CN203472890U - 一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置，包括控制单元、在所述控制单元的控制下输出模拟有源磁钢和无源磁钢发出的磁钢信号的信号产生单元、将所述信号产生单元产生的信号输出的信号输出接口、在所述控制单元的控制下产生含有车号信息的标签信号的标签信号产生单元以及将所述标签信号发送出去或输送到天线的天线接口。实施本实用新型的一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置，具有以下有益效果：由于该设备的信号产生单元能够分别模拟有源磁钢信号和无源磁钢信号并输出，同时，该设备还能够输出包括车号信息的电子标签信号，这使得该设备能够模拟较多的设备，能够在较多的场合使用。

Description

一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置

技术领域

本实用新型涉及铁路装置调试设备，更具体地说，涉及一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置。

背景技术

  目前，随着铁路车号自动识别系统的全面运用以及各种不同型号车号自动识别设备（铁路简称AEI，如4磁钢单天线大车号设备、8磁钢单天线高低速设备、8磁钢单天线厂段设备、4磁钢双天线机务设备、4磁钢双天线W2设备、多磁钢多天线动车基地专用设备等）的出现，使得在这些设备的生产和现场维护过程中，需要一套模拟这些设备在列车运行时的多功能磁钢车号模拟装置，输出磁钢模拟信号，以便于在维修或保养现场对这些设备进行调试。由于以上所述不同型号的车号设备，地面磁钢和天线的安装方式均不相同，因此在模拟这些设备的磁钢车号信息时，磁钢车号的模拟输出方式也不尽相同。在现有技术中，虽然存在简易列车车辆模拟器，但是，这种模拟设备只能模拟4磁钢单天线大车号设备的磁钢车号信息和机务设备的磁钢信息，除此之外不能模拟任何设备的磁钢车号信息。因此，其在实际使用时就存在一定的局限性，也就是说，现有的模拟设备由于其功能的局限性，不能实现多种设备、多种参数的模拟，使得其使用受到较多的限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能模拟多种设备的磁钢信号输出的缺陷，提供一种能够提供多种设备磁钢信号模拟的一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置，包括控制单元、在所述控制单元的控制下输出模拟有源磁钢和无源磁钢发出的磁钢信号的信号产生单元、将所述信号产生单元产生的信号输出的信号输出接口、在所述控制单元的控制下产生含有车号信息的标签信号的标签信号产生单元以及将所述标签信号发送出去或输送到天线的天线接口。 

更进一步地，还包括与所述控制单元连接、存储已产生的车号信息并在产生标签信号时输送到所述控制单元使得当前产生的车号信息为唯一号码的车号存储器。

更进一步地，所述控制单元包括分别输出控制信息到所述标签信号产生单元和所述信号产生单元的微控制器以及用于控制所述信号产生单元所输出磁钢信号参数的综合数字处理电路，所述微控制器和所述综合数字处理电路通过总线连接。 

更进一步地，所述信号产生电路包括有源磁钢模拟执行器、无源磁钢模拟控制器和无源磁钢模拟执行器；所述有源磁钢模拟执行器接受所述综合信号处理器输出的信号，产生有源磁钢模拟信号并输出到所述信号输出接口；所述无源磁钢模拟控制器分别接受所述微控制器和所述综合信号处理器的信号，产生无源磁钢模拟控制信号，输出到所述无源磁钢模拟执行器；所述无源磁钢模拟执行器依据其接收到的控制信号产生无源磁钢模拟信号并输出到所述信号输出接口。

更进一步地，所述信号输出接口包括无源磁钢模拟信号输出口和有源磁钢模拟信号输出口，所述无源磁钢模拟信号输出口接受所述无源磁钢模拟执行器输出的信号并输出；所述有源磁钢模拟信号输出口接受所述有源磁钢模拟执行器输出的信号并输出。

更进一步地，所述天线接口包括多个由于连接天线的射频接口和多个用于输出射频信号的射频电阻，所述射频接口和射频电阻分别连接在所述标签信号产生单元的不同输出端口。

更进一步地，还包括与所述综合信号处理单元连接、通过所述综合信号处理电路解码并将得到的键值用于选择输出磁钢模拟信号参数或通过所述总线传输给所述微控制器用于选择输出磁钢模拟信号参数的矩阵键盘。 

更进一步地，还包括用于指示磁钢信号输出状态的、与所述综合信号处理电路连接的LED。

更进一步地，还包括分别与所述微控制器和所述综合信号处理电路连接的、用于指示所述装置输出的模拟信号的参数的LCD。

更进一步地，所述存储器是闪存存储器。

实施本实用新型的一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置，具有以下有益效果：由于该设备的信号产生单元能够分别模拟有源磁钢信号和无源磁钢信号并输出，同时，该设备还能够输出包括车号信息的电子标签信号，这使得该设备能够模拟较多的设备，能够在较多的场合使用。

附图说明

图1是本实用新型一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置实施例的结构示意图；

图2是所述实施例中控制单元的电路图； 

图3是所述实施例中与控制单元连接的外设的电路图；

图4是所述实施例中信号产生单元和标签信号产生单元的结构电路图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步说明。

如图1所示，在本实用新型一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置实施例中，该装置包括控制单元1、信号产生单元2、信号输出接口3、车号存储器4、标签信号产生单元5、标签信号输出接口6、矩阵键盘7、LED指示灯8和LCD液晶显示器9。其中，控制单元1用于产生控制信号或在外部输入指令选择参数的情况下产生控制信号，控制该装置产生模拟信号并控制所产生的模拟信号的参数；信号产生单元2在控制单元1的控制下输出模拟有源磁钢和无源磁钢发出的磁钢信号，这些模拟的磁钢信号与列车通过磁钢时所产生的磁钢信号一样；信号输出接口3将信号产生单元2产生的信号输出，由于在信号产生单元2中可能产生模拟有源磁钢和无源磁钢的信号，所以，在信号输出接口3中，也是将上述有源磁钢模拟信号和无源磁钢模拟信号分别输出的；同时，标签信号产生单元5在控制单元1的控制下产生含有车号信息的标签信号，该标签信号被输送到天线接口6并通过天线接口6发送出去。在产生标签信号时，由于标签信号中带有列车车号信息，而在实际使用时，车号信息是不会重复的。为了在该装置中实现这一现实中的特性，在本实施例中，设置了车号存储器4，该车号存储器与控制单元1连接，其中存储有最后一个已产生的车号信息，这样，在控制单元1控制上述标签信号产生单元5产生标签信号时，该被记录的车号被输送到控制单元1，控制单元1选择该号码的后面或前面一个号码作为当前车号，并使该标签信号产生单元5产生携带当前车号的标签信号，使得当前产生的车号信息为唯一号码，不会与之前的车号重复。在本实施例中，该车号存储器是闪存存储器。

在本实施例中，控制单元1包括分别输出控制信息到标签信号产生单元5和信号产生单元2的微控制器11以及用于控制信号产生单元2所输出磁钢信号参数的综合数字处理电路12，微控制器11和综合数字处理电路12通过总线连接，进行信息交换。 当然，微控制器11和综合数字处理电路12还与其他部件连接，将在稍后描述。

信号产生电路2包括有源磁钢模拟执行器21、无源磁钢模拟控制器22和无源磁钢模拟执行器23；其中，有源磁钢模拟执行器21接受综合信号处理器12输出的信号，产生有源磁钢模拟信号并输出到信号输出接口3；无源磁钢模拟控制器22分别接受微控制器11和综合信号处理器12输出的控制信号或参数，产生无源磁钢模拟控制信号，输出到无源磁钢模拟执行器23；无源磁钢模拟执行器23依据其接收到的控制信号或参数产生无源磁钢模拟信号并输出到信号输出接口3。值得一提的是，上述有源磁钢模拟信号和无源磁钢模拟信号是分别输送到上述信号输出接口3的。在本实施例中，信号输出接口3包括无源磁钢模拟信号输出口32和有源磁钢模拟信号输出口31，无源磁钢模拟信号输出口32接受无源磁钢模拟执行器23输出的信号（无源磁钢模拟信号）并输出；有源磁钢模拟信号输出口31接受有源磁钢模拟执行器21输出的信号（有源磁钢模拟信号）并输出。天线接口6包括多个由于连接天线的射频接口61（在本实施例中，该射频接口是BNC接口）和多个用于输出射频信号的射频电阻62，射频接口62和射频电阻61分别连接在标签信号产生单元5的不同输出端口。

在本实施例中，为了实现上述磁钢模拟信号的参数调节，例如，是否同时输出有源磁钢和无源磁钢的模拟信号，模拟不同种类的列车所产生的磁钢信号，模拟不同速度的列车过车所产生的磁钢信号等等，该装置还包括与综合信号处理单元12连接的矩阵键盘7，矩阵键盘7被触发时通过综合信号处理电路12解码并将得到的键值用于选择输出磁钢模拟信号参数或通过上述连接微控制器11和综合信号处理电路12的总线传输给微控制器11，微控制器11将得到的信息用于选择输出磁钢模拟信号参数。同样地，由于可以模拟多种设备，为了便于使用者了解当前的状态，该装置还包括用于指示磁钢信号输出状态的LED指示灯8，该LED指示灯8与综合信号处理电路12连接，并被其驱动。该装置还包括分别与微控制器11和综合信号处理电路12连接的LCD显示器9，该LCD显示器9用于指示该装置输出的模拟信号的参数。

图2-图4是本实施例中各部分的电路图。其中，图2是控制单元1的电路图，如图2所示，微控制器U1（即微控制器11）为主处理器，与之相连的有信号处理器U4（即综合信号处理器12）、标签车号存储器U2（即车号存储器4），微控制器单元部分还包括石英振荡器T1，RC复位电路R1、E5，与信号处理器相连的还有矩阵键盘接口、LCD显示器、四个LED发光二极管接口、四个无源磁钢信号源接口和四个有源磁钢信号源接口。

图3是与控制单元连接的外设电路图，如图3所示，LCD液晶屏直接与图2的MCU微控制器U1和信号处理器U4相连，与LCD液晶屏相连的还有亮度调节电路U5，亮度驱动电路U6和负温度系数的热敏电阻RW,背光开关控制器为Q1。

图4是信号产生单元2和标签信号产生单元5的电路图。如图4所示，U7为无源磁钢模拟控制器，U7通过串口与U1相连，根据U1送来的控制信息，控制U8和U8A无源磁钢模拟执行器，产生四个无源磁钢正弦波的正半周和负半周，在U8和U8A的输出端上并联有R32、R35、R36、R37四个电阻模拟无源磁钢阻抗，U8和U8A输出端直接和无源磁钢输出接口WYSC相连；U9为有源磁钢驱动输出，接收来自U4的有源磁钢信号，输出端直接和有源磁钢输出接口YYSC相连；Q2、Q3为标签信号调制器，通过隔离电容与U1相连，将来自U1的车号信息调制后，通过G0、G1定向耦合器耦合到微波模拟天线上，微波模拟天线为50欧姆的RF0、RF1微波电阻。

在本实施例中，该装置供电所用电源为AC220V的市电,在市电电源开关打开后，220V交流市电通过ACDC交直流变换器变换成直流±12V和直流+5V，-12V经过DCDC变换器输出直流-5V，最终形成直流±5V和+12V为系统供电，上电之后，MCU微控制器U1和正弦波控制器U7被RC复位电路复位，U1和U7同时共用T1石英振荡器时钟，复位后微控制器U1通过U4信号处理器驱动控制LCD初始化，在LCD初始化后即显示模拟器默认的初始状态，同时在LCD上也开始光标闪烁，之后MCU通过U4组成的键盘扫描译码电路等待键盘中断，在有键盘中断的情况下，MCU从U4键盘译码电路读取键值，并根据光标所在的位置执行键盘功能。

如果读取的键盘键值是确认键，本装置直接模拟系统默认的磁钢车号信息，如果不是确认键，判断是否为背光键，如果是背光即根据背光前一次的状况开关背光，如果不是背光键，判断键值是否为机务/车辆切换键，是机务车/辆切换键时使系统在机务应用和车辆应用之间切换，其中机务应用包括机务单径路和双径路两种模拟，车辆应用包括车辆四磁钢单天线模拟（A型，是上电默认模式），八磁钢单天线车辆高低速模拟，八磁钢单天线车辆厂段模拟，动车基地多磁钢多天线-4模拟，四磁钢双天线车辆W2模拟等。在机务和车辆应用中，按上下光标移动键移动光标，在不同的位置按说明输入不同的键值，来改变模拟器模拟的磁钢和车号信息，之后按确认键进行模拟过车。在完成键值对应操作后，系统再次回到等待键值状态，根据后续键值确定设备的功能动作。

下面由系统的角度说明本实施例中该装置的结构。由系统角度而言，在本实施例中，首先要说明的是控制单元1，请参见图1和图2，控制单元1包括：MCU微处理器U1，阻容复位电路，时钟电路T1，数字处理电路U4，车号保存电路U2。在设备系统复位后，U1通过数字处理电路U4，协调控制整个系统工作。即U1通过U4将需要人机交互输出的显示信息显示在LCD显示器上；U4组成的键盘扫描电路，自主不停扫描矩阵键盘，并将得到的键值信号反馈给U1，U1根据键值信息和光标所在的位置，执行对应的键值功能；在模拟行车时，U1将模拟的磁钢信号和磁钢类型信号输出到U4上，U4根据磁钢类型信号确定U1发出的磁钢信号为有源磁钢模拟还是无源磁钢模拟，以此U4在对应的管脚输出有源磁钢和无源磁钢驱动信息，驱动控制有无源磁钢模拟执行部件输出模拟磁钢信号；在行车时，U1还在对应的管脚模拟输出车号信息，该车号信息通过隔直通交电容后，加载到车号调制器进行车号调制，调制后的车号信息通过微波定向耦合器耦合到模拟天线上。在每次模拟过车后，U1将最后一辆车的车号信息保存到U2中，在下一次模拟行车时，将保存在U2中的车号信息读出，对读取的信息进行车号位处理后，作为本次模拟的车号信源信息，以此保证前后每次模拟的车号信息均不相同。

其次，该系统还包括了人机交互单元，在本实施例中，人机交互单元主体是矩阵键盘7和LCD液晶屏9，键盘作为人机交互的输入部件，数字信号处理电路U4组成的键盘扫描电路，自主不停地扫描矩阵键盘，在扫描到有按键按下时，U4将按键对应的键值编码后发送给U1，U1根据不同键值执行对应的操作。LCD为人机交互的输出部件，显示本装置当前要模拟的信息，在车辆应用时主要显示内容有：AEI设备型号，上下行，客货别，机车数，车辆数，最高速，每个标签模拟输出次数，自动手动模拟模式等；在机务应用时主要显示内容有：出入库，径路数，机车数，最高速，自动手动模拟模式等。另外人机交互单元还包括四个LED二极管，四个二极管与模拟的磁钢信号同步，以此显示磁钢的模拟输出。

再次，该系统还包括用于磁钢信号模拟输出的信号产生单元2和用于车号模拟输出的标签信号产生单元5，其实现无源磁钢模拟输出，有源磁钢模拟输出和两路车号模拟输出。无源磁钢模拟控制器22为U7单片处理器，U7通过串口接收来自控微处理器11发出的列车模拟速度信息，并且不停扫描数字处理器U4发出的4个无源磁钢信息，在U7扫描到无源磁钢信息时，根据前面收到的速度信息，控制无源磁钢模拟执行电路U8，U8A，由U8输出无源磁钢正弦波的正半周，U8A输出无源磁钢正弦波的负半周，随着模拟器列车的速度不同而不同，模拟输出的正弦波幅度和频率也可以不相同，以此达到与现场实际基本相符的正弦波信号。有源磁钢驱动输出电路U9是光电耦合电路，U9的输出端平时为+12V高电平，U9的输入端接收来自U4的信息，当U4输出有源磁钢驱动信息时，在U9的输出端模拟输出0V的低电平有源磁钢信号。两路车号模拟输出电路，以此满足现场双天线设备的车号模拟应用，车号信息通过主控器U1对应的IO管脚发出，之后通过隔直通交电容将车号信息输送给调制器Q2、Q3进行调制，调制后的车号信息通过微波定向耦合器G0、G1。耦合输出给模拟天线，再由AEI的反馈电路将模拟的车号信息带回给AEI进行解调处理，车号设备发出的微波信号由模拟天线RF0、RF1进行吸收。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，包括控制单元、在所述控制单元的控制下输出模拟有源磁钢和无源磁钢发出的磁钢信号的信号产生单元、将所述信号产生单元产生的信号输出的信号输出接口、在所述控制单元的控制下产生含有车号信息的标签信号的标签信号产生单元以及将所述标签信号发送出去或输送到天线的天线接口。

2.根据权利要求1所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，还包括与所述控制单元连接、存储已产生的车号信息并在产生标签信号时输送到所述控制单元使得当前产生的车号信息为唯一号码的车号存储器。

3.根据权利要求2所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，所述控制单元包括分别输出控制信息到所述标签信号产生单元和所述信号产生单元的微控制器以及用于控制所述信号产生单元所输出磁钢信号参数的综合数字处理电路，所述微控制器和所述综合数字处理电路通过总线连接。

4.根据权利要求3所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，所述信号产生电路包括有源磁钢模拟执行器、无源磁钢模拟控制器和无源磁钢模拟执行器；所述有源磁钢模拟执行器接受所述综合信号处理器输出的信号，产生有源磁钢模拟信号并输出到所述信号输出接口；所述无源磁钢模拟控制器分别接受所述微控制器和所述综合信号处理器的信号，产生无源磁钢模拟控制信号，输出到所述无源磁钢模拟执行器；所述无源磁钢模拟执行器依据其接收到的控制信号产生无源磁钢模拟信号并输出到所述信号输出接口。

5.根据权利要求4所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于， 所述信号输出接口包括无源磁钢模拟信号输出口和有源磁钢模拟信号输出口，所述无源磁钢模拟信号输出口接受所述无源磁钢模拟执行器输出的信号并输出；所述有源磁钢模拟信号输出口接受所述有源磁钢模拟执行器输出的信号并输出。

6.根据权利要求5所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，所述天线接口包括多个由于连接天线的射频接口和多个用于输出射频信号的射频电阻，所述射频接口和射频电阻分别连接在所述标签信号产生单元的不同输出端口。

7.根据权利要求6所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，还包括与所述综合信号处理单元连接、通过所述综合信号处理电路解码并将得到的键值用于选择输出磁钢模拟信号参数或通过所述总线传输给所述微控制器用于选择输出磁钢模拟信号参数的矩阵键盘。

8.根据权利要求7所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，还包括用于指示磁钢信号输出状态的、与所述综合信号处理电路连接的LED。

9.根据权利要求8所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，还包括分别与所述微控制器和所述综合信号处理电路连接的、用于指示所述装置输出的模拟信号的参数的LCD。

10.根据权利要求8所述的用于模拟列车过车磁钢信号的装置，其特征在于，所述存储器是闪存存储器。

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