端，通讯模块的输出端通过WIFI或RJ45通讯接口发送到上位机，上位机用于显示信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据并控制连接的被试设备，同时存储信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据。

而且，所述信号机模拟器包括接口电路、负载电路、电流采集电路、LED显示电路、CPU电路和通讯接口电路；其中，接口电路的输入端通过信号线连接被测信号机，接口电路的输出端连接负载电路，电流采集电路串联CPU电路以及LED显示电路并且并联在负载电路的两端，用于采集负载电路通过的电流并判断灯位的显示状态，电量对应的LED灯位，通讯接口连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机。

而且，所述轨道电路模拟器包括：接口电路、负载电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端通过信号线连接轨道电路，接口电路的输出端连接负载电路，电压采集电路把输入电压整形后，送给CPU做AD转换，用于采集负载电路通过的电压，计算出轨道电路的载频、低频码，同时通过LED显示电路显示轨道的空闲与占用，通讯接口电路用于将采集的数据发送至上位机，上位机也可以通过通讯接口电流，下发控制命令，控制开关控制电路用于模拟轨道电路的占用与空闲状态。

而且，所述道岔模拟器包括接口电路、二极管整流电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端通过信号线连接道岔，接口电路的输出端连接二极管整流电路，电压采集电路串联CPU电路并且串联在二极管整流电路上，用于采集二极管整流电路通过的电压，负载电路连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机，开关控制电路连接CPU电路用于模拟道岔失表。

而且，所述通讯模块包括电源输入接口、电源及CAN通讯接口、WIFI模块、RJ45模块、CPU电路和调试模块，电源输入接口连接CPU电路用于供电，电源及CAN通讯接口的输出端连接CPU电路，CPU电路通过WIFI模块和RJ45模块进行数据发送，调试模块连接CPU电路，用于进行参数调试。

而且，所述上位机包括站场图制作模块和显示控制模块，站场图制作模块用于绘制和配置显示控制模块使用的站场图，场站图包括文本、道岔、信号机、无岔区段、绝缘节、灯和按钮，其中，文本由文本框控件实现，道岔由线条控件实现，信号机由圆和线条控件实现，无岔区段由线条控件实现，灯和按钮由圆控件实现，所有控件均放置Canvas画布中。

一种基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器的模拟方法，包括以下步骤：

步骤1、上位机的显示控制模块判断是否是第一次绘制的站场图，若是第一次绘制的站场图，则进行步骤2，否则进行步骤3；

步骤2、站场图制作模块根据所使用站的图纸进行绘制，选中一个类型的控件，得到该控件类型的标记，然后通过基本图形组合形成一个设备控件，类型标记决定形成哪一类设备控件，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过设备控件的生成、摆放、形成站场图，并进行步骤4；

步骤3、读取已有场站图文件，进行二次修改，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过控件的生成、摆放、形成站场图；

步骤4、给设备控件配置对应模块的相同地址，指定该设备控件为相同地址的采集模块所对应的控件，建立对应模块与设备控件的唯一数据流通道，实现双向控制；

步骤5、保存配置信息到文件，配置文件以ini文件格式保存，文件内容包括设备控件的坐标点信息、控件名称和采集模拟地址等配置信息，供显示控制模块使用；

步骤6、显示控制模块读取站场图文件信息，生成站场图进行；

步骤7、显示控制模块通过TCP/IP协议与通讯模块创建连接，实现数据交互，接收通信模块发送过来的数据，展示数据。

本发明的优点和积极效果是：

本发明包括信号机模拟器、轨道电路模拟器、道岔模拟器、通讯模块和上位机，其中，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输入端连接被测设备，用于检测其数据并将数据信号通过通讯模块传输至上位机进行存储和显示。本发明通过上位机中站场图制作模块和显示控制模块结合，解决了以往工程使用的信号模拟试验盘占地面积大问题，通过CAN中心与各个模拟器通信，解决了以往模拟试验盘连接散件多、连接不牢靠、配线凌乱问题，通过设置信号机、道岔、轨道电路模拟器解决了模拟试验前期准备工作量大和模块不能重复使用的问题，能够最大限度地配合试验人员进行信号模拟试验。

附图说明

图1为本发明信号机模拟器原理图；

图2为本发明道岔模拟器原理图；

图3为本发明轨道电路模拟器原理图；

图4为本发明通讯模块结构图；

图5为本发明站场图软件界面；

图6为本发明站场图制作模块和显示控制模块流程图；

图7为本发明显示控制模块数据流图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详述。

基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，包括信号机模拟器、轨道电路模拟器、道岔模拟器、通讯模块和上位机，其中，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输入端连接被测设备，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输出端通过CAN总线连接通讯模块的输入端，通讯模块的输出端通过WIFI或RJ45通讯接口发送到上位机，上位机分别连接图像显示器和存储系统，图像显示器用于显示信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据，存储系统用于存储信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据。

如图1所示，信号机模拟器，型号mkcj_mnq_xhj，包括接口电路、4路负载电路、4路电流采集电路、LED显示电路、CPU电路和通讯接口电路；其中，接口电路的输入端通过信号线连接信号机，接口电路的输出端连接4路负载电路，4路电流采集电路串联LED显示电路和CPU电路并且连接在4路负载电路的两端，用于采集负载电路通过的电流，并根据电流判断LED的显示状态，点亮对应的LED灯，负载电路连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机。

其中，(U、UH)、(L、LH)、(2U、2UH)、(H、HH)为信号机灯的去线和回线4灯的出站信号机，每组线对应一个灯位。调车信号机每个两灯，每个信号机模拟器可以配置两个调车信号机，也可以只配置一个。配置一个调车信号机时，接U、UH和L、LH。信号机电流采集精度及量程：精度：±2％；量程：0-2A。

如图3所示，轨道电路模拟器，型号mkcj_mnq_gddl，包括：接口电路、负载电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端通过信号线连接轨道电路，接口电路的输出端连接负载电路，电压采集电路串联LED显示电路和CPU电路并且连接在负载电路的两端，用于采集负载电路通过的电压，负载电路连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机。JS(接收)、FS(发送)、JSH(接送回)、FSH(发送回)分别对应3路移频轨道电路(每个轨道电路模拟器模块可以采集控制3路)。

其中，轨道电压精度及量程：精度：±1％；量程：0-200VAC；轨道载频频率精度及量程：精度：±1％；量程：0-3000HZ；轨道低频频率精度及量程：精度：±1％；量程：0-100HZ。

如图2所示，道岔模拟器，型号mkcj_mnq_5ac，包括接口电路、二极管整流电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端连接道岔信号线，接口电路的输出端连接二极管整流电路，电压采集电路CPU电路并且连接在二极管整流电路的两端，用于采集二极管整流电路通过的电压，负载电路连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机，开关控制电路连接CPU电路用于模拟道岔失表。

其中，X1、X2、X3、X4、X5对应道岔的X1、X2、X3、X4、X5；道岔表示电压采集精度及量程：精度：±1％；量程：0-100VAC，0-100VDC。

如图4所示，通讯模块，型号为mkcj_mnq_tx，包括电源及通讯接口、CAN通讯模块、WIFI模块、RJ45模块和CPU电路，其中电源及通讯模块分别连接CAN通讯模块、WIFI模块、RJ45模块和CPU电路用于供电，CPU电路分别连接CAN通讯模块、WIFI模块和RJ45模块用于信号的接收与发送。

一种基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器的模拟方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤1、上位机的显示控制模块判断是否是第一次绘制的站场图，若是第一次绘制的站场图，则进行步骤2，否则进行步骤3；

步骤2、站场图制作模块根据所使用站的图纸进行绘制，选中一个类型的控件，得到该控件类型的标记，然后通过基本图形组合形成一个设备控件，类型标记决定形成哪一类设备控件，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过设备控件的生成、摆放、形成站场图，并进行步骤4；

步骤3、读取已有场站图文件，进行二次修改，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过控件的生成、摆放、形成站场图，场站图如图6所示；

步骤4、给设备控件配置对应模块的相同地址，指定该设备控件为相同地址的采集模块所对应的控件，建立对应模块与设备控件的唯一数据流通道，实现双向控制；

步骤5、保存配置信息到文件，配置文件以ini文件格式保存，文件内容包括设备控件的坐标点信息、控件名称和采集模拟地址等配置信息，供显示控制模块使用；

步骤6、显示控制模块读取站场图文件信息，生成站场图进行；

步骤7、显示控制模块通过TCP/IP协议与通讯模块创建连接，实现数据交互，接收通信模块发送过来的数据，展示数据。

如图7所示，步骤7包括以下步骤：

步骤7.1、显示控制模块将通信模块发送过来的元数据以数据文件格式保存，同时将数据解析。

步骤7.2、根据解析数据改变设备控件样式，展示到图像显示器。

步骤7.3、点击道岔和轨道电路控件按钮时通过向道岔模拟器和轨道电路模拟器发送控制命令控制实现控制继电器开关。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：包括信号机模拟器、轨道电路模拟器、道岔模拟器、通讯模块和上位机，其中，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输入端连接被测设备，信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器的输出端通过CAN总线连接通讯模块的输入端，通讯模块的输出端通过WIFI或RJ45通讯接口发送到上位机，上位机用于显示信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据并控制连接的被试设备，同时存储信号机模拟器、轨道电路模拟器和道岔模拟器检测的数据。

2.根据权利要求1所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：所述信号机模拟器包括接口电路、负载电路、电流采集电路、LED显示电路、CPU电路和通讯接口电路；其中，接口电路的输入端通过信号线连接被测信号机，接口电路的输出端连接负载电路，电流采集电路串联CPU电路以及LED显示电路并且并联在负载电路的两端，用于采集负载电路通过的电流并判断灯位的显示状态，电量对应的LED灯位，通讯接口连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机。

3.根据权利要求1所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：所述轨道电路模拟器包括：接口电路、负载电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端通过信号线连接轨道电路，接口电路的输出端连接负载电路，电压采集电路把输入电压整形后，送给CPU做AD转换，用于采集负载电路通过的电压，计算出轨道电路的载频、低频码，同时通过LED显示电路显示轨道的空闲与占用，通讯接口电路用于将采集的数据发送至上位机，上位机也可以通过通讯接口电流，下发控制命令，控制开关控制电路用于模拟轨道电路的占用与空闲状态。

4.根据权利要求1所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：所述道岔模拟器包括接口电路、二极管整流电路、电压采集电路、开关控制电路、CPU电路和通讯接口电路，其中，接口电路的输入端通过信号线连接道岔，接口电路的输出端连接二极管整流电路，电压采集电路串联CPU电路并且串联在二极管整流电路上，用于采集二极管整流电路通过的电压，负载电路连接CPU电路用于将采集的数据发送至上位机，开关控制电路连接CPU电路用于模拟道岔失表。

5.根据权利要求1所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：所述通讯模块包括电源输入接口、电源及CAN通讯接口、WIFI模块、RJ45模块、CPU电路和调试模块，电源输入接口连接CPU电路用于供电，电源及CAN通讯接口的输出端连接CPU电路，CPU电路通过WIFI模块和RJ45模块进行数据发送，调试模块连接CPU电路，用于进行参数调试。

6.根据权利要求1所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器及其方法，其特征在于：所述上位机包括站场图制作模块和显示控制模块，站场图制作模块用于绘制和配置显示控制模块使用的站场图，场站图包括文本、道岔、信号机、无岔区段、绝缘节、灯和按钮，其中，文本由文本框控件实现，道岔由线条控件实现，信号机由圆和线条控件实现，无岔区段由线条控件实现，灯和按钮由圆控件实现，所有控件均放置Canvas画布中。

7.一种如权利要求1至6任意项所述的基于铁路信号模拟试验的信号模拟试验器的模拟方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、上位机的显示控制模块判断是否是第一次绘制的站场图，若是第一次绘制的站场图，则进行步骤2，否则进行步骤3；

步骤2、站场图制作模块根据所使用站的图纸进行绘制，选中一个类型的控件，得到该控件类型的标记，然后通过基本图形组合形成一个设备控件，类型标记决定形成哪一类设备控件，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过设备控件的生成、摆放、形成站场图，并进行步骤4；

步骤3、读取已有场站图文件，进行二次修改，移动设备控件到指定位置，得到该位置的屏幕坐标点信息，确定设备控件位置，通过控件的生成、摆放、形成站场图；

步骤4、给设备控件配置对应模块的相同地址，指定该设备控件为相同地址的采集模块所对应的控件，建立对应模块与设备控件的唯一数据流通道，实现双向控制；

步骤5、保存配置信息到文件，配置文件以ini文件格式保存，文件内容包括设备控件的坐标点信息、控件名称和采集模拟地址等配置信息，供显示控制模块使用；

步骤6、显示控制模块读取站场图文件信息，生成站场图进行；

步骤7、显示控制模块通过TCP/IP协议与通讯模块创建连接，实现数据交互，接收通信模块发送过来的数据，展示数据。

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