CN117246375B - 计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备 - Google Patents

计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备，涉及轨旁设备技术领域。本发明通过在轨旁部分计轴箱盒边增加一个信号过滤器，由于发生电磁干扰时钢轨中会存在瞬时电流，信号过滤器通过采集瞬时电流发生的时间判断计轴磁头收集的电压数据是否是电磁干扰引起，并将电磁干扰引起的计轴电压数据过滤处理后再传输给计轴室内机柜，有效降低了交流牵引环境中的计轴干扰，提升了计轴设备在市域（郊）铁路交流牵引环境中抗干扰能力，进而提高了信号系统的可靠性。

Description

计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备
技术领域
本发明涉及轨旁设备技术领域，具体涉及一种计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备。
背景技术
信号系统是保障轨道交通线路运行安全和运营效率的核心系统，计轴设备是信号系统的关键轨旁设备，用于检测轨道区段空闲/占用情况，从而保证行车安全。目前，对信号计轴设备的要求主要是满足规范《铁路信号计轴设备》（TB/T 2296-2019）及《铁路信号计轴应用系统技术条件》（TB/T 3189-2007），规范中对计轴设备的可靠性提出了平均无差错计轴数不小于5×107轴，平均无故障工作时间不小于1×105h的要求。计轴设备在采用直流牵引的城市轨道交通中可以满足规范要求稳定运行；但在市域（郊）铁路的交流牵引环境中，计轴设备容易产生电磁干扰的问题。当牵引供电存在谐波干扰、列车过电分相时的冲击电流干扰、列车过道岔时的冲击电流干扰及列车升弓的冲击电流干扰等情况时均会造成计轴受到电磁干扰，根据故障导向安全原则计轴系统会给出一个轨道区段占用的信号，从而影响线路的正常运营，降低线路的运营服务品质。因此，有必要提出一种抗电磁干扰的计轴设备及装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备，以解决现有技术中在铁路的交流牵引环境中，计轴设备容易产生电磁干扰，发生错误判断的问题。
第一方面，本发明提供一种计轴设备电磁干扰过滤方法，包括：
获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；
判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；
如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；
如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据；
将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，如果所述计轴电压数据不大于预设阈值，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，所述计轴电压数据进行分析处理，包括：
判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；
如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将该区段设置为列车占用状态。
第二方面，本发明提供一种计轴设备电磁干扰过滤装置，包括：
获取单元，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；
第一判断单元，用于判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；
第二判断单元，用于在所述计轴电压数据大于预设阈值的情况下，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；
过滤单元，用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致的情况下，过滤所述时间段内的计轴电压数据；
发送单元，用于将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，所述发送单元，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，所述发送单元，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，对所述计轴电压数据进行分析处理，包括：
判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；
如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将该区段设置为列车占用状态。
第三方面，本发明还提供一种计轴设备，包括：安装在轨旁部分的计轴磁头、计轴箱盒、安装在室内部分的计轴机柜、设置于计轴箱盒与计轴机柜之间的信号过滤器；所述信号过滤器包括电磁干扰过滤器和电流传感器；所述计轴磁头与所述计轴箱盒连接，所述计轴箱盒与所述电磁干扰过滤器连接，所述电磁干扰过滤器与计轴机柜连接，所述电流传感器与所述电磁干扰过滤器连接；
所述信号过滤器，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据；将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
进一步地，所述信号过滤器，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理；所述信号过滤器，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
本发明具有以下有益效果：本发明提供的计轴设备电磁干扰过滤方法、装置及计轴设备，通过在计轴的室内计轴机柜与轨旁计轴箱盒中间增加一个信号过滤器，该信号过滤器由电磁干扰过滤器和电流传感器组成。当发生电磁干扰时，钢轨中会产生冲击电流，这些冲击电流可以被信号过滤器的电流传感器采集到，并判断为电磁干扰，信号过滤器将记录电磁干扰发生的时间并传递给信号过滤器的电磁干扰过滤器，电磁干扰过滤器将电磁干扰发生的时间与计轴磁头采集的计轴电压数据比对。当计轴磁头采集的电压数据大于预设阈值，且发生时间与电流传感器记录到电磁干扰发生的时间一致时，即可以判断计轴磁头采集到了电磁干扰数据，信号过滤器将过滤掉该时间段产生的计轴电压数据，再将处理后的数据传送至室内计轴机柜。这样室内计轴机柜接收的计轴磁头数据就是过滤掉电磁干扰的计轴电压数据，这样可以大幅降低计轴受到电磁干扰的次数，提升了计轴的无故障时间和无差错计轴数，提高了计轴的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的计轴设备电磁干扰过滤方法流程图；
图2是计轴电压数据示意图；
图3是本发明的计轴设备电磁干扰过滤装置示意图；
图4是本发明的抗电磁干扰的计轴设备示意图。
实施方式
请参阅图1，本发明实施例提供一种计轴设备电磁干扰过滤方法，包括：
S101，获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段。
具体地，计轴磁头是安装在钢轨上的计轴磁头，可以是安装在钢轨两侧的双侧磁头，也可以是安装在钢轨单侧的单侧磁头。信号过滤器由电磁干扰过滤器和电流传感器组成，信号过滤器中的电流传感器安装于计轴磁头附近的钢轨上，主要采集钢轨中的冲击电流，并传递给电磁干扰过滤器，信号过滤器中的电磁干扰过滤器记录冲击电压产生的时间，并处理计轴磁头采集的计轴电压数据，当识别到计轴电压数据是由电磁干扰造成的时候将进行过滤处理。
S102，判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值。
具体地，该预设阈值可以是预设时间段内的计轴电压数据的平均值。
S103，如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致。
S104，如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据。
具体地，当牵引供电存在谐波干扰、列车过电分相时的冲击电流干扰、列车过道岔时的冲击电流干扰及列车升弓的冲击电流干扰等情况时均会造成计轴受到电磁干扰，所谓牵引供电存在谐波干扰，是指牵引变电所可能存在与计轴设备工作频率相同的谐波，当谐波频率与计轴的工作频率接近时，计轴设备的数据采集会出现故障。所谓列车过电分相时的冲击电流干扰，是指列车通过电分相时，存在短时断电的状态。当列车通过电分相再次得电时，瞬时电流过大，造成前方计轴受到电磁干扰。所谓列车过道岔时的冲击电流干扰，是指列车通过道岔区段时，若道岔区段的牵引回流不畅的问题，也会导致瞬时冲击电流过大，前方计轴受到电磁干扰。所谓列车升弓的冲击电流干扰，是指列车升弓瞬间，会产生冲击电流，造成前方计轴受到电磁干扰。
在本实施例中，信号过滤器除了接收计轴电压数据外还会接收电流传感器发送的冲击电流发生时间，当信号过滤器的电磁干扰过滤器检测到计轴电压升高时，电磁干扰过滤器会将计轴电压升高的时间与电流传感器的采集的冲击电流发生时间进行对比。当两者发生时间一致时，可以判断该计轴电压数据是由电磁干扰电流引起，进而电磁干扰过滤器会对计轴电压数据进行过滤处理，并将过滤后的计轴电压数据传输至室内计轴机柜，这样可以大大减少计轴受上述电磁干扰的影响。
S105，将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
S106，如果所述计轴电压数据不大于预设阈值，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
S107，如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
具体地，对所述计轴电压数据进行分析处理，包括：判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将该区段设置为列车占用状态。
图2左侧的波形展示了列车车轮通过时计轴采集到的电压数据示意图，右侧的波形展示了发生电磁干扰时计轴采集到的电压波形数据示意图，两者存在一定的差异，但普通计轴处理时可能无法分辨两者的区别，并将右侧波形误判成列车车轮经过。
请参阅图3，本发明实施例提供一种计轴设备电磁干扰过滤装置，包括：
获取单元31，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；
第一判断单元32，用于判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；
第二判断单元33，用于在所述计轴电压数据大于预设阈值的情况下，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；
过滤单元34，用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致的情况下，过滤所述时间段内的计轴电压数据；
发送单元35，用于将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。所述发送单元35，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。所述发送单元35，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。其中，对所述计轴电压数据进行分析处理，包括：判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将该区段设置为列车占用状态。
请参阅图4，本发明实施例提供一种计轴设备，包括：安装在轨旁部分的计轴磁头1、计轴箱盒2、安装在室内部分的计轴机柜3、设置于计轴箱盒2与计轴机柜3之间的信号过滤器4；所述信号过滤器4包括电磁干扰过滤器5和电流传感器6；所述计轴磁头1与所述计轴箱盒2连接，所述计轴箱盒2与所述电磁干扰过滤器5连接，所述电磁干扰过滤器5与计轴机柜3连接，所述电流传感器6与所述电磁干扰过滤器5连接。
计轴磁头是安装在钢轨旁的传感器，主要有两种类型，一种是安装在钢轨两侧的双侧磁头，一种是安装在钢轨单侧的单侧磁头，当列车车轮经过计轴磁头时，计轴磁头的电压会升高。现有计轴箱盒是安装在轨旁的电缆箱盒，一端与计轴磁头连接，一端引入室内计轴机柜。
计轴机柜是计轴设备的核心处理单元，对计轴磁头采集的电压数据进行处理分析，当计轴电压数据满足车轮通过的条件时处理模块会进行车轮数统计，当计轴确认有车经过后信号系统会将该区段设置为列车占用状态。但在交流牵引环境下，当牵引供电产生谐波、列车过电分相时、列车过道岔时或列车升弓时会产生冲击电流形成电磁干扰。电磁干扰产生的计轴电压数据与列车车轮通过计轴时产生的计轴电压数据存在一定的区别，但由于现有计轴机柜无法分辨电磁干扰与车轮通过时计轴电压数据的区别，发生电磁干扰时，计轴系统会给出一个轨道区段占用的信号，信号系统误以为列车占用，进而影响信号系统的行车安全及可靠性。本发明设置可以过滤计轴设备电磁干扰的信号过滤器，使计轴磁头采集的计轴电压数据先经过信号过滤器处理电磁干扰数据，再进入计轴室内设备处理，降低电磁干扰对计轴设备的影响。
信号过滤器4可以安装在轨旁计轴箱盒附近，可以独立于计轴设备存在，也可以是计轴设备的辅助模块，目的是减少计轴受到电磁干扰的影响。所述信号过滤器4，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据；将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
所述信号过滤器4，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理；所述信号过滤器4，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
由以上实施例可知，目前一般的计轴设备无法分辨交流牵引环境中牵引供电产生的谐波干扰、列车过电分相时的冲击电流干扰、列车过道岔时的冲击电流干扰及列车升弓的冲击电流干扰，使计轴设备受到电磁干扰发生错误判断，信号系统误以为列车占用，从而造成信号系统故障，影响信号系统的整体运行。
本发明提出在轨旁部分计轴箱盒边增加一个信号过滤器，由于发生电磁干扰时钢轨中会存在瞬时电流，信号过滤器通过采集瞬时电流发生的时间判断计轴磁头收集的电压数据是否是电磁干扰引起，并将电磁干扰引起的计轴电压数据过滤处理后再传输给计轴室内机柜，有效降低了交流牵引环境中的计轴干扰，提升了计轴设备在市域（郊）铁路交流牵引环境中抗干扰能力，进而提高了信号系统的可靠性。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种计轴设备电磁干扰过滤方法，其特征在于，包括：
获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；
判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；
如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；
如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据；
将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
2.根据权利要求1所述的计轴设备电磁干扰过滤方法，其特征在于，如果所述计轴电压数据不大于预设阈值，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
3.根据权利要求2所述的计轴设备电磁干扰过滤方法，其特征在于，如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
4.根据权利要求3所述的计轴设备电磁干扰过滤方法，其特征在于，对所述计轴电压数据进行分析处理，包括：判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；
如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将满足上述条件的计轴电压数据对应的时间段设置为列车占用状态。
5.一种计轴设备电磁干扰过滤装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；
第一判断单元，用于判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；
第二判断单元，用于在所述计轴电压数据大于预设阈值的情况下，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；
过滤单元，用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致的情况下，过滤所述时间段内的计轴电压数据；
发送单元，用于将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
6.根据权利要求5所述的计轴设备电磁干扰过滤装置，其特征在于，所述发送单元，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
7.根据权利要求6所述的计轴设备电磁干扰过滤装置，其特征在于，所述发送单元，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
8.根据权利要求7所述的计轴设备电磁干扰过滤装置，其特征在于，对所述计轴电压数据进行分析处理，包括：判断所述计轴电压数据是否满足车轮通过的波形；
如果所述计轴电压数据满足车轮通过的波形，进行车轮数统计，确认车轮经过后，将满足上述条件的计轴电压数据对应的时间段设置为列车占用状态。
9.一种计轴设备，其特征在于，包括：安装在轨旁部分的计轴磁头(1)、计轴箱盒(2)、安装在室内部分的计轴机柜(3)、设置于计轴箱盒(2)与计轴机柜(3)之间的信号过滤器(4)；
所述信号过滤器(4)包括电磁干扰过滤器(5)和电流传感器(6)；所述计轴磁头(1)与所述计轴箱盒(2)连接，所述计轴箱盒(2)与所述电磁干扰过滤器(5)连接，所述电磁干扰过滤器(5)与计轴机柜(3)连接，所述电流传感器(6)与所述电磁干扰过滤器(5)连接；
所述信号过滤器(4)，用于获取计轴磁头的计轴电压数据和电磁干扰发生的时间段；其中，在电流传感器采集到钢轨产生的冲击电流的情况下判断为发生电磁干扰，并记录电磁干扰发生的时间段；判断所述计轴电压数据是否大于预设阈值；如果所述计轴电压数据大于预设阈值，判断所述计轴电压数据大于预设阈值发生的时间段是否与所述电磁干扰发生的时间段一致；如果所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段一致，过滤所述时间段内的计轴电压数据；将过滤后的计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
10.根据权利要求9所述的计轴设备，其特征在于，所述信号过滤器(4)，还用于在所述计轴电压数据不大于预设阈值的情况，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理；
所述信号过滤器(4)，还用于在所述计轴电压数据超过预设阈值发生的时间段与所述电磁干扰发生的时间段不一致的情况下，将所述计轴电压数据发送至计轴机柜，以对所述计轴电压数据进行分析处理。
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Citations (9)

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